摘 要：本文對(duì)連鑄連軋機(jī)組改造后，在電工圓鋁桿生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)常見(jiàn)缺陷的成因、危害逐一加以分析，并采取相應(yīng)工藝處理措施，實(shí)踐證明采取工藝處理措施是有效的，提高了電工圓鋁桿的產(chǎn)品合格率，取得了較為滿意的經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵詞：連鑄連軋；圓鋁桿；缺陷；對(duì)策

中圖分類號(hào)：TG292 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）21-0283-02

1 前 言

在連鑄連軋機(jī)組試生產(chǎn)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)約有80%的廢品是與圓鋁桿存在各種缺陷有關(guān)。因此，識(shí)別和分析缺陷及其成因，尋求防止或減少產(chǎn)生缺陷的方法，對(duì)提高圓鋁桿產(chǎn)品的本身質(zhì)量及再加工質(zhì)量，減少?gòu)U品率，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本都是有很現(xiàn)實(shí)的意義。從嚴(yán)格上講，連鑄連軋的圓鋁桿與鑄坯的缺陷有數(shù)十種，這里僅對(duì)連鑄連軋生產(chǎn)中常見(jiàn)的缺陷，如氣孔，鑄坯裂紋，線桿夾渣，電阻率超標(biāo)飛邊，麻點(diǎn)，機(jī)械性能超標(biāo)等加以分析其成因并在生產(chǎn)實(shí)踐中采取相應(yīng)工藝處理措施。

2 氣孔（氣眼）

2.1 氣孔的危害

鋁液中的各種氣體是造成鑄坯、圓鋁桿氣孔（氣眼）缺陷的主要原因。我們?cè)谏a(chǎn)中取樣后，如將鑄坯剖面磨光，就可以看到氣眼的痕跡，有時(shí)會(huì)看到大的空洞，皆為氣孔。在圓鋁桿樣品的化驗(yàn)分析時(shí)，有時(shí)也會(huì)看到微小的氣眼，這就是鑄坯氣孔經(jīng)軋制后產(chǎn)生的。有關(guān)研究表明，圓鋁桿中的氣眼占有效面積的1～1.5%時(shí)，就可使線桿抗拉強(qiáng)度降低10～15%，延伸率降低35～40%。同時(shí)，生產(chǎn)中氣孔往往伴隨大量的夾渣，夾渣和氣孔都使鑄坯抗拉強(qiáng)度不夠，從而容易導(dǎo)致拉制的圓鋁桿脆斷，電阻率增大等等，嚴(yán)重時(shí)可造成大量的廢品。

2.2 氣孔的來(lái)源

在鋁液中的氣體主要有氫、氧、氮、水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等，但經(jīng)有關(guān)資料表明，氫占總含氣量的85%以上，因此，所謂鋁液中的含氣量可近似看作含氫量，這些氣體并非金屬本身所固有的，而是鋁液在熔煉過(guò)程中從外界吸收的，這些氣體在鋁液凝固過(guò)程中來(lái)不及逸出，就在圓鋁桿中形成了氣孔。從實(shí)際生產(chǎn)來(lái)看，鋁液吸收氣體主要有以下幾個(gè)方面：

（1）鋁原料中帶來(lái)的氣體；

（2）從爐氣中吸收的氣體；

（3）在熔鑄過(guò)程中吸進(jìn)的氣體；

（4）生產(chǎn)熔劑、工具、耐火材料等帶入的氣體；

（5）其它因素的影響。如高溫長(zhǎng)時(shí)間的熔化則會(huì)促進(jìn)鋁液吸氣。

2.3 氣孔產(chǎn)生原因及防止措施

鑄坯中產(chǎn)生的氣孔可分為析出型氣孔和反應(yīng)型氣孔。

2.3.1 析出型氣孔

溶解于鋁液中的氣體（主要為H2），其溶解度隨溫度降低而減少，因而，在鋁液凝固過(guò)程中會(huì)逐漸析出，同時(shí)鋁液粘度增大。凝固較快時(shí)，鋁液中形成的氣泡來(lái)不及上浮逸出，便留在了鑄坯內(nèi)部，形成析出型氣孔。

防止析出型氣孔的最有效的方法是搞好鋁液精煉，除渣、除氣，可用粉末狀精煉劑并輔以氮?dú)鈦?lái)進(jìn)行的方法等，并保證精煉時(shí)間與澄清時(shí)間，以便鋁液中的氣體逸出，同時(shí)在鋁液澆鑄過(guò)程中，防止溫度過(guò)高及鋁液攪動(dòng)、紊流、翻滾等現(xiàn)象的發(fā)生，讓鋁液在氧化膜的保護(hù)下平穩(wěn)地流動(dòng)，則可以阻止吸氣。具體做法是鋁液澆鑄時(shí)嚴(yán)禁有敞露的落差和液流沖擊。

2.3.2 反應(yīng)型氣孔

金屬在凝固過(guò)程中，與各種水分，涂料，潤(rùn)滑劑等產(chǎn)生反應(yīng)或金屬內(nèi)部產(chǎn)生反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體在鋁液凝固時(shí)來(lái)不及上浮逸出形成的氣孔稱反應(yīng)型氣孔。在純鋁主要的反應(yīng)為下式：

3AL+2H20→AL2O3+2H2（1）

由上式可見(jiàn)，在生產(chǎn)中與鋁液接觸的工器具，流槽、澆包以及結(jié)晶輪表面，潤(rùn)滑劑，脫模油等中的水分均與鋁液發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣，最終導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生。防止反應(yīng)型氣孔產(chǎn)生的主要方法為：與鋁液接觸的工器具，流槽、澆包、鋼帶以及結(jié)晶輪表面要注意保持干燥，在生產(chǎn)過(guò)程中要隨時(shí)注意鋼帶是否開裂，開裂后要及時(shí)更換鋼帶。

3 鑄坯裂紋

3.1 危 害

在連鑄連軋生產(chǎn)中，對(duì)鑄坯生產(chǎn)的微小裂紋，在經(jīng)過(guò)連續(xù)13道次的軋制后，一般在高溫下可以被壓合，對(duì)圓鋁桿質(zhì)量不構(gòu)成危害。但過(guò)大的裂紋就易于出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，或發(fā)生斷桿或發(fā)生堆料故障，堆料嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生設(shè)備事故，就是能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂紋并剪除，也會(huì)造成生產(chǎn)中斷，廢料增多。

3.2 產(chǎn)生原因

配料時(shí)化學(xué)成分不符合要求及澆鑄過(guò)程中冷卻不夠均勻都會(huì)產(chǎn)生鑄坯裂紋。鑄坯裂紋可分為熱裂紋和冷裂紋。熱裂紋是當(dāng)金屬?gòu)?qiáng)度和塑性都較低時(shí)，在澆鑄冷卻過(guò)程中，四周冷卻不一致導(dǎo)致鑄造應(yīng)力而產(chǎn)生或者凝固發(fā)生相變反應(yīng)，生成較脆的多元化合物分布于晶界面而引起熱裂。例如，對(duì)工業(yè)純鋁，當(dāng)雜質(zhì)中Si>Fe時(shí)凝固時(shí)就會(huì)生成熔點(diǎn)為574.5oC的α（Al）+β（AlFeSi）+Si三元共晶分布于晶界面而易熱裂，但如果是Fe>Si時(shí)，因凝固時(shí)在629℃時(shí)就生產(chǎn)包晶反應(yīng)，見(jiàn)式（2）。

FeAl3+L→α（Al）+β（AlFeSi）（2）

所以，在629℃時(shí)，鑄坯中就完成了凝固，提高了凝固脆性區(qū)下限溫度，則不易產(chǎn)生熱裂。而冷裂的發(fā)生一般是鑄坯冷卻到溫度較低的彈性狀態(tài)時(shí)，因鑄坯內(nèi)、外溫差大，使鑄造應(yīng)力超過(guò)金屬?gòu)?qiáng)度極限而產(chǎn)生的，并且往往由熱裂擴(kuò)展而成。在我們生產(chǎn)出現(xiàn)的裂紋中，一般曲折而不規(guī)則，常出現(xiàn)分枝，表面略有氧化色的為熱裂紋，而表面光潔又呈直線擴(kuò)展的、較為規(guī)則的為冷裂紋。大多時(shí)候，熱裂紋和冷裂紋又是同時(shí)存在的。

3.3 防止措施

一切能提高鋁液在凝固區(qū)的塑性和強(qiáng)度，減少非平衡結(jié)晶或改善其分布狀況，細(xì)化晶粒，降低溫度梯度等因素，皆有利于防止鑄坯熱裂和冷裂。在工藝上主要是通過(guò)控制純鋁的化學(xué)成份，限制雜質(zhì)量（例如，一般控制Fe/Si值在2左右）。及選擇合理的工藝措施：低鑄造速度和低澆鑄溫度，均勻供流與均勻冷卻等。例如：在生產(chǎn)前應(yīng)該檢查結(jié)晶輪水眼，發(fā)現(xiàn)有堵塞要及時(shí)清理，鋼帶與結(jié)晶輪要除銹清潔，脫模油不能過(guò)多以及澆鑄點(diǎn)要控制平穩(wěn)等。

4 圓鋁桿夾渣

圓鋁桿中的氧化物、硫化物，硅酸鹽，爐襯剝落物以及脫模劑殘焦等非金屬夾雜物都通稱為夾渣。夾渣對(duì)圓鋁桿的物理性能，如抗拉強(qiáng)度、延伸率及電阻率等都有很在大的影響，是圓鋁桿生產(chǎn)過(guò)程中不可忽視的一個(gè)問(wèn)題。

4.1 產(chǎn)生原因

在實(shí)際生產(chǎn)中，非金屬夾渣物一般有四個(gè)來(lái)源：

（1）原鋁中帶來(lái)；

（2）在保持爐中停留時(shí)混入；

（3）在熔體轉(zhuǎn)注過(guò)程中混入；

（4）工藝控制不當(dāng)形成。

4.2 防止措施

（1）對(duì)原鋁中帶來(lái)及保持爐中混入的非金屬夾雜物，可采取徹底地精煉排渣，增加澄清時(shí)間（利于夾渣上浮逸出）等辦法來(lái)解決。

（2）對(duì)于鋁液轉(zhuǎn)注過(guò)程中造成的夾渣，可在轉(zhuǎn)注過(guò)程中設(shè)立過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾。保證均勻供流，盡可能避免供流過(guò)程中出現(xiàn)鋁液落差和沖擊，以防鋁液表面氧化膜被撕裂混入，不能過(guò)多地?cái)噭?dòng)鋁液。

（3）對(duì)工藝夾渣，可以適當(dāng)提高澆鑄溫度，降低鑄造速度，因?yàn)殇X液溫度提高，其粘性則降低，更加有利于夾雜物的聚集與上浮，因而有利于減少鑄坯中的的夾渣物。

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)施工藝處理措施前后的效果比較：（如表1）

由表1中可以看出：實(shí)施后，鋁導(dǎo)桿產(chǎn)品合格率達(dá)到了97.8%，產(chǎn)品質(zhì)量全面提高，這為連鑄連軋機(jī)組轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)打下了良好的工藝基礎(chǔ)，為公司帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]連鑄連軋工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]陳存中，主編.有色金屬熔煉與鑄錠.冶金工業(yè)出版社.

收稿日期：2018-6-6

作者簡(jiǎn)介：黃榮燕（1980-），女，壯族，廣西平果人，冶煉助理工程師，中專，主要從事鋁行業(yè)方面的工作。