鋁合金鑄軋卷裂邊原因分析與對策解析

徐順成

【摘 要】隨著我國經濟水平的提升，鋁合金生產在現代化建設中的作用越來越顯著，如何解決鋁合金生產中存在的問題，不斷提升鋁合金的質量，成了當前技術人員共同關注的話題。在當前鋁合金生產中，最常見的一個缺陷就是鑄軋卷裂邊問題，這會極大影響鋁合金的質量，不利于我國工業化水平的提升。因此，應該對鋁合金鑄軋卷裂邊缺陷進行分析，找到缺陷產生的原因，不斷完善鋁合金生產工藝。本文將通過結合實例，分析鋁合金鑄軋卷裂邊原因，并提出鋁合金鑄軋卷裂邊的解決對策，為鋁合金生產提供建議。

【關鍵詞】鋁合金；鑄軋卷裂邊；原因；對策

在鋁箔坯料的生產過程中往往采用鑄軋法，這就會使得生產過程更加高效，也能夠起到節能減排的作用，成為當前鋁合金生產中的重要工藝方法。鑄軋法相較于熱軋法而言，沒有預熱、銑面和熱軋等坯料生產工藝流程，鑄軋板坯枝晶由于激冷的存在，導致其間距較小，金屬間化合物細小，在箔材坯料生產中具有很大的優勢。在鋁合金生產的過程中，鑄軋法受到廣泛歡迎，成為保障加工企業生產效益的重要工藝。但是，在應用鑄軋法生產箔材坯料的過程中，也會存在一定的問題，限制工藝方法的正常使用，鑄軋卷裂邊就是其中存在的一個關鍵問題。在鑄軋帶材的后續生產過程中，極容易受到鑄軋卷裂邊的影響，在拉、壓應力的作用下邊部會出現裂邊范圍增大的狀況。因此，應該對鑄軋卷裂邊問題進行有效控制，保障鋁合金生產的質量和效率。

一、缺陷觀察及統計

在某企業的鋁合金生產過程中，Φ1003mm×1850mm是其鑄軋機的規格，62mm-65mm是鑄軋區的范圍，耳子倒角為45°。通過觀察起生產過程可以發現，在1100、3003和8011鋁合金鑄軋坯料中出現了裂邊的問題，嚴重影響生產質量和效率的提升。因此，應該統計1100、3003和8011鋁合金鑄軋坯料的裂邊情況，這將有助于對裂邊原因進行深入分析，也有利于根據缺陷狀況提出具有針對性的解決措施【1】。

通過統計能夠發現，大裂邊的狀況容易出現在8011鋁合金鑄軋坯料中，約占總缺陷的42.5%；在3003鋁合金鑄軋坯料中，出現大裂邊和小于10mm裂邊的概率基本一致，約占總缺陷的35.7%；在1100鋁合金鑄軋坯料中，沒有大裂邊缺陷出現，最容易出現尺寸小于8mm的裂邊，約占總缺陷的62.5%。

二、鋁合金鑄軋卷裂邊原因分析

由邊緣向內部延伸并具有一定間距的橫向裂邊，是在鋁合金鑄軋卷中最常出現的質量缺陷，這也是影響生產效率與安全的關鍵問題，技術人員應該在平時的工作中加強缺陷的觀察與分析，這將有助于實現生產工藝的不斷優化。在鋁合金鑄軋帶材的生產中有明確規定，雖然可以允許有工藝裂邊的存在，但是不能夠出現影響使用的邊部缺損。在不同公司的鋁合金生產過程中，對于裂邊尺寸的要求也不盡相同。先進的鋁業公司對于裂邊尺寸的要求較為嚴格，一般將鋁合金鑄軋卷工藝裂邊控制在7mm以下；有的鋁業公司會將鑄軋帶材分為優等品和合格品，一般鋁合金鑄軋卷工藝裂邊在8mm以下屬于優等品，在15mm以下屬于合格品，也有的公司將鋁合金鑄軋卷工藝裂邊在10mm以下的視為優等品；另外，還有的鋁業公司規定鋁合金鑄軋卷工藝裂邊在20mm以下的屬于合格品，在12mm以下的屬于優等品。

在冷軋的過程中，情況較為嚴重的鑄軋卷裂邊會出現擴展，甚至有可能導致斷帶現象的出現，不但會影響箔材坯料的生產效率，也存在一定的安全威脅。在鑄軋區兩個轉動的軋輥對液態金屬進行冷卻，鑄和軋過程在很短時間內完成。軋輥表面和金屬表面的粘合程度較高，出現軋件變薄的狀況，變形狀況就會由于金屬表面和內層受到剪切力與壓力而出現，并向凝固硬殼內擴展。剪切力大于剪切強度時，斷裂的現象就會出現在薄弱部位，并在作用力下不斷擴展。兩側面向前的拉應力和耳子施加于斷面的向后摩擦應力，是變形區邊部金屬受到的主要作用力，這就會導致裂紋在邊部出現【2】。

三、鋁合金鑄軋卷裂邊解決對策

通過對鋁合金鑄軋卷裂邊原因的分析可以看出，變形量較大和耳子摩擦力較大是其中存在的主要問題，因此在采取相應解決措施的過程中，也應該著重解決上述兩個問題，不斷減少鋁合金鑄軋卷裂邊狀況，保障箔材坯料生產的質量。首先，應該對于變形產生的剪切力進行有效控制，也就是減小變形量。通過采用縮小鑄軋區長度的方式，能夠實現軋制區高度的降低，從而有效實現變形量的減小，避免出現鋁合金鑄軋卷裂邊的狀況。不同的鑄軋區長度應該應用在不同合金的生產過程中，這將有助于提升產品質量。其次，應該對于耳子的摩擦力進行有效控制。流線型弧度的應用能夠實現摩擦力的減小，耳子的流線應該根據合金寬展的差異進行設計，避免耳子受到過大的摩擦力導致鋁合金鑄軋卷裂邊情況的出現。雖然減小鑄軋區的范圍會對鋁合金鑄軋卷裂邊狀況起到改善作用，但是也不能給完全避免鋁合金鑄軋卷裂邊的出現【3】。因此，應該對耳子的形狀進行不斷完善。外部應力和內部剪切應力，是鋁合金鑄軋卷裂邊的主要原因，而造成外部應力的主要因素就是耳子和鑄軋卷邊部的摩擦力。耳子的直線開角會導致摩擦力增大的狀況，因此應該將直線開角改為流線開角，以減小耳子和鑄軋卷邊部的摩擦力，能夠有效降低外部應力，解決了鋁合金鑄軋卷裂邊問題。

采用上述鋁合金鑄軋卷裂邊解決方法之后，設置1100鋁合金鑄軋坯料的鑄軋區長度為60-62mm，設置3003鋁合金鑄軋坯料的鑄軋區長度為56-58mm，設置8011鋁合金鑄軋坯料的鑄軋區長度為58-60mm。在1100、3003和8011鋁合金鑄軋坯料中均未發現大裂邊的現象。在1100鋁合金鑄軋坯料中出現不大于10mm裂邊的概率降低到了10%；在3003鋁合金鑄軋坯料中出現不大于10mm裂邊的概率降低到了20%，在8011鋁合金鑄軋坯料中出現不大于10mm裂邊的概率降低到了40%。通過上述統計能夠發現，減小鑄軋區尺寸和耳子采用流線開角的形式，極大地降低了鋁合金鑄軋卷裂邊的情況，提升了產品的合格率，能夠為生產效益的提升奠定基礎。

四、結語

在鑄軋的過程中，鋁合金鑄軋卷裂邊的問題會對產品質量和生產安全性造成嚴重影響，其中耳子的摩擦力和鑄軋區尺寸，是造成鋁合金鑄軋卷裂邊的主要因素。因此，在解決鋁合金鑄軋卷裂邊問題的過程中，也應該從這兩個方面入手。不同的鑄軋區應該應用于不同合金的生產過程中，能夠實現剪切應力的降低；流線開角的形式代替原來耳子直線開角的形式，能夠有效降低摩擦力。通過上述兩個方面的改進，能夠有效減少鋁合金鑄軋卷裂邊狀況，提升產品的質量。

【參考文獻】

[1]飛尚才，夏杰，多杰.鑄軋鋁合金裂邊缺陷產生原因及改進措施[J].鋁加工，2017（04）：31-33.

[2]飛尚才，蔣小霞，馬世輝，劉春梅，關婷婷.鋁合金鑄軋卷裂邊原因分析與對策[J].輕合金加工技術，2016，44（10）：24-25+64.

[3]李平，張雨平.減小鋁合金鑄軋卷裂邊的措施[J].輕合金加工技術，2009，37（05）：7-8+23.