铸轧铝带坯常见缺陷原因分析及消除方法

铸轧铝带坯常见缺陷原因分析及消除方法

袁蔚

【摘要】文章根据双辊式连续铸轧法生产铸轧铝带坯的生产工作原理,结合现场生产实践,对铸轧铝带坯的几种常见缺陷进行总结,分析了其产生的原因并提出了相应的消除方法,目的是减少废料量、提高成品率、降低生产成本,同时提高企业竞争力.【期刊名称】《有色金属加工》

【年(卷),期】2018(047)001

【总页数】6页(P11-16)

【关键词】双辊式连续铸轧法;铸轧铝带坯;工艺参数;缺陷;原因;消除方法

【作者】袁蔚

【作者单位】中色科技股份有限公司,河南洛阳471039

【正文语种】中文

【中图分类】TG249.9

双辊式连续铸轧法生产铸轧铝带坯是指液态金属直接在两旋转辊间结晶，并同时进行加工成型的板带坯料的一种生产方法。因其生产工艺简单、建设周期短、生产成本低、投资少及占地面积小等优点，自上世纪50年代初由美国亨特公司最先开发应用以来，世界各国争先效仿研制，此技术得到了广泛发展[1-2]。

我国从上世纪60年代开始研究此技术生产铸轧铝带坯并制造铸轧机设备，经过多年的探索与研发，其核心技术及设备已达到国际先进水平。但在铝带坯铸轧生产过

程中，铸轧铝带坯仍会出现很多缺陷，而大部分缺陷主要是因工艺参数控制不当而产生的。随着国民经济的发展以及人民生活水平的提高，各行业对冷轧铝板带箔的质量要求越来越高，这也必将对铸轧铝带坯生产厂家提出更为严格的供坯要求，不允许铸轧铝带坯出现任何缺陷。

1 连续铸轧工作原理

连续铸轧过程是在两个相对旋转的内部通水冷却的铸轧辊辊缝间连续不断地输入液态金属，通过冷却、铸造，直接连续轧出铸轧铝带坯，如图1所示。

图1 连铸连轧工作原理图Fig.1 Working principle diagram of continuous casting and rolling

此种工艺的显著特点是，两个内部通水冷却的旋转铸轧辊作为结晶器，铝熔体在铸轧辊辊缝间在很短的时间内完成凝固和热轧变形两个过程。此工艺生产出的铝带坯废料损失少，成品率高，生产工序少，周期短，生产效率高。

2 影响铸轧铝带坯质量的主要因素

连续铸轧生产铸轧铝带坯，铸轧铝带坯质量的好坏一般除与设备自身加工精度、配置以及辅材优劣有关外，主要取决于铸轧辊磨削工艺、辊缝大小、辊面润滑、铸轧温度(前箱内铝熔体温度)、水冷强度、前箱内铝熔体液面高度、铸轧区长度和铸轧速度等工艺参数的选配。这些工艺参数之间相互影响，当某一参数发生变化时，其他参数也要随之进行调整。

连续铸轧各主要工艺参数之间的关系，可按下述原则进行调整控制[3]：

1)当浇注温度较高时，应该相应降低其铸轧速度；相反，当浇注温度较低时，应适当地提高其铸轧速度。由于较低的铸轧温度有利于细化晶粒度，改善铸轧铝带坯的综合性能，而较高的铸轧速度有利于提高产量。因此，合理的工艺制度应是较低的铸轧温度配以较高的铸轧速度。

2)当供料前箱内铝熔体液面高度较低时，其静压力小，铸嘴嘴腔内的铝熔体流动性

小，应该相应降低其铸轧速度；相反，当供料前箱内铝熔体液面高度较高时，其静压力大，铸嘴嘴腔内的铝熔体流动性大，则应该相应提高铸轧速度。

3)铸轧区长度增大，其轧制区相对变小，循环水带走的热量就多，则铸轧速度可以加快；相反，铸轧区长度降低，其轧制区相对变大，循环水带走的热量就少，则铸轧速度则相应减慢。

4)当降低进水口温度和增加冷却水流量来提高水冷强度时，则应该相应提高铸轧速度。正常情况下，一般设定好水温及水量后，在铸轧过程中，不要再对其进行调整，最好让其保证在一个恒定的范围内，便于其他工艺参数的调节。

根据上述控制原理，同时结合现场生产实践经验，以某铝加工厂采用

Ф960mm×1850mm铸轧机生产6～10mm铸轧铝带坯为例，将几种典型合金的主要生产工艺参数进行预设，如表1所示。在生产过程中，根据实际情况再进行

微量调整，减少缺陷，生产优良的铸轧铝带坯。

表1 主要生产工艺参数预设表Tab.1 Preset table of main production process parameters合金牌号成品厚度/mm铸轧区长度/mm前箱内液面高度铸轧温度/℃铸轧速度/mm/min1060300380116～1050～7045～5550～55前箱内的液面高度比铸轧中心线高20～30mm685～7051000～1100800～900800～900

3 常见的铸轧铝带坯缺陷原因分析及消除方法

在连续铸轧过程中，由于各工艺参数调整不当，铸轧铝带坯会产生各种缺陷，常见的几种缺陷为热带、孔洞或凹坑、横向波纹、气道、裂边和板型超差等。

3.1 热带

热带又称为“铸带”或“铸造带”[4]，此缺陷是铝熔体在铸轧区内局部区域未完

全凝固成形而被铸轧辊带出来未经轧制的板面缺陷。

热带缺陷一般不穿透带坯，其外形是较为粗糙的铸态组织，沿板面纵向延长。这种缺陷多发生在立板到开始铸轧过程中或熔铝炉与保温炉转注过程中。

某铝加工厂采用Φ960mm×1850mm铸轧机生产1060合金时，在熔铝炉与保温炉转注过程中出现了热带，热带缺陷出现于板面中部，偶尔出现在边部，如图2、3所示。主要参数如下：1)前箱内铝熔体温度约为720℃；2)铸轧速度为

1080mm/min；3)入口水温28℃，出口水温30℃，水量为180t/h；供水压力0.55MPa(闭路循环水系统供回水)。

3.1.1 原因分析

(1)前箱内的铝熔体温度相对于铸轧速度偏高，流入铸轧区内温度分布不均匀造成半凝固状态，导致局部温度过高而使液穴变深，来不及凝固即被铸轧辊带出，而形成中间热带；

(2)铸轧速度过快，液穴较深的液态金属尚未完全凝固就被铸轧辊带出而产生中间热带；

(3)前箱内铝熔体液面偏低，其静压力减小，液态金属局部供给不足，致使在边部区域出现热带；

(4)辊面喷涂不均匀，局部润滑不够，也可产生热带。

生产1060合金时，在熔铝炉与保温炉转注过程中熔铝炉转注温度约为750℃，保温炉的温度迅速增加，其铸轧速度没变，而前箱内铝液温度达到720℃左右，正常铸轧温度为690℃左右，温度过高，从而产生了中间热带。

图2 中间热带图3 边部热带Fig.2 Middle unrolled stria Fig.3 Edge unrolled stria

3.1.2 消除方法

当铸轧铝带坯出现热带时，要仔细观察热带的形貌及其位置，判断其产生的原因，合理调整工艺参数。

(1)当前箱内铝熔体温度在正常工艺范围内，但相对于铸轧速度偏高时，则需适当增加铸轧速度。