铝箔坯料对成品质量指标影响因素及控制

1 对坯料质量的要求 ................................................................................................................ - 1 -1.1 冶金质量（熔炼指标及加工组织影响） ........................................................................... -2 -1.2 力学性能（合金元素成分及热处理和冷加工率控制）................................................... - 2 -1.3 厚度偏差和板形控制（冷轧及来料控制）........................................................................ - 2 -1.4 外观和表面质量（卷取质量及切边质量控制） .............................................................. - 3 -2 铝箔轧制生产与坯料质量指标的关联 .................................................................................. -3 -2.1 铝箔出现针孔缺陷的原因分析........................................................................................... - 3 -2.2 铝箔轧制断带原因分析[2] ................................................................................................ -4 -2.4 箔材表面出现质量缺陷的原因分析 ................................................................................... - 7 -（1）严重的明暗条纹 .................................................................................................................. - 7 -（2）石墨点或烟灰聚集............................................................................................................... - 7 -（3）板坯夹渣.............................................................................................................................. - 8 -3结束语 ........................................................................................................................................ - 8 -铝箔坯料对成品质量指标影响因素及上游控制要点伴随铝箔轧制工艺控制手段的改善，坯料质量对铝箔成品质量指标的影响更加突出。

有人认为，目前影响我国铝箔轧制生产的各种因素中，铝箔坯料的影响占75%以上（其余5大因素影响，上游工序工艺岗位人员必须有相关理解，以便于区分确认原因）。

因此讨论坯料质量与铝箔轧制生产的关系对提高铝箔产品质量有重要的意义。

涉及上游熔炼、铸（热）轧、冷轧相关键过程。

1 对坯料质量的要求铝箔坯料有两种供料途径，即热轧坯料和铸轧坯料。

热轧坯料的加工过程为：熔炼→铸锭→均匀化→铣面→热轧→冷轧。

铸轧坯料的加工过程为：熔炼→铸轧→冷轧。

铝箔坯料的质量要求如下[1].1.1冶金质量（熔炼指标及加工组织影响）坯料的冶金质量对铝箔质量有重要影响的指标：熔体含氢量不应大于0.1mL/100gAl；非金属夹杂量要求不超过10×10-6；晶粒度指标热轧坯料晶粒大小应在0.03~0.05mm之间；铸轧坯料晶粒不应大于0.09mm；铁硅比一般要求熔体中w(Fe)/w(Si)应在2.5~4.5范围内。

1.2 力学性能（合金元素成分及热处理和冷加工率控制）退火坯料的力学性能要求如表1所示。

表1 退火坯料的力学性能要求状态抗拉强度/MPa 伸长率/% 制耳率/% O 59~98＞22~4H1494~127＞36~81.3 厚度偏差和板形控制（冷轧及来料控制）坯料板凸度和横向厚差不大于 1.0%。

冷轧后的板带纵向厚差不大于±2%，厚度波动的波距要大于测厚仪距轧辊中心距离的9倍。

板形平直度小于15I，头尾部的不应大于30I，且忌讳中松板型出现。

1.4 外观和表面质量（卷取质量及切边质量控制）坯料切边后端面应光亮平整，边缘不得有较大毛刺，更不允许有穿透厚度的裂口；表面和边缘不得有退火油斑、腐蚀、划痕（深度不大于名义厚度的负公差）、碰伤和（因压过划痕导致的）明暗道。

端面错层塔形指标执行通用标准。

内外5（？）层不作为检查依据。

2铝箔轧制生产与坯料质量指标的关联2.1 铝箔出现针孔缺陷的原因分析针孔产生的原因很多，但就坯料的影响而言，是坯料的内部缺陷或外来发质粒子破坏了铝箔的连续性从而形成了针孔[2、3]。

（1）含氢量高无论是热轧还是铸轧坯料，在熔炼时必须使铝熔体中的含氢量尽可能减少。

铝箔坯料中的氢会在组织疏松的地方形成气泡，铝箔厚度较厚时，气泡影响不明显；当轧制到较薄厚度时（一般在0.025mm 以下），较大的气泡会压破贯穿，形成针孔。

含氢量越多，针孔越多，针孔度（越高。

吸气特性、熔炼温度、熔炼气氛、除气精炼工艺、原料指标等分别影响熔体含氢量。

（2）杂质含量多在熔炼铸锭或铸轧过程中，容易形成夹杂，主要成分含脆硬的氧化物和碳化物，也有较疏松的氯化物、氟化物和耐火材料碎屑。

如果熔体过滤不净，轧制过程中夹杂物会破碎而弥散分布，铝箔上产生不同程度的针孔；密集程度和针孔尺寸及形状不同，影响程度表现方式也不同。

（3）化合物尺寸大铝箔坯料主要有3种类型的化合物。

第一种是针条状化合物，为β（FeSiAl)析出相；第二种是较规则的圆粒状化合物，为α（FeSiAl)析出相；这种两种化合物尺寸通常较小，对针孔形成影响不大。

第三种为不规则块状化合物，是未溶的化合物相，在铝箔轧制过程中，随着加工硬化程度的提高，变形抗力增大，塑性变低，这种粗大的化合物相则很容易形成裂纹源，然后扩展而形成针孔。

2.2 铝箔轧制断带原因分析[2]（1）较大或密集的针孔当铝箔轧制到一定厚度时，如果箔材针孔较大或密集，使箔材局部承受拉力过大，在张力作用上就会造成断带。

（2）擦划伤痕与压过划痕及金属非金属压入和辊系粘铝印痕等表面缺陷划痕是坯料在生产或运输过程中，表面与其他硬物接触相对运动造成；划伤后经过轧制形成压过划痕。

凡内部组织已经受到严重破坏，经轧制到一定厚度（一般为0.05mm）以下时，就会暴露出来，出现开缝、断带等缺陷。

（3）板形和纵向厚差铝箔坯料板形较差，是指其横向延伸率差异或厚差较大，以致出现影响继续轧制的较大波浪，给轧制造成困难。

当轧制到一定厚度时，会出现压折开缝造成断带。

铝箔坯料纵向厚差波动较大时，若波矩不能满足轧机自动调节所要求的范围，箔带较厚的部分得不到纠正，而且较薄处易被拉断。

（4）其他缺陷除上述几种原因造成铝箔轧制断带外，坯料的外观缺陷,如裂边、毛刺、腐蚀、退火油斑等因素，亦会直接造成铝箔在一定条件下断带。

频敏的断带不仅严重地影响铝箔轧制质量和成品率，大大降低生产效率，而且容易造成设备损坏，构成火灾隐患。

因此，必须提高铝箔坯料质量，尽可能地控制和减少断带次数。

2.3影响铝箔轧制性能的原因影响铝箔轧制性能好坏取决于其杂质含量和显微组织特征参数。

（1）Fe、Si杂质固溶度及w(Fe)/w(Si)比值固溶的Fe、Si杂质含量越多，加工硬化率越大。

越薄则固溶于铝中的Fe、Si等杂质对轧制硬化影响越强。

其中固溶Si含量对铝箔轧制硬化影响最大，使铝箔轧制过程中变形抗力明显增大。

通过改进热处理工艺使Si和Fe充分析出，有利于轧制更薄的铝箔。

在控制Fe、Si总含量的同时，w(Fe)/w(Si)也就控制在一定的范围之内，在Si含量一定情况下，w(Fe)/w(Si)＜2时，铸锭中容易形成粗大的针状β（FeSiAl)相，在均匀化过程中，这些粗大的针状相很难被完全溶解到基体中，从而影响材料的塑性，这时一定范围提高w(Fe)/w(Si)的比值有利于改善轧制性能，提高成品率，但当在w(Fe)/w(Si)的比值大于5时，不仅铸态化合物数量和坯料中化合物数量将明显增加，粗大FeAl3相大量增加，而且材料中的Fe含量的升高也将引起固溶Fe含量升高，从而使加工硬化率提高，增加了铝箔的变形抗力。

（2）金属内应力热轧坯料在半连续铸造过程中，发生非平衡结晶，形成晶内偏析、区域偏析和粗大金属间化合物，同时铝中固溶的合金元素也处于过饱和状态，铸锭有很大的内应力，不利于塑性加工，通过合理的均匀化处理，可以消除非平衡结晶和内应力，使固溶体浓度变得均一，过剩相能够溶解，从而使铸锭的塑性加工性能有一定提高。

冷轧后的坯料经过一定程度的加工变形，形成位错密度较大，严重影响坯料轧制性能和铝箔产品质量，因此要制定合理的中间退火工艺使坯料发生回复再结晶，消除加工硬化。

（3）晶粒大小如果板材原始晶粒比较粗大，冷轧过程中很难破碎，有大晶粒的部位加工硬化速率大，变形困难，会造成板材组织和性能的不均匀，从而在铝箔轧制时板形不易控制。

如果晶粒过于细化，虽然可以增加板材的塑性，但同时也增加了变形抗力，导致轧制过程硬化程度增加，不易轧制更薄的铝箔产品。

因此，制度中间退火制度时，还要考虑退火后板材晶粒大小和等轴度。

（4）化合物的大小和分布析出相的大小对双零箔轧制性能的影响较大，若析出相过小（小于1u m），则材料变形过程中加工硬化率提高；若析出相过大（大于7u m），则箔材轧制中会在粗大析出物的位置形成针孔，轧制中易造成断带。

化合物分布均匀性也影响箔材轧制，如果化合物分布不均匀，则会致使滑移变形不均匀而产生针孔，并增大加工硬化率；如果化合物分布均匀，而且大小适宜（在2~5u m之间），则在这些化合物周围因轧制而错位晶格，以此为驱动力在轧制中发生动态回复，从而降低加工硬化速率。