3003鋁合金鑄軋帶橫向波紋原因分析及改進措施

劉春梅

(青海高等職業(yè)技術學院，青海 海東 810700)

在鑄軋生產(chǎn)過程中，板材的表面產(chǎn)生的一條條橫向的、有規(guī)律的、狀如虎皮的斑紋叫水波紋(也叫橫向波紋)。此缺陷在鑄軋帶上下表面均可產(chǎn)生，但多出現(xiàn)在鑄軋帶下表面[1]。水波紋是鑄軋卷典型的表面缺陷，特別是3003合金尤為突出，水波紋嚴重時，在鑄軋帶材表面肉眼即可看見。有部分輕微水波紋時只有將帶材表面經(jīng)適當侵蝕(酸洗或堿洗)之后才可觀察到(輕微水波紋一般不影響使用)。

1 水波紋產(chǎn)生原因分析

經(jīng)實際生產(chǎn)實驗所得出的結(jié)論，鑄軋帶材表面的水波紋產(chǎn)生的主要原因是：鑄嘴與鑄軋輥之間的彎液面氧化膜發(fā)生周期性破裂，熔體在不同的凝固條件下結(jié)晶，從而形成明暗相間的橫向條紋(如果是局部作用則形成虎皮紋)[2]。所有對彎液面的穩(wěn)定性造成不良影響的因素均會增加出現(xiàn)水波紋的幾率。主要因素列舉如下：

(1)鋁熔體的表面張力：熔體溫度不同，表面張力也不同；合金內(nèi)化學元素隨百分比增加，鋁熔體表面張力下降。

(2)鑄嘴前沿的狀況：鑄嘴前沿如出現(xiàn)破損，在鑄軋板對應處會出現(xiàn)局部虎皮紋。

(3)鑄嘴與軋輥間隙：由于輥套與輥芯、輥芯與輥頸之間同軸度的偏差，軸承間隙的存在，機架的彈性變形以及設備運行中產(chǎn)生的輕微震動等原因，鑄軋輥與供料嘴之間有一定間隙[2]，一般為上間隙1mm，下間隙0.3～0.5mm。過大的嘴輥間隙，會影響到氧化膜的穩(wěn)定性，從而出現(xiàn)水波紋。

(4)前箱液位高度和穩(wěn)定：當前箱液位高度超過臨界值，因液面高度產(chǎn)生的靜壓力會打破熔體表面氧化膜，出現(xiàn)周期性波紋。同時，液位高度的不穩(wěn)定會出現(xiàn)間隔性水波紋。

(5)鑄軋輥表面的狀況：鑄軋輥表面粗糙度不均勻、材質(zhì)不均勻，表面潤滑噴涂不均勻，軋輥表面與鋁液的浸潤性差別等因素導致彎液面不穩(wěn)定，從而會導致鑄軋板面出現(xiàn)水波紋。

(6)生產(chǎn)速度也是水波紋產(chǎn)生的原因之一。在設備高速運轉(zhuǎn)的情況下，設備震動，熔體出現(xiàn)水波狀，在急速冷卻情況下結(jié)晶。

2 橫向波紋處理措施

通過以上分析采取以下方式進行改善：

(1)合理控制合金成分，以3003合金為例，雜質(zhì)元素最好控制在成分范圍下限，前箱溫度避免波動太大。

(2)鑄嘴使用前，仔細檢查有無破損，在鑄嘴前沿刷一層氮化硼涂料，減少掛渣。生產(chǎn)過程中出現(xiàn)鑄嘴局部損壞時，需停機重新立板。

(3)安裝鑄嘴時合理調(diào)整鑄嘴與軋輥上下間隙，在保證立板后鑄嘴受熱膨脹，鑄嘴前沿不與軋輥發(fā)生摩擦的前提下，盡量減小嘴輥間隙[3]。經(jīng)過長時間的試驗和工作積累，目前嘴輥間隙安裝時控制在上間隙為1mm，下間隙為0.3～0.5mm比較適宜生產(chǎn)。

(4)在不影響板面質(zhì)量的前提下，降低前箱液位，減少因靜壓力過大而造成的水波紋，同時在控流器安裝時，位置需調(diào)整精確。

(5)采用優(yōu)質(zhì)輥套，合理安排軋輥磨削，火焰噴涂合理調(diào)整，確保整個輥面噴涂均勻一致。

(6)調(diào)整適當?shù)纳a(chǎn)速度。在保證以上其它參數(shù)不變情況下采用不同的軋制速度進行生產(chǎn)試驗，找出最佳的軋制速度。

鑒于表面出現(xiàn)水波紋，以Ф1003×1900軋機為例進行試驗。參數(shù)見表1。

表1 1003×1900傾斜式雙驅(qū)動鑄軋機參數(shù)

本次試驗采用的合金為3003，鑄嘴采用1級分配進行生產(chǎn)，鑄嘴分布見圖1。通過對主機速度進行調(diào)整及板厚對橫向波紋進行優(yōu)化。

圖1 一級分配鑄嘴

本次試驗采用規(guī)格為1300mm的板寬為試驗標準。第一次立板采用高速生產(chǎn)，將生產(chǎn)速度調(diào)整在750～950mm/min范圍內(nèi)波動。試驗結(jié)果見表2。

表2 3003合金在不同生產(chǎn)速度下橫向波紋出現(xiàn)的概率統(tǒng)計

根據(jù)表2可以得出結(jié)論，通過對軋機生產(chǎn)速度進行調(diào)整，可以有效地改善表面橫波紋，穩(wěn)定生產(chǎn)過程的動態(tài)平衡是改善橫向波紋的根本措施。因鑄軋的生產(chǎn)特性一般都會存在水波紋，不同合金水波紋嚴重程度不一樣，也不能完全地消除。生產(chǎn)過程中可以通過以上工藝調(diào)整和其它輔助設施的改進來減輕水波紋。

3 結(jié)語

通過分析鑄軋帶材橫向波紋產(chǎn)生的原因，找出了幾種控制措施，通過控制合金中的雜質(zhì)元素含量，改善鑄嘴質(zhì)量，合理控制鑄嘴間隙，調(diào)整前箱液位，采用優(yōu)質(zhì)輥套，調(diào)整軋制速度等方法來有效地減少或消除鑄軋帶材表面橫向波紋，改善產(chǎn)品質(zhì)量。