關(guān)于鑄軋板黑絲問題分析

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1、關(guān)于鑄軋板黑絲問題分析耿鵬張磊摘要：利用結(jié)晶過程的傳熱學(xué)原理，結(jié)合我廠生產(chǎn)實際條件，分析了鑄軋板表面產(chǎn)牛黑絲的原因，探討了影響缺陷產(chǎn)牛的多種因素，提出了預(yù)防缺陷產(chǎn)牛的措施。關(guān)鍵詞：黑絲偏析瘤二次加熱凝固殼收縮結(jié)晶鑄軋輾氮氣正文:在生產(chǎn)中，8011合金鑄軋板該缺陷極為明顯，1100合金、1300合金鑄軋板也有出現(xiàn)，3003合金、3004合金鑄軋板幾乎沒有。沿鑄軋板橫向方向上邊部最為嚴重，其他部位也均有出現(xiàn)。每次立板生產(chǎn)，缺陷程度各有不同，輕者邊部出現(xiàn)，重者則整個板面均有。該缺陷呈黑色絲狀，方向為軋制方向縱伸，橫向呈間隔距離分布。我們因此稱

2、此缺陷為黑絲。（詳見下圖）該缺陷在鑄軋板表面不顯或表現(xiàn)微弱，酸洗后明顯呈現(xiàn)，但其沿厚向深度小于0.3mm,深度酸洗后可以洗掉。根據(jù)其橫向分布的規(guī)律性，非常像合金鑄錠中出現(xiàn)的偏析瘤，因此我們將偏析瘤的控制理論和鑄軋相結(jié)合對此缺陷進行控制，取得了良好的效果。偏析瘤也叫偏析浮出物或偏析結(jié)疤，多是由低熔點共晶組成。其在鑄錠屮深度一般為0.5-15mm,但是在鑄軋板深度較淺，但是經(jīng)冷卻后陽極化處理會在板面形成色差，影響板面質(zhì)量，在軋較薄產(chǎn)品時容易出現(xiàn)開裂。鑄軋生產(chǎn)時，鑄軋轆不僅單單是壓加機械（軋輾），乂相當(dāng)于結(jié)晶器。當(dāng)鋁液岀鑄嘴唇部和鑄軋輾接觸結(jié)

3、晶時，首先在鑄軋車昆面（型壁）上形成凝固殼，由于凝固收縮，軌面與凝固殼產(chǎn)生氣隙，使鑄軋板冷卻速度減慢，液穴溫度回升。同時由于凝固殼收縮時受鑄嘴邊部和軋車昆邊界條件限制會岀現(xiàn)應(yīng)力不均勻（特別是在鑄嘴邊部），從而出現(xiàn)規(guī)律性間隔裂紋。在凝固殼裂紋處由于熔體的二次補充，出現(xiàn)對已凝固部分的二次加熱，該處形成了偏析瘤。由于裂紋程度不同：輕者不能延伸凝固殼表面，因為凝固殼強度較大，重則裂紋貫穿整個凝固殼，故而出現(xiàn)該黑絲缺陷在鑄軋板表面不顯或表現(xiàn)微弱的外觀現(xiàn)象。該裂紋屬于熱裂紋，是在線收縮開始溫度至固相點的有效結(jié)晶溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生的，而冷裂紋則發(fā)生在低溫

4、200°C左右。（我們鑄軋生產(chǎn)出板溫度都在300°C以上）。偏析瘤的形成過程一旦裂紋形成，在后續(xù)鑄軋生產(chǎn)中（同一結(jié)晶條件下），出現(xiàn)裂紋的結(jié)晶處會一直出現(xiàn)。宏觀上呈絲狀、條狀，黑色（即略呈氧化狀），微觀上表現(xiàn)為沿著晶界曲折而不規(guī)則，常出現(xiàn)分枝。影響因素：熔體成分、熔體潔凈度、鑄軋速度、前箱液面高度、鑄嘴分流塊分布、鑄嘴開口度、澆注溫度、鑄軋區(qū)、冷卻強度、氮氣潔凈度等等。熔體成分的影響：一般合金有效結(jié)晶溫度范圍寬，線收縮率大的，則合金的熱裂紋傾向也大。合金成分愈靠近共晶點，熱裂紋傾向愈小。合金中的Fe、Si雜質(zhì)含量是影響熱裂紋的重要因素。F

5、e和Si在鋁中形成FeAI3,a（AIFeSi）、P(Fe2Si2AI6)化合物和游離Si等有很大的熱脆性，特別是Fe

6、件下，80□合金最易出現(xiàn)熱裂紋，1100合金次之，3003合金相比較最不能岀現(xiàn)熱裂紋，因此黑絲在以上各合金中出現(xiàn)的幾率亦然。熔體潔凈度的影響：熔體中雜質(zhì)或渣體，在結(jié)晶時一般多會直接或間接以其它相的形式存在與晶界間，使晶界弱化，合金變脆，易于岀現(xiàn)熱裂紋，從而在鑄軋易于出現(xiàn)偏析瘤。鑄軋速度的影響：在結(jié)晶條件中，裂紋對鑄造速度最敏感。過高的澆注速度易引起熱裂傾向，過低的澆注速度乂易引起冷裂傾向。澆注速度應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實踐選擇在熱裂紋極限速度之下，冷裂紋極限速度之上。前箱液面高度的影響：這是我們在生產(chǎn)實踐總結(jié)取得的一項影響因素。當(dāng)板面出現(xiàn)黑絲吋,我

7、們及時升高前箱液面，板面出現(xiàn)明顯橫波紋時，黑絲會減輕，基本上可以消除鑄軋板橫向中間的黑絲。凝固殼在岀現(xiàn)裂紋之前，會因收縮呈橫向呈波浪彎曲狀，對凝固殼內(nèi)壁施以較高的靜壓力會對凝固殼因收縮產(chǎn)生的應(yīng)力起一定的平衡作用，減輕凝固殼橫向呈波浪彎曲狀，使之不至于出現(xiàn)裂紋，形成偏析瘤。鑄嘴分流塊分布的影響：我們在生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，在同樣結(jié)晶條件下鑄軋過程中容易出現(xiàn)熱帶的地方，不出熱帶時的鑄軋板往往容易出現(xiàn)黑絲。岀現(xiàn)熱帶的地方較之其他區(qū)域，鑄嘴在此處的過流量較小，鋁液出鑄嘴唇部時對凝固殼內(nèi)壁施以較高的靜壓力較低，不足以平衡凝固殼因收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，凝固殼橫向

8、呈波浪彎曲狀，繼續(xù)發(fā)展形成黑絲。鑄嘴開口度的影響：在同樣結(jié)晶條件下鑄軋過程中，鑄嘴開口度較大，鋁液出鑄嘴唇部時對凝固殼內(nèi)壁施以較高的靜壓力較低。鑄嘴開口度較小，鋁液出鑄嘴唇部時對凝固殼內(nèi)壁施以較高的靜壓力較