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。特別是后期軋制過程中板面條紋、夾渣、氣道、針孔超標(biāo)、產(chǎn)品性能低等問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

對于采用電解鋁水生產(chǎn)坯料的企業(yè)來說，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爐內(nèi)精煉和在線精煉除氫、除渣來完成的，本文對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比分析。從表1中的過濾箱通過量、液位差和氫含量以及板面質(zhì)量的對比檢測數(shù)據(jù)看，同時(shí)采用液氮的情況下，通過量為100 t時(shí)不同的精煉劑對熔體凈化的效果不一樣。

表1 不同精煉劑效果對比分析

1.2 在線精煉對熔體質(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濾箱的效果和通過量以及鑄嘴腔的結(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 過濾箱對熔體的質(zhì)量影響

目前鑄軋生產(chǎn)采用的過濾箱有兩種，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；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，切換過濾箱的質(zhì)量問題占比達(dá)到了75.1%，不適合雙零箔坯料的生產(chǎn)。

表2 過濾箱切換導(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)單通道過濾箱，增加過濾面積，以杜絕頻繁切換產(chǎn)生的震動(dòng)引起的質(zhì)量問題。針對生產(chǎn)過程中過濾片高溫狀態(tài)不易安裝問題、過濾板在鋁液通過時(shí)承壓面積增大易漂浮問題、生產(chǎn)過程中過濾箱上蓋封閉后箱體內(nèi)外液位差不易測量等問題，設(shè)計(jì)制作了利用杠桿原理防止過濾片漂浮的裝置，如圖4所示。并制作了過濾片熱安裝工具，在過濾箱出口設(shè)計(jì)制作了耐高溫測量浮漂，形成了完整的過濾箱操作流程和工藝路線。

圖4 杠桿原理防止過濾片漂浮的裝置

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，如表4所示。同一部位氫含量平均為0.099 ml/100g ?Al，過濾箱的通過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。