鋁板帶生產(chǎn)中“氣泡”和“黑麻點(diǎn)”

在我國(guó)眾多的中小型鋁板生產(chǎn)廠仍在廣泛地采用鋁熔化、精煉→水平連鑄、鋸切→加熱、熱軋→粗、中、精軋→退火的工藝。這是由于水平連鑄法具有連續(xù)作業(yè)、錠長(zhǎng)不限、生產(chǎn)效率較高、操作方便以及設(shè)備與基建投資較小等優(yōu)點(diǎn)。然而，筆者在有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)深入考察發(fā)現(xiàn)：這些廠在生產(chǎn)過(guò)程中熱軋坯料的表面“氣泡”與成本表面的“黑麻點(diǎn)”、“起皮”等缺陷都與水平連鑄方法有關(guān)。為此，圍繞“氣泡”、“黑麻點(diǎn)”形成原因進(jìn)行分析討論，并在預(yù)防措施方面提出方面提出自己一些看法。

1熱軋坯料表面“氣泡”成因及其預(yù)防措施

1.1“氣泡”現(xiàn)象

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)了解，出現(xiàn)“氣泡”大體規(guī)律為：偶爾成批出現(xiàn)在熱軋后的坯料表面，“氣泡”呈“鼓包”形式;數(shù)量不多，大小不一;常出現(xiàn)在坯料的一個(gè)大面上。

1.2成因分析

以觀察分析確認(rèn)：其根本原因是由于中間包上所安裝的結(jié)晶器結(jié)構(gòu)不合理，它不利于鋁熔體結(jié)晶凝固時(shí)析出的氣體排出，使之滯留于錠坯上側(cè)近表面處所致。現(xiàn)場(chǎng)采用的水平連鑄結(jié)晶器結(jié)構(gòu)示意如圖1。由于可見(jiàn)，結(jié)晶過(guò)程不利于析出氣體排出。

鋁熔體易于吸收氫氣，且隨溫度與狀態(tài)的變化，平衡吸氫量變化很大，高溫一次電解鋁液，在950℃時(shí)的平衡吸氫量為2。9ml/100gAL,750℃為1。2ml/100g/AL。660℃熔點(diǎn)的液態(tài)鋁中平衡吸氫量力0.69ml/100gAL，而在此溫度結(jié)晶后的固態(tài)鋁則為0。036mL/100gAL，即二者相差近20倍。由此說(shuō)明，連鑄時(shí)在結(jié)晶凝固界面附近的鋁熔體中會(huì)出現(xiàn)氫氣的“濃化”，其分壓增高，足以成核形成“氣泡”。而此時(shí)，由于受石棉擋板限制，“氣泡”無(wú)法通過(guò)中間包中體而逸出，只能滯留在錠坯上表面的次表層，使熱軋后在氣體膨脹壓力作用下形成“氣泡”。在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中對(duì)此常采用小刀挑破力法試圖消除其后續(xù)影響，豈不知此舉可能形成制品表面的“起皮”、“黑斑”等缺陷。

1.3預(yù)防措施

首先是加強(qiáng)精煉氣效果，使鋁熔體在結(jié)晶器內(nèi)即使氧氣“濃化”也達(dá)不到形成“氣泡”的程度這點(diǎn)對(duì)于直接使用高溫電解鋁液作原料的情況尤其重要。在采用有效精煉劑與除氣方法的同時(shí)，嚴(yán)格操作規(guī)程也特別重要，在生產(chǎn)中時(shí)有時(shí)無(wú)成批出現(xiàn)此缺陷，應(yīng)該與此密切相關(guān);再是改進(jìn)結(jié)晶器結(jié)構(gòu)。前述傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)小甚合理的中間包結(jié)晶器，有必要通過(guò)實(shí)踐探索加以改進(jìn)。如可否將石棉擋板鋁液入口縫由中間縫改成上、下兩側(cè)縫，或者適當(dāng)增加結(jié)晶器長(zhǎng)度，干脆去除石棉擋板，讓結(jié)晶器內(nèi)熔體與小間包中熔體完全相通.這一點(diǎn)參照熔體靜壓大得多、溫度高得多的銅及銅合金水平連鑄方法考慮，應(yīng)有其可行性。

2表面“黑麻點(diǎn)”成因及其預(yù)防措施

2.1“黑麻點(diǎn)”現(xiàn)象與規(guī)律

現(xiàn)場(chǎng)觀察表明：所謂“黑麻點(diǎn)”系出現(xiàn)在板帶材成品表面，在用戶經(jīng)進(jìn)一步加工、蝕洗與拋光等處理后，表面暴露的微小、分散的黑色小麻點(diǎn);在板帶表面呈區(qū)域忭(成塊)線跡點(diǎn)狀分布;在嚴(yán)重堿蝕后黑點(diǎn)可脫落上除;與熱軋乳泄使用時(shí)間有關(guān)，在熱軋乳液“老化”后出現(xiàn)情況較嚴(yán)重。

22“黑麻點(diǎn)”缺陷成因分析

據(jù)“嵌在加工制品表面或近表面處夾雜一般來(lái)自加工過(guò)程”的原則，可以確定“黑麻點(diǎn)”是在水平鑄錠之后的軋制(主要熱軋)過(guò)程中異物壓人所致。作為本缺陷的成因成分為主導(dǎo)因素與促成因素兩個(gè)方面：

(1)主導(dǎo)因素——熱軋潤(rùn)滑冷卻乳化液的“老化”與“臟化”所致所渭乳液“老化”系指隨使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，由于多力面原因而使乳液成分改變，潤(rùn)滑性能惡化、出現(xiàn)油水分層、乳液變黃以及制品表面污染加重等現(xiàn)象;“臟化”則指乳液中“臟物”增多，其中包括塵埃、砂粒、管道系統(tǒng)銹蝕物、脫落鋁顆粒及其與乳液形成的乳膏狀物質(zhì)等。

由于乳液“老化”與“臟化”都將為熱軋時(shí)板壞表面形成異物壓人創(chuàng)造了條件。然而就“黑麻點(diǎn)”形成而言.更應(yīng)考慮的是乳液“老化”，油水分層，燃油殘?zhí)吭斐傻挠绊憽?duì)此，由文獻(xiàn)4所進(jìn)行的研究以及對(duì)”小黑點(diǎn)”成分分析結(jié)果得到證實(shí)。

(2)促成因素——錠壞表面平整度不好所致。

在水平連鑄過(guò)程中，特別是鑄造工藝控制不當(dāng)時(shí)，在鑄錠表面易形成明顯的“冷隔紋路”;在結(jié)晶器磨損或損傷時(shí)則還會(huì)出現(xiàn)“溝紋”。”溝紋”的存在有利于油或臟物滯留，而熱軋時(shí)“紋路”凸起部分的覆蓋又使之形成皮下夾雜，以致缺陷在成品人表面不直接裸露。

2.3減少“黑麻點(diǎn)”的措施

23.1減少或消除熱軋孔液的影響

(1)使用熱軋鋁用的優(yōu)質(zhì)乳化液，以保證其工作條件廠“老化”期長(zhǎng)，不易出現(xiàn)油水分層;

(2)在溫度、細(xì)菌、金屬離子(特別是Al+3”)等作用使乳液“老化”不可避免的情況下，可在保證熱軋所需乳液量條件下“適量多換”