提高重熔用鋁錠質(zhì)量的措施

蔡建輪

（陜西有色榆林新材料有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000）

重熔用鋁錠的生產(chǎn)要符合國家標(biāo)準(zhǔn)《重熔用鋁錠GB/T1196-2017》的要求。鋁錠內(nèi)部質(zhì)量是指化學(xué)成分和內(nèi)部組織兩方面，因此，嚴(yán)格把控鋁錠雜質(zhì)元素成分和防止鋁錠內(nèi)部氣孔、縮孔的形成成為生產(chǎn)過程的關(guān)鍵點(diǎn)。

1.1 控制鋁錠雜質(zhì)元素成分

目前，為滿足客戶的需求，一般生產(chǎn)牌號為Al99.70的鋁錠，其主要化學(xué)元素組成為：Al≧99.70%；Si≦0.10%；Fe≦0.20%；Cu≦0.01%；Ga≦0.03%；Mg≦0.20%；Zn≦0.03%；其他單個(gè)≦0.03%[1]。配料員根據(jù)排包單，嚴(yán)格監(jiān)控鋁液品位。當(dāng)加入混合爐中鋁液超過Al99.70標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，要進(jìn)行攪拌，以確保鋁液成分分散均勻。鋁液長時(shí)間存放會(huì)發(fā)生成分偏析，生產(chǎn)的鋁錠表面不平整，因此及時(shí)將混合爐內(nèi)的鋁液生產(chǎn)完畢。長時(shí)間存放前后鋁錠表面質(zhì)量如下圖所示。

圖1 正常生產(chǎn)時(shí)鋁錠表面質(zhì)量

圖2 鋁液靜置時(shí)間超過一天的鋁錠表面質(zhì)量

1.2 防止鋁錠氣孔和縮孔的產(chǎn)生

在重熔用鋁錠的截面圖上，氣孔或縮孔結(jié)缺陷能被人眼直接觀察到，這種內(nèi)部組織對鋁錠的質(zhì)量品味影響很大，這些內(nèi)部組織的形成主要受制于鑄造過程中澆鑄溫度過高、冷卻速度過快。

（1）氣孔：電解鋁液中氣體主要以氫為主，氫在鋁液中的溶解度與溫度成正比，溫度越高，氫的溶解度越大。鋁錠澆鑄過程中氣體不能完全逸出，留在鋁錠內(nèi)部形成氣孔。避免氣孔產(chǎn)生的技術(shù)措施是：當(dāng)電解車間運(yùn)來的鋁液溫度超出控制范圍，及時(shí)加入固體鋁錠，待鋁液溫度降至720℃～760℃，此時(shí)鋁液中氫含量下降，然后再進(jìn)行鑄造生產(chǎn)，可有效避免鋁錠內(nèi)部氣孔的產(chǎn)生。

（2）縮孔：由于連續(xù)鑄造機(jī)一次過高的冷卻溫度或過快的鑄造機(jī)速度，導(dǎo)致鑄模內(nèi)的外部鋁液先冷卻凝固、內(nèi)部鋁液后冷卻凝固，當(dāng)內(nèi)部鋁液凝固時(shí)外部鋁液因凝固無法流動(dòng)至內(nèi)部補(bǔ)充收縮造成的孔隙便產(chǎn)生縮孔。避免縮孔產(chǎn)生的技術(shù)措施是：嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝，控制鑄造速度，冷卻水的水溫必須控制在30℃以下，并保證循環(huán)水的供應(yīng)量達(dá)到鑄造機(jī)的正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，有效避免縮孔的形成。

2 鋁錠的外觀質(zhì)量控制

根據(jù)重熔用鋁錠的國家標(biāo)準(zhǔn)《重熔用鋁錠GB/T1196-2008》所規(guī)定的外觀質(zhì)量主要標(biāo)準(zhǔn)為：鋁錠成銀白色、鋁錠表面應(yīng)整潔、無較嚴(yán)重的飛邊或氣孔，允許有輕微的夾渣[2]。榆林新材料要求，鋁錠成銀白色、鋁錠表面應(yīng)整潔、無較嚴(yán)重的飛邊或氣孔，允許有輕微的夾渣，字號清晰可見。有嚴(yán)重的飛邊（飛邊小于5mm）、氣孔（長大于50mm×寬大于3mm）和標(biāo)識不清楚（YUAL半個(gè)字以上）視為不合格；允許有輕微的夾渣，但夾渣集中且直徑大于20mm，或直徑雖在10mm～20mm，多于2處（包括2處）以上視為不合格產(chǎn)品；表面光潔平凈不得有明顯波紋，波紋深度超過3mm視為不合格產(chǎn)品；字號超過半個(gè)不清楚視為不合格產(chǎn)品。因此，控制鋁錠的外觀質(zhì)量主要是防止夾渣、飛邊、波紋的產(chǎn)生。

2.1 控制夾渣的產(chǎn)生

首先，鋁是活潑金屬，具有較強(qiáng)還原性，在空氣中表層極易被氧化。在鑄錠生產(chǎn)過程中，高溫鋁液自混合爐流出，經(jīng)過溜槽流入鑄模，一層氧化膜渣在表面生成，并隨鋁液流進(jìn)鑄模，需要及時(shí)扒出，否則會(huì)在鋁錠的表面凝固形成積渣。產(chǎn)生積渣的原因是：首先混合爐爐眼、小流眼長時(shí)間使用鋁渣粘附在四周導(dǎo)致形狀不規(guī)則。使鋁液不能順利流出，流速過大、流動(dòng)時(shí)形成紊流，導(dǎo)致氧化浮渣過多。解決辦法是混合爐連續(xù)入鋁長時(shí)間不攪拌清渣導(dǎo)致鋁液中帶出的鋁渣較多，打渣的過程中將部分氧化夾渣裹在內(nèi)部。定期攪拌扒渣，要維護(hù)清理混合爐爐眼以及小流眼，保持形狀規(guī)則，以便鋁液順利流出；強(qiáng)化打渣調(diào)流作業(yè)過程，及時(shí)清理船型澆包口氧化鋁渣，避免出現(xiàn)鋁錠忽大忽小。

其次，鋁液溫度過低，渣鋁不能完全分離，打渣的過程中四周鋁液開始凝固，造成鋁錠表面不平整，容易出現(xiàn)飛邊毛刺。通過升高鋁液溫度，比如向爐內(nèi)倒入高溫鋁液來防止夾渣的形成。

2.2 控制飛邊和氣孔的產(chǎn)生

鋁錠產(chǎn)生飛邊的原因有：鋁液通過分配器流入鑄模的過程中，有垂直落差使鋁液濺到鑄模兩側(cè)凝固產(chǎn)生飛邊；打渣時(shí)渣鏟不能完全抬起，沿著鑄模壁拉的過程中有鋁皮的形成，致使鋁錠與鋁皮鏈接處鋁液凝固形成飛邊。處理飛邊的辦法：一是調(diào)整好分配器位置，使鋁液通過分配器眼嘴正對鑄模中央，避免鋁液沖刷鑄模一側(cè)。

二是要求崗位操作人員打渣時(shí)，動(dòng)作幅度小，緩慢平穩(wěn)。溫度高于780℃時(shí)，鋁液沿著分配器流下的時(shí)候飛濺起的鋁滴表面迅速被氧化，形成鋁瘤，影響著鋁錠的外觀，嚴(yán)格控制鋁液的澆鑄溫度。定期噴刷涂膜劑，脫模劑既能延長鑄模的使用壽命，又能增強(qiáng)鋁液的流動(dòng)性，從而改善鋁錠表面質(zhì)量，有效減少飛邊，氣孔等缺陷。

2.3 控制波紋的產(chǎn)生

重熔用鋁錠生產(chǎn)的難點(diǎn)是波紋控制。連續(xù)鑄造機(jī)采用鏈條傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)的傳動(dòng)比都是變化的，傳動(dòng)的平穩(wěn)性較差，抗震性較差。在運(yùn)行過程中，鑄模內(nèi)未完全凝固的鋁液因受到振動(dòng)和晃動(dòng)而產(chǎn)生波紋。因此，常見的鋁錠表面波紋由于打渣和鑄機(jī)震動(dòng)引起鋁液的晃動(dòng)產(chǎn)生的。

打渣引起的波紋，需要及時(shí)對混合爐中的鋁液加入清渣劑攪拌扒渣；嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行，使得鋁液中渣鋁分離徹底，扒渣干凈，以減少對后面除渣的影響；盡量選用較短的溜槽進(jìn)行生產(chǎn)，降低鋁液與空氣的接觸面積，進(jìn)而減少表面氧化形成的氧化鋁；盡量避免鋁液紊流，優(yōu)化船型澆包結(jié)構(gòu)，在澆包口放置擋渣器具，避免大量氧化夾渣進(jìn)入鑄模。生產(chǎn)實(shí)踐證明，澆鑄溫度越高，鋁渣越多，則打渣過程中引起的波紋越大；控制合理的澆鑄溫度，鋁渣越少，則打渣引起的波紋越小。根據(jù)實(shí)際情況制作合適的工具，避免漏渣、減少同一塊鋁錠二次打渣擾動(dòng)鑄模內(nèi)鋁液等行為可以避免波紋的產(chǎn)生。此外，保持渣鏟伸入鋁液1cm左右，伸入過深導(dǎo)致波紋較大，伸入較淺鋁渣不能撈干凈。

鑄機(jī)晃動(dòng)引起的波紋，可降低鑄模運(yùn)行速度的不均勻性，對鏈傳動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化減小鏈傳動(dòng)對鋁錠鑄造過程的影響，及時(shí)潤滑軸承，鑄模鏈條，清理殘留在鏈條及軌道上的殘鋁，保持軌道清潔干凈，保證鑄機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)整合理的磕錠及打印力度，從而較小并消除波紋的產(chǎn)生。

嚴(yán)格控制鋁錠鑄模的質(zhì)量，避免在設(shè)備上安裝有砂孔、標(biāo)示不清等缺陷的鑄模；定期檢查鑄模，鑄模出現(xiàn)裂紋或標(biāo)識不清時(shí)要及時(shí)更換；在生產(chǎn)過程中，由于滑石粉、鈦白粉等輔料容易殘留在鑄模內(nèi)腔，造成鋁液流動(dòng)性受阻，定期清理鑄模內(nèi)腔。

綜上所述，重熔用鋁錠生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響鋁錠質(zhì)量。必須根據(jù)不同的崗位加強(qiáng)對工藝過程的管理控制，認(rèn)真總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)持續(xù)改進(jìn)工藝，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。