王義仁，肖燕華，施念文，楊紅存，李光林，惠世源，趙澤燦

（云南浩鑫鋁箔有限公司 云南 昆明 650502）

鋁合金連續(xù)鑄軋立板是將液態(tài)鋁液從靜置爐爐眼引出經(jīng)過流槽、除氣箱、過濾箱、前箱和鑄咀等澆注系統(tǒng)進(jìn)入兩旋轉(zhuǎn)的水冷軋輥，在一定的軋制力下軋制成板坯，并將板坯引過偏導(dǎo)輥、牽引機(jī)、剪切機(jī)，進(jìn)行正常卷取的操作過程。連續(xù)鑄軋法生產(chǎn)鋁合金鑄軋坯料，以出板方向可分為有水平式、下注式和傾斜式三種鑄軋方式，國內(nèi)鋁加工連續(xù)鑄軋企業(yè)采用的方式主要是傾斜式。某公司為提高立板成功率和立板質(zhì)量，通過對立板準(zhǔn)備過程、放鋁出板操作過程、立板晶粒度控制、立板板型和表面質(zhì)量控制進(jìn)行研究，達(dá)到保證立板成功率和立板質(zhì)量的目的。

1 鑄軋立板準(zhǔn)備過程

1.1 鋁液及溫度控制

鑄軋立板用鋁量控制是保證立板正常進(jìn)行的前提，每次立板保溫爐須提前準(zhǔn)備好≥4 t鋁液；并按要求控制好保溫爐內(nèi)立板鋁液溫度以及除氣箱、過濾箱和軋輥各點(diǎn)溫度，避免立板操作時出現(xiàn)缺邊、熱帶等缺陷，損壞鑄嘴，各點(diǎn)溫度的控制是影響立板的關(guān)鍵因素，具體見表1和圖1。

圖1 立板時軋輥冷卻水溫度及過濾箱溫度控制Fig.1 Cooling water temperature of roller and filter box temperature control of vertical plate

表1 立板準(zhǔn)備各點(diǎn)溫度控制要求Tab.1 Temperature control requirements of each preparation point for vertical plate ℃

1.2 立板所需工器具的準(zhǔn)備

立板前檢查液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、剪刀、卷取機(jī)、主機(jī)等設(shè)備機(jī)列確保運(yùn)行正常；準(zhǔn)備好鋁液爐外連續(xù)凈化所需除氣箱和安裝好過濾板的過濾箱；準(zhǔn)備好鋁箱、渣鏟、撬棍、堵頭、堵套、釬子、干氈、前箱、穩(wěn)流器、鋁挖、大錘、掃把和活動溜槽等立板輔助工器具，并擺放到指定位置便于使用。避免因工器具準(zhǔn)備不充分在立板操作時，由于工器具準(zhǔn)備不到位，以及出板后由于主機(jī)、液壓系統(tǒng)、剪刀和卷取機(jī)等設(shè)備故障，造成立板失敗。

1.3 立板鑄嘴、耳子、鑄軋區(qū)安裝

控制好安裝時鑄嘴、耳子與軋輥的嘴輥間隙、鑄軋區(qū)是保證立板成功率及質(zhì)量的關(guān)鍵。鑄嘴和耳子是將鋁合金由液態(tài)變成固態(tài)所組成結(jié)晶器中重要的組成部件，鑄嘴和耳子材料要求具有較高的熱沖擊能力、較高的耐融融金屬的腐蝕性能、較小的熱膨脹系數(shù)及材料便于機(jī)械加工和打磨[1]；在安裝前，按生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格制作好鑄嘴，操作手對已待使用鑄嘴的制作質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，將驗(yàn)收合格的鑄嘴放入干燥爐在（200～400）℃下烘烤≥2 h，充分預(yù)熱排除鑄嘴內(nèi)的水氣，避免鑄嘴與高溫鋁液接觸時產(chǎn)生爆炸，影響立板成功；根據(jù)生產(chǎn)鋁合金系列的特點(diǎn)，安裝前要先對輥面進(jìn)行處理，調(diào)整好滿足產(chǎn)品厚度所需輥縫；設(shè)置好立板軋制預(yù)壓力；控制鑄嘴和耳子安裝質(zhì)量是確保立板成功和表面質(zhì)量達(dá)到產(chǎn)品要求的關(guān)鍵因素，嘴輥間隙控制要根據(jù)生產(chǎn)鋁合金系列的要求進(jìn)行調(diào)整。嘴輥間隙過大會出現(xiàn)漏鋁、翻鋁和飛邊，造成立板失敗；過小，鑄嘴熱膨脹變形與輥面接觸產(chǎn)生摩擦亮條紋和掛鋁現(xiàn)象。板面產(chǎn)生亮條，影響板面質(zhì)量，條紋嚴(yán)重的情況下還會導(dǎo)致立板失敗，見圖2。

圖2 鑄軋坯料板面亮條紋Fig.2 Light stripes of casting and rolling billet board

鑄嘴安裝時鑄軋區(qū)的精準(zhǔn)確定和安裝是立板控制關(guān)鍵，是后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素。鑄軋區(qū)是指鑄嘴前端到軋輥中心線之間的距離，是鋁液由液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變區(qū)域，對產(chǎn)品的內(nèi)部組織、力學(xué)性能和板型有重要影響[2]。因此根據(jù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格、厚度、鋁合金成分、軋輥直徑大小及凸度和立板后鑄軋生產(chǎn)預(yù)期的帶材速度目標(biāo)值、張力目標(biāo)值、軋制壓力目標(biāo)值來綜合考慮最終確定所需鑄軋區(qū)。對輥縫及鑄軋區(qū)實(shí)測值實(shí)行雙人復(fù)核制，確保輥縫和鑄軋區(qū)符合生產(chǎn)要求，避免立板后板厚和板型偏差較大無法調(diào)整，最終導(dǎo)致立板失敗，見圖3。

圖3 鑄嘴安裝時鑄軋區(qū)測量Fig.3 Surveying of casting and rolling area when installation of casting nozzle

1.4 前箱、活動溜槽安裝

前箱、活動溜槽是連續(xù)鑄軋生產(chǎn)時液態(tài)鋁流經(jīng)澆注系統(tǒng)的組成部分，在安裝時保證各接觸處緊密，確保鋁液正常通過。如出現(xiàn)漏鋁嚴(yán)重，立板供鋁不足，則影響立板成功和帶來安全隱患，見圖4。

圖4 前箱安裝Fig.4 Front box mounting

2 鑄軋放鋁立板操作過程

立板前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就緒后，班長再次對溫度、工器具、潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)列運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，確認(rèn)機(jī)列運(yùn)行正常、工器具到位后，開始組織放鋁立板，班長負(fù)責(zé)對參與人員進(jìn)行具體、明確分工和安全交底，機(jī)長負(fù)責(zé)整個立板過程協(xié)調(diào)和指揮，對跑鋁溫度、鈦絲添加啟動、進(jìn)過濾箱鋁液溫度、跑渣溫度、跑渣質(zhì)量、前箱液面、出板溫度、出板速度、板頭牽引和潤滑系統(tǒng)啟動等進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時把控。立板跑鋁量應(yīng)大于1 t，可充分預(yù)熱清潔溜槽、除氣箱、過濾箱和前箱等過鋁通道的水氣和夾渣，減少鋁液的含氣、含渣量；鋁液進(jìn)入除氣箱后，在線精煉凈化、鈦絲添加啟動并設(shè)置好添加量，這將對后續(xù)鑄軋坯料晶粒細(xì)化取到關(guān)鍵作用；跑渣時間和跑渣量控制主要是對鑄嘴和軋輥上水氣進(jìn)行充分預(yù)熱排除，出板時要控制好出板速度和前箱液面高度，出板板坯在局部形成輕微熱帶和孔洞現(xiàn)象，可將高溫鋁液與水冷軋輥接觸時瞬間由液態(tài)變成固態(tài)所釋放出的氣體從該部位排除，避免因釋放出的氣體和軋輥輥面的水氣接觸高溫鋁液氣化后氣體在鑄軋區(qū)內(nèi)快速集結(jié)膨脹，發(fā)生爆炸現(xiàn)象，導(dǎo)致立板失敗[3]；鋁液在鑄軋區(qū)內(nèi)氣體的來源主要是來自鋁液自身帶來含氣量和鑄嘴、軋輥與高溫鋁液接觸產(chǎn)生。為避免出板鋁液爆炸，及時啟動除氣箱對鋁液進(jìn)行精煉凈化，保證軋輥輥面溫度≥35℃，適當(dāng)增加跑鋁量，延長跑渣時間和采用低液面，高速出板方式。把控好以上幾點(diǎn)操作，確保立板正常安全完成。放鋁立板參數(shù)設(shè)置見表2，出板控制見圖5。

表2 放鋁立板參數(shù)設(shè)置Tab.2 Parameters setup for aluminum vertical plate

圖5 出板操作控制Fig.5 Operation control for plate production

3 立板晶粒度控制

晶粒度對鑄軋坯料在下道工序的加工力學(xué)性能和表面質(zhì)量有較大影響。鋁液結(jié)晶時存在均質(zhì)形核和異質(zhì)形核兩種方式，但以異質(zhì)形核為主，鋁液結(jié)晶時晶核越多，晶粒就越細(xì)小。晶粒形成的過程就是晶核不斷形成和長大的過程[4]，控制晶核數(shù)和抑制晶核長大的速度就能保證鑄軋坯料晶粒度達(dá)到產(chǎn)品要求。

鑄軋立板操作過程中由于鋁液溫度較高，鋁液中活性結(jié)晶核心活性鈍化和減弱，不利于立板后鑄軋坯料晶粒細(xì)化[5]，故立板時各點(diǎn)溫度按下限控制；除氣箱進(jìn)鋁后及時啟動鈦絲添加進(jìn)行變質(zhì)處理，加大鈦絲添加量和出板后鈦絲采用階段添加量控制，從而增加鋁液中的結(jié)晶核心；出板后帶材速度適當(dāng)高于工藝要求上限和對保溫爐高溫鋁液的及時處理，對立板后鑄軋坯料晶粒細(xì)化都會取到重要作用[6]，如控制不好會導(dǎo)致立板后出現(xiàn)晶粒粗大或形成5級晶粒度（見圖6），且難以調(diào)整并導(dǎo)致鑄小卷率增加，影響鑄軋正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。晶粒度的控制，在鋁液進(jìn)入除氣箱時立即啟動鈦絲添加，并增加添加量至4 kg。出板后帶材速度比工藝要求大于0.1 m/min進(jìn)行生產(chǎn)一段時間后再降至工藝速度，同步對保溫爐過燒鋁液進(jìn)行投冷料處理，從而在冷料和鋁液接觸的表面急冷區(qū)域形成較多的結(jié)晶核心，增加鋁液中的晶核數(shù)，細(xì)化晶粒[7]。鈦絲添加量按4 kg生產(chǎn)半小時后，降至工藝規(guī)定帶材速度，卸立板卷頭，取樣做鑄軋坯料低倍組織晶粒度腐蝕實(shí)驗(yàn)，內(nèi)部組織晶粒度達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1級，見圖7。

圖6 鑄軋板面出現(xiàn)5級晶粒度圖Fig.6 5 class grain fineness diagram occurred on casting and rolling plate

圖7 1060成分（6.3×1270）mm規(guī)格，上下板面晶粒度：1級Fig.7 The specification of 1060 composition （6.3×1 270）mm，the grain fineness of upper and lower plate：class 1

4 立板板型和表面質(zhì)量控制

1）鑄軋板型不良，下道工序在軋制時會產(chǎn)生波浪、中松等缺陷影響冷軋軋制時的板型控制。鑄軋產(chǎn)品技術(shù)要求鑄軋坯料中凸度、同板差要控制在一定范圍。鑄軋立板時鑄軋區(qū)確定和安裝的精準(zhǔn)度，決定了出板后鑄軋坯料中凸度是否在產(chǎn)品驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)范圍，是影響板型的重要因素。中凸度標(biāo)準(zhǔn)為板厚的1%，根據(jù)生產(chǎn)測出的值在此標(biāo)準(zhǔn)范圍，才達(dá)到立板質(zhì)量要求；

2） 出板后鑄軋坯料板面不能有影響下道工序冷軋產(chǎn)品表面質(zhì)量的明暗條紋和色差。在鑄嘴安裝時控制嘴輥間隙，避免鑄嘴和高溫鋁液接觸產(chǎn)生熱膨脹變形后與軋輥摩擦產(chǎn)生條紋，控制軋輥輥面質(zhì)量、跑渣質(zhì)量和出板操作過程，及時清理輥面鋁刺避免損壞鑄嘴，出板后對條紋及時進(jìn)行處理。

5 結(jié)語

綜上，某公司通過對鋁合金連續(xù)鑄軋立板的立板準(zhǔn)備過程、放鋁出板操作過程、立板晶粒度控制、立板板型和表面質(zhì)量控制的分析研究，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐確定了相應(yīng)的操作步驟和控制參數(shù)，制定規(guī)范控制要求，達(dá)到保證立板成功率和立板質(zhì)量的目的。