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摘要：通过生产实践，分析了铸轧工艺对0.02mm以下铝箔表面产生隐条纹缺陷的影响因素，并提出了相应的解决方案。
关键词：铸嘴安装； 组织条纹； 内部通条； 隐条纹
一、实验内容
本实验材料分别为倾斜式铸轧机和水平式铸轧机上各由同一副铸嘴所生产的两批铸轧坯料。其中倾斜式轧机生产32卷，水平式轧机生产27卷。具体参数如表1.所示。
以上两条生产线断板停产后，将铸嘴及铸嘴内残留铝液凝固成的板片完整取出，发现两副铸嘴嘴腔前沿部分位置粘有碳灰等大量脏物，其中水平式铸轧机的铸嘴皮局部已被磨损成锯齿状；铸嘴内残留板片上靠近铸嘴出口处有多处凝块和气孔，如图1.图2.所示，其中板片中部较为严重，两肋及边部较轻微。而倾斜式铸轧机以上两种情况则表现得相对轻微许多。
图1. 凝块及气孔 图2.被磨损成锯齿状的铸嘴
对以上两批共59个铸轧卷进行表面质量跟踪记录，具体情况如表2.所示。
二、结果分析与解决措施
通过以上实验可以发现，原先存在于铸轧板表面的条纹，在经过多个道次冷轧及箔轧后，有的可能会被永久性的消除，有的则是在前面道次被消除后，继续轧至一定厚度时会再度出现；同时在铸轧板表面上没有条纹的位置，在轧至一定厚度时反而可能会出现条纹即隐条纹。充分考虑冷轧生产中的切边及宽展效应，发现铝箔表面隐条纹处与铸轧板表面条纹及铸嘴内残留板片凝块和气孔位置完全吻合。由此还可以得出，设备条件、生产方式等工艺因素对铝箔表面隐条纹也有着很大的影响。
1、设备条件 设备条件是铸轧生产过程中的重要因素。在本次实验中，设备条件主要是从以下两方面来影响铸轧坯料质量的。
（1）供流系统 供流系统是铸轧坯料生产过程中的重要环节之一。由于以上两台铸轧生产线均采用开放式燕尾前箱，铸嘴为一级分流，如图3.所示。在嘴腔内部因铝液布流不均，铸嘴出口处铝液所流经路程不相等，使得各处铝液温度不均匀，从而在一定程度上影响了铸轧板各处组织致密度均匀性[1]，在进行冷轧及箔轧等后续加工工艺时凸现出来形成隐条纹。但从两台轧机所生产的坯料的最后成品质量情况来看，倾斜式铸轧机要比水平式轧机表面质量为优。这是因为倾斜式铸轧机在生产中，铝液流经铸嘴进入铸轧区时，其流动方式是在铝液静压力的作用下向上挤出的，这对铸嘴出口处铝液的均匀性具有一定的改善作用，确保了铸轧板组织致密度的相对均匀。
图3.铸嘴内铝液布流示意图
（2）铸嘴安装 在生产中安装铸嘴时，通常是采取上嘴辊间隙大于下嘴辊间隙。从前面实验中我们观察到的在出现通条缺陷处粘有碳灰等赃物的现象，可以认为是此处的铝液结晶时在此形成阻碍点，使得铸轧坯料焊合不好，形成通条缺陷。这也是为什么我们看到的条纹多出现在铸轧板下表面的原因。从两台铸轧机断板后的铸嘴情况来看，倾斜式铸轧机的铸嘴前沿粘灰较少，这是由于倾斜式铸轧机在铸嘴安装时，其嘴辊间隙较大，不容易粘灰的缘故。由此可以看出，嘴辊间隙对铸轧板坯表面质量及后续工艺的正常进行有着重要的作用。同时，由于软质铸嘴材料较之硬质铸嘴材料，具有材质软而韧性好，加热后变形小，嘴辊间隙比较好调整的优点，且正常生产时可将铸轧区大小调整1～2 mm，能最大限度地避免铸嘴前沿粘灰，因此建议在生产铝箔坯料时尽量选用软质铸嘴，以达到减少成品表面缺陷的目的。
2、生产方式 液面控制是铸轧生产中的另一个重要参数指标。在铸轧立板时如果前箱液面不够高，不能保证第一股铝熔体流入铸嘴时充满整个嘴腔，将造成嘴腔内因供流不足而在嘴腔内产生个别凝固点，此时再提高液面高度来冲掉这些凝固点已很难，并且还可能将铸嘴内部分来不及排出的空气封堵在里面，形成气孔，如图4所示。随着生产的继续，这些凝固点和气孔将可能不断长大，造成嘴腔内液体流动不畅，严重时铸轧坯料出现通条缺陷[2]，且这种缺陷在铸轧坯料上很难发现，有时需要轧制到很薄(单零铝箔)时才能显现，即形成了所谓的隐条纹。但水平式铸轧机在立板时，液面较难控制，如果液面过高超过多，将会使铸嘴胀裂，导致立板失败；如果液面过低又将会造成凝块和气孔，产生通条缺陷，因此建议在生产时适当将轧制线抬高，以便于操作工人控制前箱液面高度，确保立板质量及生产稳定。
A 液面较低时形成冷凝块 B 液面抬高时被封堵住的气体形成气孔
图4.铸嘴内凝块及气孔产生原因
3、其他影响因素 在铸轧生产中，组织条纹也将严重影响铝箔表面质量。在水平式铸轧机上，铸嘴被磨损的部位，我们认为铝液在流经此处时发生了提前结晶，形成粗大晶粒带，同时也可能会导致此处表面偏析的产生。如果在后续退火工艺中不能很好地消除，也将会在铝箔表面形成隐条纹。当然，在另一方面，当铝熔体的纯净度低，含有大量气和渣时，不仅加速了铸嘴内凝块和气孔的长大，同时也容易在铸嘴出口处形成小质点即挂渣，影响到铸轧板表面质量。
三、结论
1、供流系统对铸轧坯料及铝箔表面质量有着重要影响，当水平铸轧机采用一级分流时，会由于内部布流及铸嘴出口处温度不均，影响铸轧坯料组织致密度，产生组织条纹。
2、嘴辊间隙也影响着铸轧坯料的表面质量。嘴辊间隙过小，铸嘴易被磨损，或者在嘴唇前沿粘上大量碳灰等脏物，影响铸轧坯料内部焊合性，产生隐条纹。
3、立板时液面过低时，易在铸嘴内产生凝块及气孔，在铸轧坯料内部形成通条缺陷，当带有通条缺陷的坯料在轧至单零铝箔材时会产生隐条纹。
4、其他因素，如熔体纯净度，局部晶粒粗大等缺陷在铝加工后期工序中也可能产生隐条纹缺陷。
通过以上分析，我们认为倾斜式铸轧机所生产的铝箔坯料内部组织均匀，表面质量较为优良，且便于及时调整生产方式和工艺参数，在铝箔轧制中不容易产生隐条纹，因此我们建议在生产质量要求较高的铝箔坯料时尽量选用倾斜铸轧机。
论文作者:刘倜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/7/5
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