李珊

【摘 要】闡述分析了鑄軋立板過(guò)程鑄嘴爆炸的產(chǎn)生原因，通過(guò)優(yōu)化立板操作、降低鑄嘴含水量、減小輥面濕度等一系列措施，降低鑄軋立板過(guò)程鑄嘴爆炸的幾率。

【關(guān)鍵詞】立板；鑄嘴爆炸；鑄嘴板；鑄軋輥

0.前言

在連續(xù)鑄軋生產(chǎn)中，立板是生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鋁板坯的關(guān)鍵，立板的好壞直接影響到鋁板坯的內(nèi)部組織和表面質(zhì)量。在立板過(guò)程中，經(jīng)常在立板跑渣或出板一段時(shí)間后，鑄嘴位置發(fā)生爆炸，未凝固的鋁液飛濺，造成鑄嘴板唇口損壞、掛渣、氧化膜上翻、內(nèi)腔堵塊、鋁液飛濺到嘴輥間隙，使的鑄軋過(guò)程中止，增加了生產(chǎn)成本。

針對(duì)鑄嘴爆炸問(wèn)題，我公司先后采取過(guò)鑄嘴板表面打孔、遠(yuǎn)紅外線烘烤鑄嘴板、退火爐高溫長(zhǎng)時(shí)間烘烤鑄嘴板等措施，取得了一定的效果，但每年到雨季時(shí)期，鑄嘴爆炸現(xiàn)象仍經(jīng)常發(fā)生。

1.鑄嘴爆炸的產(chǎn)生原因

鑄嘴爆炸是指鑄軋立板過(guò)程中，鑄軋區(qū)或鑄嘴中的氣體瞬間從鋁液中逸出的現(xiàn)象。鑄嘴爆炸主要有兩種形式，一種向輥縫方向爆炸，另一種向嘴輥間隙爆炸。

向輥縫方向的鑄嘴爆炸主要出現(xiàn)在立板放流瞬間，高溫鋁液自喂料管流出接觸到含水高的鑄嘴板、潮濕輥面，水分瞬間汽化，體積擴(kuò)大上千倍形成水蒸氣團(tuán)，突破鑄嘴內(nèi)腔或鑄嘴唇口附近的鋁液前沿薄弱處瞬間逸出，產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象。

鋁液中的小氣泡在鑄造區(qū)及唇口位置不斷聚集，形成具有一定壓力的大氣泡，大氣泡逸出的方式有兩種，第一種為大氣泡突破嘴輥間隙間鋁液、氧化膜張力從嘴輥間隙逸出，引起爆炸，第二種為大氣泡內(nèi)部壓力大于鑄嘴板的粘結(jié)力，使的鑄嘴板損壞逸出，引起爆炸。

從以上原因分析可以看出，鑄嘴爆炸主要由于水分汽化、氣體聚集后無(wú)法及時(shí)從鑄嘴內(nèi)腔和鑄造區(qū)排出造成。

2.鑄嘴爆炸的影響因素

2.1鑄嘴的影響

鑄嘴影響主要包括鑄嘴板含水量和鑄嘴各接縫膠水的影響。

鑄嘴板材料的制作工藝是干燥定型、硅溶膠浸泡、中溫焙燒、粗磨、再浸泡、高溫焙燒（700℃左右）、精磨、定尺，最后在鑄嘴板表面涂上一層滑石粉，因此鑄嘴板不可避免的含有一定量的水分。

鑄嘴從烘干箱內(nèi)吊出時(shí)，表面溫度在80-90℃之間，停留1小時(shí)后略高于室溫，若長(zhǎng)時(shí)間放置于空氣中，特別是潮濕空氣中，鑄嘴板表面冷卻，空氣中的水分在鑄嘴板表面冷凝，使鑄嘴板二次吸潮。

鑄嘴在制作過(guò)程中，為保證各接縫的密封性，需在接縫間涂膠水，膠水遇高溫鋁液后，燃燒產(chǎn)生黃色氣體，殘留在鑄嘴內(nèi)腔。

2.2潮濕輥面的影響

立板輥面上石墨階段，若噴槍噴涂石墨量大，由于石墨乳液中的水分無(wú)法及時(shí)揮發(fā)，將在輥面形成大面積細(xì)小水珠，甚至形成成串水滴。當(dāng)空氣濕度大，遇低溫輥面，也容易產(chǎn)生類(lèi)似現(xiàn)象。

立板跑渣時(shí)，潮濕的輥面遇高溫鋁液時(shí)，水分被瞬間汽化急劇膨脹，容易發(fā)生沿輥縫方向的向前爆炸。由于立板跑渣過(guò)程中，輥面升溫慢，汽化后的大量水蒸氣遇軋輥再次冷凝成細(xì)小水珠，易滴在嘴輥間隙間的唇口處，增加鑄嘴唇口的含水量。

2.3鋁液含氣量的影響

立板過(guò)程中，由于液化氣燃燒生成產(chǎn)物中含有大量水汽，同時(shí)液化氣在壓縮空氣的作用下進(jìn)行燃燒，壓縮空氣不斷的將流槽鋁液表面的氧化膜吹破，加速了空氣中的水分與鋁液的反應(yīng)速度，使得鋁液中氫含量大幅增加。生產(chǎn)實(shí)踐中，多次在使用液化氣烘烤切換過(guò)濾片后3-4小時(shí)，在前箱進(jìn)行測(cè)氫，發(fā)現(xiàn)前箱氫含量普遍升高到0.160ml/100gAl，最高可達(dá)0.180ml/100gAl，表明液化氣加熱對(duì)鋁液氫含量影響很大。

鋁液中的[H]在鑄嘴內(nèi)腔時(shí)，一方面鋁液中[H]濃度高，形成了H2，另一方面在鑄軋區(qū)凝固過(guò)程中，隨著溫度的降低，鋁液中富含的[H]從鋁液析出，形成了H2，這兩方面使得鑄造區(qū)內(nèi)形成許多小氣泡，逐漸聚合呈大氣泡，引起爆炸。

2.4帶材寬度的影響

通過(guò)對(duì)鑄嘴板進(jìn)行高溫長(zhǎng)時(shí)間烘烤，可加快水分揮發(fā)，降低鑄嘴板的含水量。窄板立板時(shí)，由于鑄嘴內(nèi)腔或者鑄造區(qū)內(nèi)氣泡更容易集合在一起，同時(shí)立板跑渣瞬間前箱壓力容易偏高，使得鑄嘴爆炸幾率加大。2011年1-6月份寬窄板的鑄嘴爆炸進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，窄板立板鑄嘴爆炸占總爆炸次數(shù)的64%，寬板立板鑄嘴爆炸占36%。

3.采取措施

從以上影響因素的分析可以看出，鑄嘴爆炸主要由于鑄嘴板含水量高、輥面潮濕、鋁液含氣量高、帶材寬度等有關(guān)，任何有利于減輕水分汽化、氣體聚集、引導(dǎo)氣體逸出的措施，均可減少鑄嘴爆炸幾率。

3.1減少鑄嘴含水量

采取退火爐高溫長(zhǎng)時(shí)間烘烤，可有效的減少鑄嘴板含水量，對(duì)經(jīng)過(guò)高溫烘烤和未經(jīng)高溫烘烤的鑄嘴板進(jìn)行了澆鋁水試驗(yàn)， 經(jīng)過(guò)高溫烘烤的鑄嘴板遇高溫鋁液時(shí)無(wú)氣泡產(chǎn)生或有少量氣泡產(chǎn)生，而未經(jīng)高溫烘烤后的鑄嘴板則會(huì)產(chǎn)生大尺寸氣泡。對(duì)剛從烘干箱取出和在空氣中停留一段時(shí)間冷卻后的鑄嘴板進(jìn)行對(duì)比，也可得出相同的結(jié)論。

因此，對(duì)鑄嘴板進(jìn)行退火爐高溫長(zhǎng)時(shí)間烘烤，保證鑄嘴裝配后在烘干箱的時(shí)間，可有效的減少鑄嘴含水量，同時(shí)在操作上應(yīng)盡量縮短鑄嘴從烤箱吊出到放流立板時(shí)間，最好不超過(guò)1小時(shí)。

3.2減小鑄軋輥輥面濕度

（1）停機(jī)后立即關(guān)閉冷卻水泵，使輥面始終高于室溫，有效避免了空氣中水分在輥面凝結(jié)，同時(shí)加快了上石墨時(shí)水分的揮發(fā)速度。

（2）在立板輥面上石墨階段，增加石墨與水的配比濃度，加大噴槍霧化量，使輥面的水分能及時(shí)自然揮發(fā)；

3.3減小放流鋁液中的含氣量

在立板放流前，使用液化氣槍充分預(yù)熱流槽系統(tǒng)，使用加熱器對(duì)過(guò)濾片進(jìn)行輔助加熱，可縮短放流過(guò)程中液化氣對(duì)放流鋁液的加熱時(shí)間。

在立板放流過(guò)程中，開(kāi)啟除氣爐到正常工作狀態(tài)，對(duì)鋁液進(jìn)行預(yù)除氣，可大幅降低鋁液中的氫含量。

3.4優(yōu)化立板過(guò)程的操作

（1）跑渣過(guò)程控制。窄板立板時(shí)跑渣速度應(yīng)比寬板高些，設(shè)定在1600-1700mm/min之間，窄板立板時(shí)跑渣溫度比寬板高些，溫度控制在725℃以上。跑渣時(shí)間盡量加長(zhǎng)，使鑄嘴腔內(nèi)的氣體盡量逸出。

（2）出板過(guò)程控制。

立板出板后讓板面處于持續(xù)熱帶狀態(tài)，有利于鑄嘴內(nèi)腔或鑄造區(qū)內(nèi)的小氣泡持續(xù)少量的從熱帶處逸出，降低鑄嘴爆炸的幾率。從多年生產(chǎn)實(shí)踐證明，新輥均不會(huì)發(fā)生鑄嘴爆炸，主要由于新輥輥面粗糙，輥面含有少量油污、石墨等雜質(zhì)，傳熱不佳，整個(gè)板面容易長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生熱帶。

因此，在實(shí)際生產(chǎn)操作中，可采取如下措施讓板面處于熱帶狀態(tài)：增加立板前輥面石墨覆蓋厚度；保持較高的出板速度和溫度，如出板速度略低于正常生產(chǎn)速度，出板溫度控制在710-715℃；出板降速的時(shí)候相應(yīng)降低前箱液面，讓邊部呈輕微縮邊狀態(tài)；出板過(guò)程觀察固體帶坯邊部是否呈鋸齒形，若呈鋸齒形說(shuō)明，鑄嘴內(nèi)腔或鑄造區(qū)含氣量仍過(guò)多，需繼續(xù)保持熱帶。

3.5實(shí)施效果

為驗(yàn)證上述預(yù)防鑄嘴爆炸措施的有效性，對(duì)2011年1-6月立板過(guò)程鑄嘴爆炸次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，鑄嘴爆炸次數(shù)為5次，低于平均值10.5次/班，證明上述措施對(duì)降低鑄嘴爆炸次數(shù)是有效的4.結(jié)語(yǔ)

降低立板過(guò)程鑄嘴爆炸的幾率，對(duì)于降低生產(chǎn)成本，提高鑄軋板坯的內(nèi)部組織、表面質(zhì)量，保證操作人員的安全上，有著重要的作用。作者依據(jù)多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)預(yù)防鑄嘴爆炸的措施的總結(jié)：

（1）采取退火爐高溫長(zhǎng)時(shí)間烘烤鑄嘴板，盡量縮短鑄嘴從烤箱吊出到放流立板時(shí)間，可有效減少鑄嘴含水量。

（2）停機(jī)后立即關(guān)閉冷卻水泵，增加石墨與水的配比濃度，加大噴槍霧化量，可減小鑄軋輥輥面濕度。

（3）立板放流前，充分預(yù)熱流槽系統(tǒng)，立板放流過(guò)程中，除氣爐進(jìn)行預(yù)除氣。

（4）根據(jù)板寬，選擇適當(dāng)?shù)呐茉鼫囟?、跑渣速度；盡量延長(zhǎng)跑渣時(shí)間；提高出板速度，讓板面保持持續(xù)熱帶狀態(tài)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]肖亞慶.鋁加工技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.