鑄軋帶材表面條紋產(chǎn)生機理及處理措施淺析

俞發(fā)普

（青海中鋁鋁板帶有限公司，青海 西寧 810000）

1 表面偏析條紋

鑄軋板表面偏析條紋呈帶狀，縱貫帶坯全長，偏析處反光性較差、較暗，經(jīng)高濃度酸浸蝕后發(fā)黑。由組織分析和化學(xué)成分分析可以看出，鑄軋板表面偏析和連續(xù)鑄造的鑄錠表面的偏析瘤是同一種東西，是反偏析，這一局部的熔體首先和鑄軋輥面接觸形成凝殼，兩側(cè)熔體的熱量不斷從這里析出，則凝殼區(qū)兩邊的晶粒逐漸向兩側(cè)熱熔體中生長延伸，直到兩側(cè)的熔體和鑄軋輥面接觸，才形成正常的組織。鑄軋過程中一旦某處出現(xiàn)偏析條紋則會一直延續(xù)到鑄軋結(jié)束為止，中間不間斷，位置不移動，由此不難推斷出鑄軋板表面偏析條紋和鑄嘴唇口該部位的特殊結(jié)構(gòu)有關(guān)，并且這種特殊結(jié)構(gòu)是在鑄嘴唇口使用過程中產(chǎn)生的，只有當(dāng)這一局部的鑄嘴唇口在使用過程中由于某種原因掉下一塊時才有可能，如當(dāng)溫度太低或鑄軋速度太慢時，某一局部的鑄軋板有可能和鑄嘴唇口粘結(jié)在一起，或鋁屑和異物隨軋輥的轉(zhuǎn)動卷入將鑄嘴唇口拉壞帶出。這種條紋缺陷由于鑄軋生產(chǎn)過程和冷軋后道加工都無法消除，只能停機重新立板。圖1為鑄軋板酸洗后偏析條紋，圖2板材表面偏析條紋。

圖1 酸洗后偏析條紋

圖2 表面偏析條紋

預(yù)防和處理措施：

（1）鑄嘴加工安裝和使用過程中注意不要碰傷。

（2）適當(dāng)提高前箱溫度，鑄軋速度不宜過低，防止局部金屬和嘴子片粘連損傷鑄嘴唇口。

（3）控制好鑄嘴唇口和軋輥間隙，控制好前箱液位，防止因液面升高造成鋁液和鑄嘴唇口粘結(jié)，在軋制過程中隨帶坯軋出損傷鑄嘴唇口。

2 亮條

亮條主要是立板時金屬、非金屬雜質(zhì)帶入鑄嘴并滯留在鑄嘴前沿，或者生產(chǎn)過程中因前箱溫度低、流槽液位太低、跑渣速度太慢，鋁液在鑄嘴前沿凝固，造成局部阻塞現(xiàn)象阻礙鋁熔體的正常流動。鑄軋過程中一旦某處出現(xiàn)亮條則會一直延續(xù)到鑄軋結(jié)束為止，中間不間斷，位置不移動，生產(chǎn)中不難發(fā)現(xiàn)因阻塞造成的亮條，在帶坯上下表面都會產(chǎn)生對稱的條紋。亮條與板面偏析條紋的形成正好相反，因鋁液在鑄嘴前沿阻塞、凝固，阻礙鋁熔體的正常流動，兩側(cè)熔體最后與輥接觸無法獲得表層細小的等軸晶粒，經(jīng)高濃度酸浸蝕后可以看出局部晶粒呈定向排列，這種條紋缺陷在冷軋后道加工中無法消除，只能在條紋形成初期經(jīng)過提高前箱溫度、流槽液位高度，提高鑄軋帶坯速度等措施使阻塞物帶出。

預(yù)防和處理措施：

（2）控制好前箱溫度、流槽液面高度和前箱液面高度，鑄軋帶坯速度。前箱溫度低發(fā)現(xiàn)條紋，應(yīng)先提高前箱溫度，再調(diào)整鑄軋帶坯速度，最后再調(diào)整液面高度。

（3）采取過濾措施，選用合適目數(shù)的過濾片（按照不同合金工藝），濾去熔體中懸浮的固體夾雜。

（4）停機時將前箱與底座、喂料管、流槽等清理干凈，避免立板時金屬與非金屬雜質(zhì)帶入鑄嘴。

（5）保證精煉氣體的純度，發(fā)現(xiàn)鋁液粘稠，及時切換備用氣源，避免污染熔體質(zhì)量。

3 氣道條紋

氣道條紋主要是由于熔體氫含量太高和嘴腔內(nèi)出現(xiàn)異物阻塞現(xiàn)象引起的，鑄嘴較潮濕、熔體在熔煉爐或靜置爐中停留時間過長或鋁液溫度太高造成氫含量升高，在軋制過程中，由于受到軋制作用液穴中的氣體不易分散于固體帶坯中而始終懸浮于液穴中，時間一長，積留的氣體越來越多形成小氣泡。在有氣泡處阻礙熔體流動，影響熔體的不斷供給，因此在帶坯表面呈現(xiàn)一條白道。另外，立板或生產(chǎn)時若有金屬、非金屬雜質(zhì)滯留在鑄嘴腔內(nèi)，造成局部阻塞現(xiàn)象，產(chǎn)生低壓區(qū)，析出的氣體（主要是氫氣）則會集結(jié)于此，并逐步長成氣體錐，阻礙鋁熔體的正常流動。這時提高帶坯速度，適當(dāng)提高前箱溫度和液面高度，在靜壓力的作用下靠近條紋的兩側(cè)會形成縱長的微孔并產(chǎn)生移動，當(dāng)兩個“氣道子”距離較近時兩者之間似有一種吸引力，使之逐漸靠攏，最終合二為一，匯合處形成氣三角露出表面一個孔洞；或用紙膠帶和鋼片粘貼在輥上條紋對應(yīng)位置，隨軋輥旋轉(zhuǎn)至二相區(qū)時將形成氣體錐的表層硬殼破碎，讓氣體釋放出來，慢慢地氣道條紋逐漸消失。圖3所示板面產(chǎn)生的氣道以及反映在輥面上的特征。

圖3 氣道以及反映在輥面上的特征

預(yù)防和處理措施：

（1）嘴子片料充分烘干后方能安裝使用，縮短立板準(zhǔn)備工作時間防止吸潮。

深諳選擇重要的劉備，對關(guān)、張的行為提出批評。說“孤之有孔明，猶魚之有水也。愿諸君勿復(fù)言”?？纯矗瑒涞闹埸c，是為合作者，打造能夠干事的平臺。后來的實踐，更證明諸葛亮選擇的重要。反過來，平臺步步驚心、處處障礙，正確的得不到弘揚，錯誤的卻左右大局，結(jié)果只有一個，逼著合作者“重新選擇”。

（2）縮短熔體金屬在熔煉爐、靜置爐內(nèi)的停留時間，超過4小時必須重新精煉。溫度超溫或鋁液停留8小時以上時采取變質(zhì)處理后重新用噴粉精煉，降低熔體金屬的含氫量。

（3）采取過濾措施，濾去熔體中懸浮的固體夾雜。

（4）停機后將前箱與底座、喂料管、流槽系統(tǒng)清理干凈，避免立板時金屬與非金屬雜質(zhì)帶入鑄嘴。

（5）保證精煉氣體的純度、壓力、流量，避免污染熔體質(zhì)量。

4 表面細條紋

表面細條紋它的寬度一般小于1mm，深度小于0.2mm但可以沿板面縱向延伸數(shù)百米長，甚至于貫穿生產(chǎn)過程的始終，直到停機為止，經(jīng)酸洗后該細條紋依然清晰可見。有些細條紋是因為遺留的輥痕造成的，這樣的細條紋經(jīng)酸洗后一般都會消失。用簡單的拉伸試驗可以顯現(xiàn)該缺陷，在缺陷組織附近產(chǎn)生縮頸，證明該類缺陷的原因是存在一些雜質(zhì)阻礙金屬液的流動。

4.1 造成阻流的兩種原因

（1）鑄嘴腔局部有雜質(zhì)顆粒，當(dāng)鑄軋停機后檢查鑄嘴可以看到鑄嘴下表面積聚了一些殘渣，通過電子顯微鏡可以分辨該部分有鈦、硼顆粒及氧化物聚集；

（2）鑄嘴與輥接觸。在立板開始時，由于軋輥表面溫度較低，并且表面還涂有石墨潤滑液在跑渣立板過程中當(dāng)鋁液在靜壓力的作用下，從前箱經(jīng)過橫澆道流入鑄嘴使鑄嘴溫度迅速升高，鑄嘴受熱開始膨脹變形，并與軋輥產(chǎn)生接觸，輥面上的石墨（碳）堆積在唇口，隨著生產(chǎn)的持續(xù)進行，氧化物越積越厚，有些聚集成細小的顆粒，與軋輥接觸破壞了輥面原有的氧化層，鋁液從鑄嘴流出與輥接觸后，熔體即行凝固貼附在輥面上與軋輥同步運動，無相對滑動，在出口端由于卷取張力的作用使帶坯與輥分離，有時在劃痕處依稀可見粘鋁小顆粒。表面細條紋通過退鑄嘴，使鑄嘴和軋輥保證一定的間隙，減少石墨噴涂量，用砂布砂去輥面痕跡大多都可以消除。

4.2 預(yù)防和處理措施

（1）控制好鈦絲添加速度（鈦絲添加速度根據(jù)每小時鋁流量約10-12米/噸）添加位置（在除氣爐出口）和熔體溫度（熔體溫度高于710℃），使鈦含量在熔體中快速均勻擴散，避免沉淀。

（2）立板時調(diào)整好鑄嘴和軋輥的間隙。發(fā)現(xiàn)鑄嘴與輥接觸及時調(diào)整，避免在輥面上形成細條。

（3）保證輥面石墨層均勻，不能太厚，用棉布將輥面輕輕地擦一遍。

5 碳灰條紋

碳灰條紋是一種表面偏析現(xiàn)象，經(jīng)軋制后偏析部位變形塑性的差異。表面條紋呈有規(guī)律的排列樣板經(jīng)高濃度酸浸蝕后黑色，晶粒組織無明顯變化的條紋。這種條紋在生產(chǎn)合金時經(jīng)常出現(xiàn)，且多數(shù)在帶坯下表面及邊部。圖4為火焰噴涂過大，造成板面出現(xiàn)碳灰條紋。

5.1 形成的主要原因

（1）鑄軋區(qū)太長液穴變深。剛出板時板坯不易成形，受到軋制力的作用形成剪切力，內(nèi)層變形區(qū)內(nèi)剛結(jié)晶的金屬層溫度較高，且后面是液穴無阻力，當(dāng)剪切力超過剛凝結(jié)金屬的剪切強度時，強度較低的晶間容易拉開、變形、產(chǎn)生后滑，高成分合金首先流進來填充，各自形成大量共晶組織，造成偏析。

（2）由于合金的性質(zhì)決定的，結(jié)晶區(qū)間大，比重大，在坯料的下表面容易產(chǎn)生比重偏析。

（3）鑄嘴和軋輥的間隙大，鋁液表面張力半徑大，抗壓力變化能力減??；在液相區(qū)鋁液與空氣接觸易產(chǎn)生氧化，隨著氧化物厚度的增加，勢必影響到鋁液的流動穩(wěn)定性。

圖4 板面碳灰條紋

（4）少數(shù)純鋁坯料因輥徑小、輥溫和火焰噴涂濃度變化偶然出現(xiàn)。

5.2 預(yù)防和處理措施：

（1）立板前保證鑄嘴平直，調(diào)整好鑄嘴與軋輥相對位置、鑄軋帶坯速度、鑄軋區(qū)長度和冷卻水溫等工藝參數(shù)。

（2）生產(chǎn)過程中控制輥面溫度，鑄嘴與軋輥的間隙，液穴深度，控制鑄嘴與軋輥的間隙在軋輥彈跳、變形、鑄嘴受熱變形范圍內(nèi)0.2-0.3mm，調(diào)整火焰噴涂大小合適。

（3）必要時采用斷帶方法使鑄嘴前沿氧化膜破落，消除碳灰條紋。斷帶處理具有一定的風(fēng)險，要求流槽液位、前箱液位盡量放低趨于一致，軋機最低速度控制的恰到好處才有明顯效果。

6 結(jié)語

鑄軋帶材表面條紋缺陷是一個綜合的問題，影響因素較多不能一概贅述，需要具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗和熟練的操作技能去判斷處理，最大限度消除條紋缺陷，降低產(chǎn)品質(zhì)量損失。