淺談?dòng)绊戜X箔坯料熔體質(zhì)量的因素及改進(jìn)措施

熊增彩

（青海中鋁鋁板帶有限公司，西寧 810100）

0 前言

隨著鋁工業(yè)的不斷發(fā)展，鋁產(chǎn)品在各行各業(yè)的應(yīng)用也十分廣泛，特別是在食品包裝等領(lǐng)域的需求量不斷地增加。同時(shí)鋁箔的厚度也越來(lái)越薄，雙零箔從0.007 mm發(fā)展到現(xiàn)在的0.0045 mm，這樣的厚度對(duì)坯料的生產(chǎn)要求也非常高。目前雙零箔坯料的生產(chǎn)以1235 和8079 合金為主，有熱軋生產(chǎn)和鑄軋生產(chǎn)兩種工藝。熱軋法生產(chǎn)成本相對(duì)要高，所以利用電解鋁水鑄軋生產(chǎn)雙零箔坯料的工藝被更多企業(yè)采用。但是由于電解鋁水的特殊性質(zhì)和鑄軋工藝的短流程[1]，在一定程度上影響了坯料的質(zhì)量。特別是后期軋制過(guò)程中板面條紋、夾渣、氣道、針孔超標(biāo)、產(chǎn)品性能低等問(wèn)題是坯料存在的主要缺陷。結(jié)合生產(chǎn)分析，熔體質(zhì)量是缺陷產(chǎn)生的主要原因，所以提升熔體質(zhì)量是提高鋁箔坯料質(zhì)量的關(guān)鍵所在。針對(duì)熔體質(zhì)量，主要從爐內(nèi)精煉、在線凈化處理和設(shè)備改進(jìn)等方面進(jìn)行了研究。

1 影響熔體質(zhì)量的因素分析

對(duì)于采用電解鋁水生產(chǎn)坯料的企業(yè)來(lái)說(shuō)，熔體質(zhì)量一方面是電解鋁水的質(zhì)量；另一方面是后期的熔體凈化處理和過(guò)濾后的凈化質(zhì)量，熔體凈化處理的效果將直接影響到鑄造產(chǎn)品的最終質(zhì)量[2]。熔體凈化處理主要是通過(guò)爐內(nèi)精煉和在線精煉除氫、除渣來(lái)完成的，本文對(duì)在線除氣和除渣工藝、設(shè)備的分析排查，除了電解鋁液本身的質(zhì)量外，找出了以下幾個(gè)影響熔體凈化質(zhì)量的主要因素。

1.1 爐內(nèi)精煉對(duì)熔體質(zhì)量的影響

爐內(nèi)精煉是熔體質(zhì)量處理的第一道程序，其主要目的是除去原鋁液中含帶的非金屬夾雜物、堿金屬和氣體[3]。凈化的原理是通過(guò)精煉劑使熔體內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后化學(xué)反應(yīng)物被惰性氣體吸附帶出[4]，表1是不同精煉劑效果對(duì)比分析。從表1中的過(guò)濾箱通過(guò)量、液位差和氫含量以及板面質(zhì)量的對(duì)比檢測(cè)數(shù)據(jù)看，同時(shí)采用液氮的情況下，通過(guò)量為100 t時(shí)不同的精煉劑對(duì)熔體凈化的效果不一樣。

表1 不同精煉劑效果對(duì)比分析

1.2 在線精煉對(duì)熔體質(zhì)量的影響

在線熔體處理是指除氣爐的除渣和除氣，其效果受設(shè)備參數(shù)匹配和設(shè)備本身的性能影響，同時(shí)起影響作用的還有使用的氣體。除氣爐的凈化效果直接影響到下一道工序中過(guò)濾箱的效果和通過(guò)量以及鑄嘴腔的結(jié)渣。鑄嘴腔的結(jié)渣塊會(huì)破壞熔體在鑄嘴外的流動(dòng)和熔體溫度場(chǎng)的分布[5]，是板面產(chǎn)生組織條紋和偏析條紋的主要因素，如圖1、圖2所示。

圖1 嘴腔夾渣結(jié)塊

圖2 板面偏析條紋

1.3 過(guò)濾箱對(duì)熔體的質(zhì)量影響

目前鑄軋生產(chǎn)采用的過(guò)濾箱有兩種，一種是可切換的雙級(jí)雙通道結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在切換時(shí)的清理震動(dòng)會(huì)影響在線生產(chǎn)卷的質(zhì)量，此卷不能按鋁箔坯料投入使用，其特點(diǎn)是連續(xù)生產(chǎn)的周期較長(zhǎng)；一種是不可切換的雙極單通道結(jié)構(gòu)，當(dāng)生產(chǎn)到達(dá)工藝要求的通過(guò)量時(shí)必須停機(jī)重新立板。表2列舉了某公司2023年1月—6月卷材分析情況，從表2 分析可以看出，切換過(guò)濾箱的質(zhì)量問(wèn)題占比達(dá)到了75.1%，不適合雙零箔坯料的生產(chǎn)。

表2 過(guò)濾箱切換導(dǎo)致的熔體質(zhì)量缺陷統(tǒng)計(jì)表

2 改善熔體質(zhì)量的途徑和方法

2.1 控制好源頭鋁水質(zhì)量

從源頭上選取熔體質(zhì)量較好的原鋁液，不選病槽鋁、效應(yīng)槽鋁、新開(kāi)槽鋁，同時(shí)在轉(zhuǎn)注鋁水時(shí)采用虹吸、潛流的方法，抬包中使用過(guò)濾網(wǎng)，抬包殘留200 kg左右的余液，這樣可以最大程度地降低原鋁液中含渣量，大大提升后續(xù)凈化的效果。

2.2 氮氯混合法改善爐內(nèi)精煉效果

熔體爐內(nèi)精煉可采用氮氯混合精煉法，并通過(guò)采用熔煉爐二次精煉的工藝標(biāo)準(zhǔn)有效提升精煉效果，結(jié)果如表3所示。

表3 二次精煉方案標(biāo)準(zhǔn)

2.3 在線液體霧化精煉法提高熔體處理效果

液體精煉劑的霧化精煉裝置如圖3所示。此裝置安裝在除氣爐的配氣柜和石墨轉(zhuǎn)子之間，液體精煉劑被霧化后流動(dòng)性好，同時(shí)與氮?dú)庑纬苫旌蠚怏w進(jìn)入鋁液中，被高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子打碎并在熔體中擴(kuò)散，與熔體中的氫、堿金屬充分發(fā)生反應(yīng)，提升了熔體凈化的效果。鑄嘴腔內(nèi)的結(jié)渣基本消失，板面質(zhì)量有了明顯提升。

圖3 液體精煉劑霧化裝置

2.4 優(yōu)化過(guò)濾箱結(jié)構(gòu)提升熔體質(zhì)量

采用17 英寸（43.18 cm）雙級(jí)單通道過(guò)濾箱，增加過(guò)濾面積，以杜絕頻繁切換產(chǎn)生的震動(dòng)引起的質(zhì)量問(wèn)題。針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)濾片高溫狀態(tài)不易安裝問(wèn)題、過(guò)濾板在鋁液通過(guò)時(shí)承壓面積增大易漂浮問(wèn)題、生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)濾箱上蓋封閉后箱體內(nèi)外液位差不易測(cè)量等問(wèn)題，設(shè)計(jì)制作了利用杠桿原理防止過(guò)濾片漂浮的裝置，如圖4所示。并制作了過(guò)濾片熱安裝工具，在過(guò)濾箱出口設(shè)計(jì)制作了耐高溫測(cè)量浮漂，形成了完整的過(guò)濾箱操作流程和工藝路線。

圖4 杠桿原理防止過(guò)濾片漂浮的裝置

3 效果驗(yàn)證

在采取了以上措施后抽取檢查了熔體質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)了措施實(shí)施前后的效果比對(duì)，如表4所示。同一部位氫含量平均為0.099 ml/100g ?Al，過(guò)濾箱的通過(guò)量和液位差有了明顯改善。最重要的后期生產(chǎn)的鋁箔坯料質(zhì)量、性能均滿足了下游鋁箔坯料技術(shù)協(xié)議要求。

表4 工藝改進(jìn)前后指標(biāo)對(duì)比

4 結(jié)論

雙零鋁箔在民用鋁合金板帶材中應(yīng)用廣泛，需求量較大，但鋁箔軋制對(duì)坯料的要求非常高，而坯料的生產(chǎn)中熔體質(zhì)量的控制是決定坯料后續(xù)軋制的關(guān)鍵。選取良好的原鋁液、合理的熔體爐內(nèi)凈化工藝、有效的在線精煉工藝和裝置是提升采用電解鋁水生產(chǎn)雙零鋁箔坯料質(zhì)量的關(guān)鍵，是除去原料中雜質(zhì)、降低氫含量的重要手段和工藝保證，也是坯料最終軋制厚度的決定因素。