铝铸轧工艺及质量研究

第一章铸轧的基本原理第一节铸轧原理的简单介绍连续铸轧工艺是液体铝连续通过旋转的结晶器（铸轧机）制成毛坯同时轧制成为板带的一种金属铸轧方法。

铝带坯连续铸轧工艺是八十年代从国外引进的一种先进的生产工艺连续铸轧即铸造和轧制的过程，通过供料嘴从铸轧辊的一侧源源不段地供应液体金属铝，经过铸轧辊的连续冷却，铸造，轧制，从铸轧辊的另一侧铸轧出铸轧板，同时进，出铸轧区的金属量始终保持平衡，使之达到连续铸轧的稳定过程，具体内容如下。

液体金属铝通过供料嘴进入到铸轧区时，立即与两个相转动的铸轧辊相遇，液体金属铝的热量不段从垂直于铸轧辊辊面的方向传递到铸轧辊中，使附着在铸轧辊表面的液体金属铝的温度急剧下降，因此，液体金属铝在铸轧辊表面被冷却、结晶，凝固。

随着铸轧辊的不段转动，液体金属铝的热量继续向铸轧辊中传递，并不段被铸轧辊中的冷却水带走，晶体不段向液体中生长，凝固层随之增厚。

液体金属铝与两个铸轧辊基本同时接触，同时结晶，其结晶过程和条件相同，形成凝固层的速度和厚度相同，当两侧凝固层厚度随着铸轧辊的转动逐渐增加，并在两个铸轧辊中心线以下相遇时，即完成了铸造过程，并随之受到这两个铸轧辊对其凝固组织的轧制作用，并给以一定的轧制加工率，使液体金属铝被铸造，轧制成铸轧板，这就是连续铸轧的基本原理。

第二节铸轧的工艺流程铝水→静置保温炉→除气箱→过滤箱→供流系统→铸轧机→喷涂系统→剪床→卷取。

1.2.1 熔炼铝锭装入圆炉中，加以高温融化，待熔融后有一定温度时在其中加入金属溶剂并搅拌，使金属溶剂达到一定的含量既可倒炉，将铝水倒到静置炉内。

1.2.2 保温静置炉内的液态铝并不是马上就进入下一道工序需要一点点流过去，因此在静置炉内保温。

1.2.3 除气铝水从静置炉流出在除气箱内除气保温，继续流往下一工序。

除气箱有两个腔体，一个是除气用一个是加热或保温。

1.2.4 过滤过滤是在过滤箱内完成的，过滤箱腔中安装有过滤片，有来过滤，此工序的质量直接关系铸轧板的质量，过滤彻底则无夹渣，不彻底则会有质量问题。

1.2.5 铸轧这个过程在两轧辊中完成，是浇注与轧制的连续进行，在60-70mm 之间完成浇注，待凝结后对刚凝固的金属进行轧制。

1.2.6 中间机组这一过程主要以剪切为主，也有的机组配备有铣床，对边部进行铣削。

1.2. 7 卷取将轧机前端生产的连续的铝板带卷取成卷。

铸轧工艺流程图见 图1.1第三节 铸轧过程中的一些参数1.3.1铸轧区长度铸轧区是连续铸轧工艺的关键地方，铸轧区长度不仅影响其工艺参数，而且是对铸轧板质量起决定性作用。

在铸轧区中，只经过几秒钟的时间就连续完成了铸造与轧制两个过程。

当铸轧区长度偏小时，铸轧速度变慢，铸轧板的加工率小，其他工艺参数的调整范围也小。

增大铸轧区长度，即可提高铸轧速度，又可增大加工率，提高铸轧板的组织性能，其他工艺参数的调整范围较大，从而担高劳动生产率。

1.3.2铸轧速度在实际生产中，铸轧速度是指铸轧板的速度，铸轧过程中某一工艺参数发生变化时，必图 1.1 铸轧生产工艺流程图 1- 除气系统 2- 过滤系统 3- 液面控制 4- 铸咀 5- 铸轧机 6- 喷涂系统 7- 剪切机 8- 板卷 12 3 4 5 6须改变其它工艺参数，以保持连续铸轧的稳定性，其中以铸轧速度与其他工艺参数之间的关系最为密切，而且在实际操作中，铸轧速度最便调整铸轧速度更是重要，调整铸轧速度，主要是使铸轧速度与液体金属在铸轧区的凝固速度成一定比例。

1.3.3铸轧辊的冷却强度铝水冷却是由铸轧辊辊套的蓄热来保证的，当辊套与铝水接触后，辊套将铝中热量吸收，使铝水冷却，凝固，随即辊套温度升高，热量由辊套传递到循环冷却水中然后再由循环冷却水带走。

因此，在单位时间内辊套的吸热能力和冷却水带走的热量对铸轧速度有很大的影响。

影响铸轧辊的冷却强度的因素有：辊套的吸热和导热能力，辊套的材质和厚度等。

影响冷却水在单位时间内带走热量的因素有：冷却水的水质，在铸轧冷却水的入口处水的温度，压力和流量。

1.3.4前箱温度前箱温度又称浇注温度，在生产中经常用热电偶测前箱中液体金属温度来控制浇注温度。

温度的稳定直接影响铸轧过程中结晶速度的恒定，因此，前箱温度要尽量减少波动保证稳定的前箱液面高度，才能保证生产出纵向厚差合格的铸轧板。

1.3.5前箱液面高度前箱液面高度为铸轧区内结晶瞬间的液态金属提供流量和所需压力，从而保证了金属结晶的连续性，并且能获得致密的组织结构，对铸轧板的质量有好处。

如液面偏低，就会使静压力减小供流量不足，满足不了铸轧速度的要求易出现热带。

液面偏高时，铝液的静压力增大，结晶速度跟不上轧制速度，致使多于的液体从耳子的间隙中挤出把耳子一起冲出去，使得铝液大量流出造成生产中断。

第二章铸轧板质量的研究第一节常见问题的研究在连续铸轧生产中，因熔体质量差和工艺参数调整不当及其它一些原因，将会产生以下几种缺陷。

下面将对这些缺陷生产原因加以分析，并探讨其解决办法。

2.1.1 热带这种缺陷是液体金属铝在铸轧区内某局部地区只完成了结晶过程而没有受到铸轧辊的轧制作用，呈凝固状态被铸轧辊带出来。

（1）产生原因a.由于前箱内液体金属温度偏高，在流入铸轧区时，温度分布不均匀，在局部温度过高处，液穴偏深，当液穴深度等于或超过铸轧区时，铸轧板表面在该处出现热带；b.前箱液面偏低时，静压力小，使液体金属在铸轧区内局部地区供给不足，产生热带；c.铸轧速度过快，使液体金属在铸轧区内局部地区尚未完全凝固就被铸轧辊带出来，形成热带；d.石墨喷涂或火烤辊火焰调整不当；e.供料嘴局部发生堵塞，造成该处铸轧区内液体金属供给不足；f.铸轧辊套局部有组织缺陷，使该处有渗水现象，当水汽进入铸轧区内时，蒸发变成汽体，阻碍了液体金属供给的连续性，产生热带。

（2）消除方法要仔细地观察产生的热带的形貌，判断其产生的原因，针对其产生的原因，调整相应的工艺参数，对前四个原因产生的热带，要调整石墨喷涂量或火烤辊火焰，降低铸轧速度，降低前箱熔体温度，提高前箱液面高度。

对第四个原因产生的热带，则要提高前箱熔体温度，断板跑渣，并用薄钢条(或锯条)插入嘴腔内将堵塞物处理掉。

第五个原因产生的热带，具有周期性，并始终出现铸轧辊的同一位置上，这时，只有停机换辊，重新立板生产。

2.1.2 裂纹(裂口)铸轧板表面的裂口缺陷呈横向月牙形，现场称之为“马蹄形裂口”这种缺陷分布不规则，连续出现。

（1）产生原因产生裂口的主要原因，就是在铸轧区内进行铸造与轧制过程中，表面与中心处的温差比较大，表面层温度低不易变形，中心处温度高容易变形，从铸造区进入到变形区时，金属受轧制作用，表面金属与铸轧辊表面粘着，无滑动，板材中心部分金属相对于表面金属发生向后的滑动，这样，由于变形流动的不均匀，致使在液穴的凝固壳外层，受到拉应力的作用，在铸造区，当液穴较浅时，凝固层较坚厚，不易产生裂纹，而当液穴较深时，凝固层不紧固，当变形不均匀而产生的拉应力足够大时，在凝固层的薄弱处开裂，进而扩展，形成裂口。

当熔体过热，或熔体停炉时间长时，熔体内形核质点减少，在晶界处容易产生裂口。

当铸轧速度较快或前箱温度较高、铸轧区较大、供料嘴唇部破损，使液穴较深时，在铸轧板表面易产生裂口。

（2）消除方法a.使用Al-Ti-B晶粒细化剂，细化晶粒组织，改善加工性能；b.在熔炼过程中避免熔体过热；c.尽量缩短熔体停留、保温时间；e.适当降低铸轧速度，降低前箱温度；f.当供料嘴损坏时，及时更换供料嘴；j.如果没有Al-Ti-B晶粒细化剂，在开始对嘴子时，要控制好铸轧区，不易过大。

2.1.3 气道子这种缺陷可分为轻微和严重两种情况。

在铸轧板的横断面上，轻微者出现微孔压合，不是连续结晶，严重者出现孔洞。

气道子是铸轧板生产板材、箔材危害较大的缺陷。

（1）产生原因产生气道子的主要原因是熔体中氢含量过高，在结晶前沿，由于氢在固体铝中的溶解度很小，致使结晶前沿的熔体中含氢量更高，此时如果晶粒粗大，树枝状晶发展，形成补缩不好的空隙，或者其它夹杂物帮助氢气形核，熔体中的氢便在此处析出成为氢气泡。

由于铸轧工艺是铸造和轧制相连续，受轧制作用，气体不易进入到固体中去，在生产过程中，气泡不断接受结晶时排出的过饱和的氢气而逐渐长大，长大到一定时，过饱和氢便源源不断地析出形成气道子。

（2）消除方法a.加强精炼，降低熔体中的氢含量，使其在0.15ml/100gAl以下。

并使用Al-Ti-B晶粒细化剂细化晶粒；b.使用过滤装置，滤除铝液中的杂质，减少氢的形核质点；c.切卷时跑渣放气。

2.1.4 粗大晶粒粗大晶粒的铸轧板，其表面经过侵蚀即可看见花纹状组织，它严重影响板材的表面质量和内在质量。

（1）产生原因a.在熔炼和静置保温时，金属熔体温度过高；b.熔体在炉内停留保温时间过长；c.铸轧辊冷却强度低，冷却水温度偏高，冷却水压力偏低。

（2）消除方法a.使用Al-Ti-B晶粒细化剂；b.在熔炼和静置保温过程中，防止熔体过热，并尽量缩短熔体保温时间，以保存熔中的大量的自发晶粒；c.提高冷却强度，使铸轧区中的晶粒尚未长大即完成凝固过程。

2.1.5 粘辊（1）产生原因a.铸轧速度过快，前箱温度高；b.冷却强度低；c.清辊器工作状态较差；e.石墨喷涂系统故障，或所用石墨配比不当，石墨乳失效；f.火烤辊火焰调整不当，火焰形成的炭黑附着在辊面较少；j.铸轧辊辊套局部堵塞。

（2）消除方法a.降低铸轧速度或前箱温度；b.提高冷却强度，增大冷却水的流量和压力，降低冷却水温度；c.改善清辊器的工作状态；e.保证石墨喷涂系统正常工作，按工艺要求配制石墨乳，使用良好的石墨乳液；f.调整火烤辊火焰，使附着在辊面炭黑适当；j.清洗铸轧辊内部冷却水通道，防止辊套局部结垢堵塞；2.1.6 大裂边（1）产生原因a.铸轧区太大；b.石墨喷涂量太大；c.供料嘴边部有金属凝块，或耳子损坏。

e.环境温度偏低，耳子保温性能不好；f.石墨耳子不对中或耳子磨损；（2）消除方法a.缩小铸轧区；b.调整石墨喷涂；c.提高前箱温度，提高铸轧速度或断板跑渣，用薄锯条将凝块带出；更换供料嘴。

e.改善耳子保温性能；f.立板时确保耳子对中，生产时发现耳子磨损及时调整，必要时拔板重立；2.1.7 错层实际生产中，铸轧板常会出现错层现象，带有错层的铸轧板，因其两侧所受轧制力不同，铸轧板的机械性能会有所差异，从而导致最终产品性能变化，甚至产生废品。

同时，带有错层的铸轧卷，因两侧加工变形量不同，铸轧卷两侧松紧程度不同，下工序轧制时会产生边部“起浪”现象，严重时，造成报废。

Q/HN101-2002规定：铸轧板允许有局部错层，但错层不得超过15mm，头尾四圈错层不得超过30mm。

（1）产生原因a.铸轧板两侧铸轧区不同；b.卷取机与铸轧机不平行；（2）消除方法调整铸轧区：如铸轧板向操作侧偏，说明驱动侧铸轧区偏大，进驱动侧铸轧区或退操作侧铸轧区，反之亦然。