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铝板带生产中“气泡”和“黑麻点”缺陷的成因及期预防措施

2012年07月30日

在我国众多的中小型铝板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”与成本表面 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”成因及其预防措施
        1.1 “气泡”现象
        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。
        1.2 成因分析
        以观察分析确认: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排出,使之滞留于锭坯上侧近表面处所致。现场采用的水平连铸结晶器结构示意如图1.由于可见,结晶过程不利于析出气体排出。
        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1.2ml/100g/AL.660℃熔点的液态铝中平衡吸氢量力0.69ml/100 gAL ,而在此温度结晶后的固态铝则为0.036mL/100 gAL,即二者相差近20倍。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 挑破力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
        首先是加强精炼气效果,使铝熔体在结晶器内即使氧气“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。前述传统的结构小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,让结晶器内熔体与小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 面呈区域忭(成块)线迹点状分布;在严重碱蚀后黑点可脱落上除;与热轧乳泄使用时间有关,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)过程中异物压人所致。作为本缺陷的成因成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”所致所渭乳液“老化”系指随使用时间过长,由于多力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。
        由于乳液“老化”与“脏化”都将为热轧时板坏表面形成异物压人创造了条件。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——锭坏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“纹路”凸起部分的覆盖又使之形成皮下夹杂,以致缺陷在成品人表面不直接裸露。
        2.3  减少“黑麻点”的措施
        2 3.1  减少或消除热轧孔液的影响
        (1)使用热轧铝用的优质乳化液,以保证其工作条件厂“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1面已损伤的,致使锭坏表面出现纵向“沟纹”的结晶器应及时更换。
        3  结束语
        钢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,企业应子重视,并根据其产生的原因,从原料、工艺、设备与操作等方向采取相应措施加以预防。在本文中所提及的—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。

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