热轧铝板带坯料表面有气泡 - 重庆东憧铝业有限公司
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热轧铝板带坯料表面有气泡
正在我国浩大的中小型生产厂仍正在普遍天采用铝融化、精华精辟→水平连铸、锯切→加热、热轧→细、中、细轧→退火的工艺。那是由于水平连铸法具有持续功课、锭少没有限、临蓐效力较下、把持方便和装备与基建投资较小等优点。但是，这些厂正在临蓐进程中热轧坯料的表面“气泡”与成品表面的“黑麻面”、“起皮”等缺陷皆与水平连铸办法有关。为此，我公司专业技巧职员围绕“气泡”、“黑麻面”构成缘由举行分析谈论，并正在防备办法方面提出方面提出自己一些意见。
1 “气泡”征象
经我公司技巧职员现场理解，出现“气泡”概略规律为：偶然成批出现正在热轧后的坯料表面，“气泡”呈“饱包”形式；数量没有多，大小纷歧；常出现正在坯料的一个除夜里上。
1.2成因分析
以视察分析确认：其基本缘由是由于中心包上所装配的结晶器结构没有公平，它晦气于铝熔体结晶凝结时析出的气体排出，使之滞留于锭坯上侧远表面处所致。现场采用的水平连铸结晶器结构表示如图1。由于可见，结晶进程晦气于析出气体排出。
铝熔体易于接收氢气，且随温度与状态的变更，均衡吸氢量变更很除夜，高温一次电解铝液，正在950℃时的均衡吸氢量为2。9ml/100gal,750℃为1。2ml/100g/al。660℃熔点的液态铝中均衡吸氢量力0.69ml／100gal，而正在此温度结晶后的固态铝则为0。036ml／100gal，即二者相差远20倍。由此说明，连铸时正在结晶凝结界面邻近的铝熔体中会出现氢气的“浓化”，其分压增高，足以成核构成“气泡”。而此时，由于受石棉挡板限定，“气泡”没法经由过程中心包中体而劳出，只能滞留正在锭坯上表面的次表层，使热轧后正在气体收缩压力感化下构成“气泡”。正在现场临蓐中对此常采用小刀挑破力法试图消除其后续影响，岂不知此举大概构成成品表面的“起皮”、“黑斑”等缺陷。
1.3防备办法
起首是增强精华精辟气后果，使铝熔体正在结晶器内纵然氧气“浓化”也达没有到构成“气泡”的水平那面对间接应用高温电解铝液做原料的情形特别主要。正在采用有效精华精辟剂与除气办法的同时，严厉把持规程也特殊主要，正在临蓐中时有时无成批出现此缺陷，应该与此密切相干；再是改进结晶器结构。前述传统的结构小甚公平的中心包结晶器，有需要经由过程实际探索加以改进。如能否将石棉挡板铝液进口缝由中心缝改成上、下两侧缝，或恰当增加结晶器长度，爽性去除石棉挡板，让结晶器内熔体与小间包中熔体完全相通．那一点参照熔体静压除夜得多、温度下得多的铜及铜合金水平连铸办法斟酌，应有其可行性。
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COPYRIGHT&&重庆东憧铝业有限公司&&技术支持：信融科技　　　　　　　　LAFT16轻　合　金　加　工　技　术2008,Vol.36,№2
铸轧坯铝花纹板缺陷产生的原因及对策
(西南铝业集团有限责任公司压延厂,重庆401326)
摘要:采用相同合金和规格的冷轧毛料及压花工艺,仅因供坯方式不同,生产的铝花纹板质量差异较大。通过轧制试验分析其原因,结果表明:铸轧坯质量、花纹板毛(坯)料退火工艺、冷轧工艺参数、乳液润滑剂对花纹板的成型质量均有不同程度的影响。探讨了解决问题的办法。关键词:铝;花纹板;铸轧带坯;成型质量
中图分类号:TG249.9;TG146.21　　文献标识码:A　　文章编号:08)02-0016-03
Causeofthefaultfortreadplateprocessedfromcast2rollingstock
andresolutionmethod
(Southwestaluminum,Abstract:Usingthesamecold2rollingprocess,justfordifferentfabricationforstock,thetreadπThroughrollingtestandanalysisshowed:cast2rollingstockπsquality,annealingpro2cess,parameterinprocess,emulsionallarethefactorsinfluentthetreadplateπsformationqualitytodifferentdegree.Alsoproposetheresolutionmethod.
Keywords:cast2formationquality
　　铝花纹板因其美观的图案,优良的防滑性和特有的适用性,广泛用于建筑装饰、仪表制造、交通、造船等领域。热轧坯生产的花纹板质量虽好,但与铸轧坯相比成本偏高。美国Hunter工程公司研究了热轧法与铸轧法投资与生产成本的差别:生产同样的产品,铸轧法的成本仅是热轧法的48.6%,其初期投资仅为热轧法的10%～15%。本文以1100铝合金铸轧坯料生产五条型花纹板为例,探讨影响花纹板筋高不够、筋条不饱满、花纹偏移、表面粗糙等缺陷的工艺因素。
铸轧坯工艺流程:熔炼→连续铸轧7.0mm厚卷坯。
试验用热轧坯与铸轧坯的化学成分见表1。
表1　试验用1100铝化学成分(质量分数)
坯料热轧铸轧
Fe+Si0.95&0.95
其他杂质单个合计
0.05～0.20&0.050.100.05～0.210.06
0.17约99.00
2　铸轧坯生产花纹板工艺及轧制试验
2.1　工艺流程及毛料厚度确定
1　热轧坯和铸轧坯的生产工艺流程
热轧坯工艺流程:熔炼→铸造→铣面(锭厚470
mm)→加热→热轧7.0mm厚卷坯。
铸轧带坯7.0mm→冷轧至花纹板毛料厚度→中
间退火→冷轧(压花)。
花纹板毛料与底板厚度的关系按以下公式
　　收稿日期:
　　作者简介:刁普(1964-),男,重庆人,金属轧制高级技师。
2008,Vol.36,№2轻　合　金　加　工　技　术LAFT　　　　　　　　17
花纹板毛料厚度,
花纹底板厚度,斜率0.875;
毛料厚度与底板厚度关系斜率与毛料
辊可逆式冷轧机。
中间退火:箱式卷材电加热退火炉。压花轧制速度:平均为1.5mΠs。乳液润滑剂:将矿物油85%、精油酸10%、三乙醇胺5%配制成乳膏,再加硬度值不大于1的软化水,经混合搅拌配制成59Ц水包油型乳液,浓度和温度根据试验需要进行调整,pH值控制为7.0。2.3　压花试验及结果
选取规格为7.0mm×铝热轧带卷1卷,铸轧带卷7卷,分别在8种不同生产条件下进行压花试验,工艺参数及试验结果见表2。
的切距值。
如轧制底板210mm厚花纹板,毛料厚度按(1)式计算应为311mm。2.2　生产条件
Φ1400mm×2800mm四轧制设备:Φ650mmΠ
表2　不同试验条件下的花纹板质量情况
供坯方式热轧坯铸轧坯铸轧坯铸轧坯铸轧坯铸轧坯铸轧坯铸轧坯
mm3.103.103.103.153.153.3.2025
加热温度Π℃
mΠs1.61.61.51.1.31.31.2
乳液参数浓度Π%
(花纹成型质量)
保温时间Πh
2.52.52.52.52.52.02.0
,筋条不饱满,但花纹清晰
优于方案3筋高有增长,花纹转正筋高达标,筋条变饱满
花纹质量较好好,满足质量要求
3　铸轧坯生产花纹板不合格的原因
3.1　工艺路线对花纹成型质量的影响
转化,也难以细化晶粒,更无法消除气泡、疏松等内部缺陷,单位体积内微观“空洞”率较大。笔者曾将相同规格1100热轧坯与铸轧坯,在相同条件下进行过多次平板轧制试验。冷轧至2.0mm时,表明:铸轧带板的弹性变性量约小0.25mm～0.30mm。由此证明,铸轧坯组织疏松程度大于热轧坯的,
若将热轧坯方法计算确定的花纹板毛料厚度用于铸轧坯,则压花时将导致筋高不够、筋条不饱满等质量缺陷。
铸轧坯生产的冷却速度约为300℃Πs,热轧坯的冷却速度约为2℃Πs～3℃Πs
表2中方案1、2对比试验结果表明:当压花工艺参数和试验条件完全相同的情况下,热轧坯生产花纹板质量良好,而铸轧坯生产花纹板筋高不够、筋条不饱满。这是因为:铸锭热轧前已进行了铣面处理,铸造缺陷基本被清除,金属纯度高一些;热轧过
程轧制加工率达98.5%(由470mm轧至7.0mm),铸态组织已转化为变形组织,冷轧过程加工率为5517%(带坯710mm轧至3.1mm花纹板毛料厚度),热、冷变形使组织致密、均匀,晶粒破碎充分、细化,经再结晶退火后,金属塑性得到提升,细小而均匀的晶粒有利于压花成型金属流动的协调性和均匀性。因此,花纹成型质量良好。
铸轧带坯不经铣面和蚀洗工序,存在气道、夹渣、皮下裂纹、氧化物等铸造缺陷及“水波纹”、“振动波纹”等铸轧缺陷,晶体结构较为复杂;铸轧实为“铸”与“轧”的结合,带坯内铸造、变形、再结晶组织共存,组织“不致密”,晶界间较宽;带坯轧至花纹板毛料厚度,虽有55.7%的冷变性量,却无法完成组织
,快速冷却条件下,铸
轧坯中的杂质及Mn元素在铝中强烈地过饱和固溶,晶内偏析及固溶程度大于热轧坯的,极易造成不规则的粗大晶粒。粗大晶粒的组织形貌和尺寸具有遗传性,对再结晶退火时形核数目的增加以及新晶粒的细化起限制作用,当晶粒度大于2级时,压花过程金属流动速度减慢,花纹图案歪扭而粗糙。3.2　退火工艺对花纹成型质量的影响
花纹板毛料中间退火,是为了再结晶生成新的细小等轴晶,消除加工硬化,恢复塑性,便于花纹成型。影响再结晶退火温度的因素有:冷变形程度;原始晶粒大小;合金元素;加热温度;加热速度及保温
　　　　　　　　LAFT18轻　合　金　加　工　技　术2008,Vol.36,№2
由带坯工艺路线和方案1、3试验结果可知,两种带坯冷变形量相等,但热轧坯花纹板毛料的总变形量大于铸轧坯花纹板毛料,因此,组织致密,晶粒尺寸细小得多,内储能量也高得多,当在425℃加热时,内储能量高的热轧坯花纹板毛料,原子受热活力增强,保温时间内足以充分再晶结。相反,铸轧坯花纹板毛料只有较小的冷变形量,由此获得的内储能量不高,且组织结构和晶粒尺寸比较复杂,与热轧坯花纹板毛料在等温条件下加热,被激活的原子数量有限,内能无法充分释放,热处理结果为不完全再结晶,加工硬化不能彻底消除,金属塑性恢复有限。方案3与方案2试验条件基本相同,方案3加热温度升至465℃,筋高仍然不够,花纹却变得光滑、清晰。方案3至方案5的结果表明:随加热温度升高,花纹呈好转趋势。方案6至8,其他条件一定时,温度升至490℃;方案7、8并缩短了保温时间0.5h,花纹质量达理想要求。由此可见,铸轧花纹板毛料要获得[4]
热温度要高得多,403.3　结果将产生大量变形热,平板轧制温度可达
100℃。花纹槽处平均单位压力与摩擦力更大,温度会更高。乳液为油水混合润滑剂,油、水分别起润滑、冷却作用。轧制过程花纹辊面凹凸起伏,金属压入花槽,凹凸面摩擦、压力升高形成边界摩擦,复杂的摩擦面极易导致边界油膜破裂。轧制速度提高,变形区温度上升,润滑油分子热运动加剧,油膜厚度减薄直至破裂,轧辊与板带直接接触,干摩擦导致金属流动阻力增大,花纹成型受到影响。方案2至8,随乳液浓度的提高,油膜厚度增大,润滑及抗磨压承载能力增强,润滑条件得到改善,花纹成型质量呈好转趋势;方案6与7条件相当,方案7花纹质量却优于方案6,原因就在于此。
温度是影响乳液使用性能的另一重要参数,从方案2到方案8,其他条件一定时,温度升高,花纹质量变好,可能是乳液“。,,热,则降低50℃时,三乙醇胺与精油酸在热能的激活下,分子活力增强,使油、水、胺、酸等充分互溶、乳化和热分离适度,达到了最佳润滑、冷却效果,摩擦因数降低,有助于金属流动成型。
,毛坯轧至底板的厚度差即为压下量,一般为定值不需过多考虑,张力和轧制速度则成为影响压花质量的主要参数。
张力能降低轧制力、拉平板带防止跑偏之外,同时使变形区内的金属,由三向压应力改变为两向压应力和一向拉应力状态,拉应力限制了横向宽展,促进了纵向延伸。轧制理论认为:变形区内的金属仅在中性面的流动是均匀的,前、后滑区的流动为不均匀。由于轧制前滑的存在,过大的前张力将增大前滑值;过大的后张力则增大后滑值,两者都使中性面的均匀变形遭到破坏,从而导致花纹歪扭、位置偏移等质量缺陷。
铸轧坯花纹板毛料组织相对来说不够致密,在变形区受到高向压力作用时,被压缩的程度较大,体积减小,用于填充花纹的金属相对不足;再结晶退火粗大晶粒的组织结构,压花协调性较差,金属流动速度较慢,未能充分填充花槽即被抛出轧辊,因此,花纹筋条不饱满。方案2至8的试验结果表明:轧制速度降低,相应地增加了金属在变形区的停留时间,金属流动充盈花槽的时间变得充分一些,有利于变形的协调发展,提高了花纹成型质量。3.4　乳液润滑剂对花纹成型质量的影响
花纹板较平板轧制压力大得多,压力与摩擦的
4　解决花纹板成型缺陷的办法
由于铸轧坯质量,花纹板毛(坯)料退火工艺,轧制参数控制,乳液润滑剂对花纹成型质量有不同程度的影响,解决办法如下:
(1)采用铸轧坯生产花纹板毛料前,先将卷坯进行再结晶退火处理,尽量消除铸轧时造成的晶内偏析、晶粒粗大等组织缺陷;根据铸轧坯疏松程度较大的特点,毛料厚度确定应有别于热轧坯的,铸轧坯花纹板毛料应比等厚规格的热轧坯花纹板毛料约厚0115mm～0.20mm为宜。
(2)铸轧坯花纹板毛料,中间退火所需热激活能较大,加热温度约比热轧坯花纹板毛料的高50℃～70℃左右;另可采用高温快速退火工艺,具体参数需经生产实践优化,确保退火材料的塑性满足压花成型要求。
(3)压花生产过程
,一般采用前张力略大于后张力方式,但前张力不宜过大,以拉平板带为宜;轧制速度一般控制在1.2mΠs～1.5mΠs范围较好。
(4)花纹板轧制,摩擦面结构十分复杂,对乳液的冷却润滑及抗磨压承载能力要求较高,乳液保持
(下转第57页)20%的浓度和50℃的温度,
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题名:&3300mm铝板热轧机角轧变形行为的研究
答辩日期:&
学科主题:&
专业:&080201机械制造及其自动化
作者单位:&冶金工程研究院
关键词:&角轧，小型重启动，展宽，轧制力，平面形状
学位:&硕士
内容类型:&学位论文
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索取号:&27778
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陈蕾.3300mm铝板热轧机角轧变形行为的研究.[硕士].北京科技大学.2012
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