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      減少8011鋁合金藥箔針孔缺陷的試驗研究

      2022-05-16 18:35:52王海賓王強(qiáng)劉超陳鵬
      錦繡·上旬刊 2022年1期
      關(guān)鍵詞:針孔軋輥細(xì)化

      王海賓 王強(qiáng) 劉超 陳鵬

      摘要:本文針對8011藥箔針孔缺陷問題,從鑄軋工藝方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。實驗結(jié)果表明,通過對鑄軋速度、合金成分、軋輥冷卻水壓力、鐵硅含量、晶粒細(xì)化劑、鑄軋區(qū)大小進(jìn)行調(diào)整控制,可有效制止晶粒長大現(xiàn)象,降低藥箔針孔數(shù)量。

      關(guān)鍵詞:8011鋁合金;藥用箔;鑄軋工藝;針孔;晶粒細(xì)化

      一般認(rèn)為,針孔缺陷是因為鋁液中存在硬質(zhì)雜質(zhì),在箔軋時壓入鋁箔基體,造成應(yīng)力集中,貫穿及撕裂鋁箔基體而產(chǎn)生。在鑄軋生產(chǎn)過程中,由于扒渣或精煉不到位,熔體中會存在大量的積渣,積渣隨鋁液的流動進(jìn)入除氣過濾箱,如果除氣轉(zhuǎn)子不起作用或過濾箱中的過濾片破損、密封不嚴(yán),則會導(dǎo)致大量的積渣隨鋁液進(jìn)入前箱中,最后會進(jìn)入到鑄軋區(qū)和鑄軋坯料;晶粒細(xì)化劑在熔體中分解形成的TiB2細(xì)微顆粒,在過濾后若在熔體中停留時間過長,會團(tuán)聚長大,進(jìn)入鑄軋坯料;此外,鑄軋前鋁液中會殘留大量的臟物、異物和氧化渣,且這些雜質(zhì)往往是硬質(zhì)粒子,在鑄軋過程中也可能進(jìn)入鋁鑄軋帶坯基體中。進(jìn)入冷軋、薄軋工序;隨著軋制的繼續(xù),硬質(zhì)粒子在鋁箔表面拖動,鋁箔越軋越薄,當(dāng)鋁箔厚度≤0.02mm,硬質(zhì)粒子就容易貫穿和撕裂鋁箔基體,形成針孔缺陷。

      1 ?試驗

      本試驗在企業(yè)連續(xù)鑄軋生產(chǎn)設(shè)備上按進(jìn)行。通過改變鑄軋速度、鑄軋機(jī)輥冷卻水壓力、鑄軋機(jī)前箱澆鑄溫度、鐵/硅含量、晶粒細(xì)化劑和鑄軋區(qū)長度等參數(shù),以改善鑄軋坯冶金質(zhì)量,后續(xù)將試樣冷軋至0.02 mm。鑄軋時使用A級Al-Ti-B絲細(xì)化劑。鑄軋時控制合適的鑄軋區(qū),嚴(yán)格控制鑄軋速度上限,前箱溫度按澆鑄溫度下限澆鑄,確保鑄軋坯料橫斷面低倍組織均勻、細(xì)化,晶粒等級為一級等軸晶粒,無偏析等內(nèi)在組織缺陷,以滿足冷軋車間的冷軋工藝及退火工藝要求。

      1.1鑄軋速度控制

      一般鑄軋卷的鑄軋速度控制在0.65-0.95m/min。需要嚴(yán)格控制成分偏析時,8011鋁合金鑄軋速度控制在0.65-0.75 m/min;如不需要嚴(yán)格控制偏析,其鑄軋速度可以提高到0.85-0.95 m/min。,可見,鑄軋速度對合金成分和晶粒組織的均勻化有至關(guān)重要的作用。初期生產(chǎn)時,8011鋁合金鑄軋速度為0.72-0.75 m/min,晶粒度為1-3級的較多(我公司內(nèi)部晶粒度分為三級,1-1級最好,1-2級次之,1-3級最差),隨鑄軋速度的降低晶粒度轉(zhuǎn)為1-2級,1-3級晶粒逐漸減少;當(dāng)鑄軋速度降至0.65-0.68 m/min時,晶粒度多為1-1級、1-2級。本著提高生產(chǎn)效率的原則,繼續(xù)降低鑄軋速度對產(chǎn)量影響較大,因此,本試驗8011藥箔坯料鑄軋速度定位在680-700 mm/min。在此工藝基礎(chǔ)上,再從提高冷卻強(qiáng)度方面進(jìn)行調(diào)整。

      1.2鑄軋機(jī)軋輥冷卻水壓力控制

      生產(chǎn)車間的鑄軋機(jī)軋輥一般控制冷卻水壓力在0.4MPa左右,冷卻水溫度多為25-35℃。本試驗將冷卻水壓力提高至0.45MPa,冷卻水溫度降至20-30℃,結(jié)果鑄軋坯料晶粒得到一定程度的細(xì)化,1-3級晶粒明顯減少。

      1.3鑄軋機(jī)前箱澆鑄溫度控制

      通過對鑄軋速度和鑄軋輥冷卻水壓的改善,后續(xù)試驗將鑄軋速度控制在0.68-0.70 m/min,鑄軋輥冷卻水壓控制在0.45MPa。

      降低澆注溫度,將前箱熔體溫度由原來的695-700℃降至690-695℃,發(fā)現(xiàn)對晶粒組織改變的效果不明顯;再降至685℃時開始出現(xiàn)效果,1-2級晶粒增多,1-3級晶粒減少。但前箱澆鑄溫度降至685℃時,出現(xiàn)凝鋁現(xiàn)象,影響正常生產(chǎn)。所以,本試驗前箱澆鑄溫度控制在693-695℃。

      1.4鐵、硅含量控制

      8011鋁合金的主要合金元素是Fe和Si,通??刂艶e含量在0.70-0.75%,Si含量在0.50-0.55%。本次試驗在其它成分基本不變的情況下,適當(dāng)提高了Fe、Si的含量(Fe提高至0.85%、Si提高至0.6%),結(jié)果使8011鋁合金藥箔的強(qiáng)度、延伸均有提高,改善了材料的綜合性能。試驗結(jié)果如表1所示。隨Fe增加時,其金屬間化合物過剩相也隨著增加,細(xì)小彌散的含F(xiàn)e相不僅對合金起到一定的彌散強(qiáng)化作用,還能阻止晶粒長大,使合金獲得細(xì)小均勻的組織,提高了產(chǎn)品的綜合性能;同時,適當(dāng)增加Si含量,可以促進(jìn)含Mn相的充分析出,增強(qiáng)彌散強(qiáng)化作用。

      1.5晶粒細(xì)化劑的影響

      在鋁熔體中加入適量晶粒細(xì)化劑,可使鋁熔體在凝固過程中通過異質(zhì)核而達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。常見的晶粒細(xì)化劑為Al-Ti-B絲。在實際生產(chǎn)條件下,受各種因素影響,由Al-Ti-B溶解形成的TiB2質(zhì)點(diǎn)非常細(xì)小,易聚集成塊,尤其在加入時由于熔體局部溫度較低,導(dǎo)致加入點(diǎn)附近變得粘稠,流動性差,使TiB2質(zhì)點(diǎn)除本身易偏析聚集外,還易造成夾雜。

      本次試驗針對晶粒細(xì)化劑工藝,進(jìn)行了如下改進(jìn):(1)改變Al-Ti-B絲加入點(diǎn)至除氣箱入口,使除氣箱內(nèi)的除氣轉(zhuǎn)子對Al-Ti-B細(xì)化劑進(jìn)行充分?jǐn)嚢?,增加晶核?shù)量,提高結(jié)晶成核率;(2)適當(dāng)提高除氣箱入口鋁水溫度至720℃,使Al-Ti-B細(xì)化劑充分融化;(3)在Al-Ti-B絲上加搖擺裝置,在減少TiB2顆粒聚集的同時,增加其熔化效果;(4)定期對Al-Ti-B絲的加入點(diǎn)進(jìn)行人工攪拌,最大限度的較少TiB2顆粒聚集,使細(xì)化劑得到充分利用。采用上述改進(jìn)措施后,8011鋁合金鑄軋板晶粒組織得到有效改善:1-1級晶粒度趨于穩(wěn)定,1-2級晶粒有所下降,1-3級晶粒減少效果明顯。

      1.6鑄軋區(qū)的控制

      對于8011鋁合金鑄軋板坯的生產(chǎn),其鑄軋區(qū)長度一般控制在47-49mm。本次試驗通過增加軋輥凸度,將鑄軋區(qū)長度提高至52-55mm。試驗表明,增大鑄軋區(qū),增強(qiáng)了鑄軋輥間的鋁熔體過冷度,延長了凝固結(jié)晶和冷卻時間,提高了晶粒的均勻化分布。經(jīng)工藝改進(jìn)后,1-1和1-2級晶粒度趨于穩(wěn)定,1-3級晶粒減少效果明顯,鑄軋板組織得到有效改善。

      2結(jié)語

      本試驗通過對8011鋁合金藥箔鑄軋板坯的鑄軋工藝進(jìn)行全面優(yōu)化調(diào)整,使板坯的晶粒得到明顯細(xì)化,組織得到有效改善。經(jīng)后續(xù)的冷軋、箔軋和退火后,最終的0.02mm成品箔卷質(zhì)量得到顯著提高。在規(guī)定的環(huán)境及燈箱光源下,利用藥箔針孔的透光性來觀察針孔的數(shù)量,并測量針孔的尺寸,發(fā)現(xiàn)針孔數(shù)量明顯減少,針孔尺寸也明顯減小,一般數(shù)量在150個/m2。

      但是,針孔現(xiàn)象仍然存在,成品率尚未達(dá)到理想狀態(tài)。因此,還需進(jìn)一步加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的工藝改進(jìn),對每個細(xì)節(jié)都進(jìn)行嚴(yán)格把控。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 馬煥楠, 米國發(fā), 王建增. 8011鑄軋鋁合金的組織及性能[J]. 特種鑄造及有色合金, 2015, 35(6):648-651.

      [2] 趙剛. 鑄軋法8011合金雙零箔生產(chǎn)工藝研究[J].有色金屬加工, 2013, 42(1):19-23.

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      [4] 唐正洪, 梁魯清. 藥箔用8011 鋁合金鑄軋板的缺陷分析及質(zhì)量控制[J]. 鋁加工, 2018,(5):54-57.

      作者簡介:王海賓,男,出生于1976年,漢族,山東省濱州市人,成大(工商管理),研究方向:鋁帶坯生產(chǎn)成本控制

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