在我国众多的中小型铝板带生产厂仍在广泛地采用铝熔化、精炼→水平连铸、锯切→加热、热轧→粗、中、精轧→退火的工艺。这是由于水平连铸法具有连续作业、锭长不限、生产效率较高、操作方便以及设备与基建投资较小等优点。然而,笔者在有关现场深入考察发现:这些厂在生产过程中热轧坯料的表面“气泡”与成品表面的“黑麻点”、“起皮”等缺陷都与水平连铸方法有关。为此,围绕“气泡”、“黑麻点”形成原因进行分析讨论,并在预防措施方面提出自己一些看法。
1热轧坯料表面“气泡”成因及其预防经现场了解,出现“气泡”大体规律为:偶尔成批出现在热轧后的坯料表面;“气泡”呈“鼓包”形式;数量不多,大小不一;常出现在坯料的一个大面上。经观察分析确认:其根本原因是由于中间包上
所安装的结晶器结构不合理,它不利于铝熔体结晶凝固时析出的气体的排出,使之滞留于锭坯上侧近表面处所致。
铝熔体易于吸收氢气,且随温度与状态的变化,平衡吸氢量变化很大:高温一次电解铝液,在950℃时的平衡吸氢量为2.9mL/100gAl,750℃为1.5mL/
100gAl,660℃熔点的液态铝中平衡吸氢量为0.69mL/100gAl,而在此温度结晶后的固态铝则为0.036mL/100gAl,即二者相差近20倍[2]。由此说明,连铸时在结晶凝固界面附近的铝熔体中会出现氢气的“浓化”,其分压增高,足以成核形成“气泡”。而此时,由于受石棉挡板限制,“气泡”无法通过中间包中熔体而逸出,只能滞留在锭坯上表面的次表层,使热轧后在气体膨胀压力作用下形成“气泡”。在现场生产中对此常采用小刀挑破方法试图消除其后续影响,岂不知此举可能形成制品表面的“起皮”、“黑斑”等缺陷。
1.3预防措施
首先是加强精炼除气效果,使铝熔体在结晶器内即使氢气“浓化”也达不到形成“气泡”的程度。这点对于直接使用高温电解铝液作原料的情况尤其重要。在采用有效精炼剂与除气方法的同时,严格操作规程也特别重要,在生产中时有时无成批出现此缺陷,应该与此密切相关;再是改进结晶器结构。前述传统的结构不甚合理的中间包结晶器,有必要通过实践探索加以改进。如可否将石棉挡板铝液入口
缝由中间缝改成上、下两侧缝,或者适当增加结晶器长度,干脆去除石棉挡板,让结晶器内熔体与中间包中熔体完全相通,这一点参照熔体静压大得多、温度高得多的铜及铜合金水平连铸方法考虑,应有其可行性。
2表面“黑麻点”成因及其预防措施
2.1“黑麻点”现象与规律现场观察表明:所谓“黑麻点”系出现在板带材
成品表面,在用户经进一步加工、蚀洗与抛光等处理后,表面暴露的微小、分散的黑色小麻点;在板带表面呈区域性(成块)线迹点状分布;在严重碱蚀后黑点可脱落去除;与热轧乳液使用时间有关,在热轧乳液“老化”后出现情况较严重。
2.2“黑麻点”缺陷成因分析据“嵌在加工制品表面或近表面处夹杂一般来自加工过程”的原则,可以确定“黑麻点”是在水平铸锭之后的轧制(主要热轧)过程中异物压入所致。作为本缺陷的成因可分为主导因素与促成因素两个方面。
(1)主导因素———热轧润滑冷却乳化液的“老化”与“脏化”所致。
所谓乳液“老化”系指随使用时间过长,由于多方面原因而使乳液成分改变,润滑性能恶化、出现油水分层、乳液变黄以及制品表面污染加重等现象;“脏化”则指乳液中“脏物”增多,其中包括尘埃、砂粒、管道系统锈蚀物、脱落铝颗粒及其与乳液形成的乳膏状物质等[3]。由于乳液“老化”与“脏化”都将为热轧时板坯表面形成异物压入创造了条件。然而就“黑麻点”形成而言,更应考虑的是乳液“老化”,油水分层,燃油残炭造成的影响。对此,由文献[4]所进行的研究以及对“小黑点”成分分析结果得到证实。(2)促成因素———锭坯表面平整度不好所致。在水平连铸过程中,特别是铸造工艺控制不当时,在铸锭表面易形成明显的“冷隔纹路”;在结晶器磨损或损伤时则还会出现“沟纹”。“沟纹”的存在有利于油或脏物滞留,而热轧时拔坡贰蓖蛊鸩糠值母哺怯质怪q纬善は录性樱R灾氯毕菰诔善繁砻娌恢苯勇懵丁*?
2.3减少“黑麻点”的措施
2.3.1减少或消除热轧乳液的影响
(1)使用热轧铝用的优质乳化液,以保证其工作条件下“老化”期长,不易出现油水分层;
(2)在温度、细菌、金属离子(特别是Al+3)等作用使乳液“老化”不可避免的情况下,可在保证热轧所需乳液量条件下“适量多换”;
(3)乳液池宜为“多槽、暗流、过滤、静置”,有利浮油、脏物分离,净化乳液。
2.3.2减少或消除锭坯表面不平度影响对此可通过调节连铸工艺参数加以控制,即适当提高中间包中铝液温度,减少结晶器冷却强度以及降低拉锭速度等,使“冷隔纹”尽可能减轻;对于表面已损伤的,致使锭坯表面出现纵向“沟纹”的结晶器应及时更换。
3结束语
铝板带生产过程中出现的“气泡”和“黑麻点”缺陷,直接影响最终产品质量,企业应予重视,并根据其产生的原因,从原料、工艺、设备与操作等方面采取相应措施加以预防。在本文中所提及的一些看法,由于在生产中试验研究不够,仅供有关工程技术人员参考。 |
