王翠芳，李 蒙，孫 備

(焦作大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，河南 焦作 454003)

1 引言

隨著社會需求日益增長和國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于空調(diào)、煙酒包裝、建筑裝飾和電纜等行業(yè)的鋁箔消費(fèi)量越來越大[1]，同時人們對鋁箔質(zhì)量也提出了更高的要求。目前，大部分生產(chǎn)廠家采用電解液直接鑄軋-冷軋生產(chǎn)鋁箔產(chǎn)品[2]，優(yōu)質(zhì)的熔體質(zhì)量直接決定了鋁箔用鑄軋板料的好壞，而獲得高質(zhì)量鋁箔產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)是高效的鋁合金熔體凈化處理工藝。因此，本文首先介紹了熔體吸附凈化工藝的分類和優(yōu)缺點，然后采用該工藝進(jìn)行1235鋁合金鑄軋生產(chǎn)試驗，并研究和分析了生產(chǎn)試驗結(jié)果，以期為生產(chǎn)企業(yè)和研究者提供理論參考。

2 熔體吸附法的作用機(jī)理

吸附法，即吸附凈化法，其作用機(jī)理為鋁合金熔體與N2、Cl2等氣體、吸附劑和精煉劑等介質(zhì)直接相接觸，使熔體中存在的氣體和固態(tài)氧化夾雜物與吸附劑發(fā)生物理、化學(xué)和機(jī)械作用，從而除去熔體中存在的氣和夾雜物。吸附法主要包括吹氣法、過濾法和熔劑法等3種方法，簡要介紹如下[3～14]。

2.1 吹氣法

該方法始于20世紀(jì)70 年代，是除氫效果非常明顯的一種鋁熔體凈化工藝。其基本原理是將氮?dú)夂蜌鍤獾榷栊詺怏w通入鋁合金熔體，使得鋁合金熔體內(nèi)部形成大量氣泡，造成惰性氣體氣泡與鋁合金溶液的界面上存在氫的壓力差，迫使熔體中的氫不斷地向惰性氣體氣泡中擴(kuò)散，與惰性氣體氣泡一起被帶出液面而達(dá)到除氫的目的。大量研究結(jié)果表明，夾雜物和氣有相互依存的關(guān)系，除氣的同時夾雜物也被去除掉。大量的實驗結(jié)果表明，該方法不僅去除了熔體中氫，同時有利于去除鋁合金內(nèi)部的夾雜物。由此可見，該方法對熔體凈化效果很好。隨著除氫技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了SNIF法凈化處理工藝，該工藝除氫效果非常明顯。經(jīng)過該工藝處理之后熔體含氫量可以降到0.08 mL/100 mg以下，相比原來單管噴吹處理后熔體的含氫量約為0.2 mL/100 mg，除氫效果提高了60%。

2.2 過濾法

此種工藝采用中性或活性材料的制造器對通過的鋁合金熔體中固體夾雜物進(jìn)行過濾和分離而達(dá)到鋁熔體凈化的一種工藝。過濾材質(zhì)主要采用玻璃布、剛玉球及泡沫陶瓷。其中玻璃布過濾法適應(yīng)性強(qiáng)，操作簡單方便，成本很低，但是其過濾效果不穩(wěn)定；而泡沫陶瓷過濾法的特點為操作方便、效果好。

2.3 熔劑法

熔劑法的原理是向鋁合金熔體中添加熔劑，使其發(fā)生一系列物理化學(xué)作用而達(dá)到去氣除雜目的的一種工藝方法。因為鋁合金熔體中氧化夾雜物的吸附、溶解以及它們之間的化學(xué)作用決定了熔劑的除雜效果，易增加熔煉成本和人為因素引入的雜質(zhì)幾率。隨著鋁合金熔體凈化技術(shù)的快速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了更為先進(jìn)熔體處理用熔劑，例如JDN—Ⅰ熔劑，該熔劑能夠非常明顯的提高除氫效果[15]。

3 熔體吸附法在電解鋁液直接鑄軋中的應(yīng)用

熔體凈化處理工藝在國內(nèi)外鋁合金生產(chǎn)中得到了一定的應(yīng)用。本試驗在協(xié)作生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行，在保持其它生產(chǎn)條件不變的情況下，保溫爐內(nèi)采用惰性氣體和CCl4進(jìn)行復(fù)合精煉，在線精煉采用SNIF法除氣凈化裝置對鋁合金熔體進(jìn)行凈化處理。試樣的制作是直接從生產(chǎn)現(xiàn)場隨機(jī)選取。采用光學(xué)顯微鏡對鑄軋板軋面和縱截面顯微組織進(jìn)行了研究和分析。金相觀察和偏光組織分析在光學(xué)顯微鏡Olympus BH-2上進(jìn)行，試樣厚度為7.0 mm，寬度為1050 mm。圖1給出了試樣軋面和縱截面的顯微組織。從圖中可以看出，鑄軋板顯微組織中未發(fā)現(xiàn)夾雜物現(xiàn)象的存在，組織中第二析出相均勻分布；試樣軋面偏光組織大多呈現(xiàn)為細(xì)小的等軸晶，個別區(qū)域存在大塊晶粒，晶粒大小較均勻；試樣縱截面則明顯呈現(xiàn)纖維化沿著軋制方向延伸，具有變形組織特征。這是因為鑄軋板軋制過程中，鋁合金熔體首先與鑄軋輥接觸，散熱速度快，過冷度大，晶粒形核核心多而形成細(xì)小的晶粒；中心部位散熱速度相對較慢，冷卻速度降低，過冷度低，導(dǎo)致結(jié)晶速度慢，晶粒形核核心少，促進(jìn)枝晶的快速生長，故形成了較為粗大的晶粒[16，17]。

(a)鑄軋板軋面金相組織; (b)鑄軋板表層偏光組織; (c)鑄軋板縱截面金相組織;(d)鑄軋板表層偏光組織

4 結(jié)語

通過熔體吸附法凈化處理工藝的試驗研究可知，綜合采用吹氣、過濾和熔劑法進(jìn)行處理鋁合金熔體后，鋁合金熔體的氣體和夾雜物凈化效果非常明顯，鑄軋板顯微組織符合國家標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的規(guī)定，能滿足電解鋁液直接鑄軋雙零鋁箔生產(chǎn)的要求，鋁箔針孔度降低，塑性和抗拉強(qiáng)度均能滿足最終產(chǎn)品的軋制要求。盡管熔體凈化技術(shù)水平和凈化效果有了明顯的提高，但仍需進(jìn)一步提高熔體凈化技術(shù)，以提高鋁合金熔體質(zhì)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足雙零鋁箔鑄軋生產(chǎn)的需要。