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铸轧熔体质量的改进

放大字体  缩小字体 发布日期:2010-10-18  来源:大沥铝材网  作者:admin  浏览次数:2403
核心提示:摘要:本文针对熔体质量对产品质量的影响,分析了目前铸轧生产中熔体净化方面存在的问题,结合净化机理、影响净化的因素和现场生产情况,提出了改进铸轧熔体质量的路径、方法及实现的可行性,为公司今后生产高档铝箔提供参考。

铸轧熔体质量的好坏,直接影响到最终产品的质量档次,公司在铝箔轧制中常断带、表面有孔洞、针孔等缺陷,就是铝熔体中存在氢和夹杂物所致。要实现公司以铝箔产品为核心业务的战略规划,就必须要有过硬的产品作保证,改进铸轧熔体质量,最大限度提高金属的纯洁度是关键。

1、氢和夹杂物的来源

影响铝熔体质量主要是氢和氧化物及其它一些非金属夹杂。

1.1.氢的来源,氢是唯一大量熔于铝熔体的气体,潮湿的空气、炉料、燃烧介质、熔剂、耐火材料等中的水汽,铝与水汽进行反应,经溶解、扩散存在于熔体中。常说的除气即除氢。

1.2.夹杂物的来源,主要包括氧化夹杂物,即熔体转注过程或操作不当造成熔体翻滚与空气中的氧反应生成;耐火材料、涂料、工具、过滤片等带入的碎片;熔体处理中生成的氯化物、碳化物、氟化物等。

2、现状分析

目前公司铝箔产品质量的水平,也正是铸轧铝熔体质量水平反映,和先进厂家的相比属二流水平;在熔体净化方面,对于生产大众化的产品来说,基本上能满足要求,但要使产品上档次,生产出高质量的铝箔,无论是在净化工艺、设备和管理等方面都存在一定缺陷,主要体现在以下几方面:

2.1.金属转注:熔炼炉至静置炉间的金属转注落差较大,造渣和吸气严重。

2.2.供流系统:除气箱和流槽保温不理想,熔体温度控制过高或熔体温度控制过低时有发生,造致流槽烧火加热,吸氢和金属氧化增加。

2.3.无论是炉内(静置炉)除气还是在线除气采用的均是单一的惰性气体-氩气,惰性气体在一般熔化温度下不与铝发生反应,由于吹入的气泡较大,上浮速度快,气泡内的氢达不到平衡即上升到表面,除气效果并不理想。

2.4.过滤:过滤片目前均采用陶瓷过滤片,精度在3050ppi,由于过虑箱内腔尺寸在使用一段时间后很难再保持原始尺寸,加之过滤片时有掉渣现像,对于生产高质量铝箔来说,其过滤精度不易达到,稳定性也差。

2.5.操作不规范、管理不完善:主要是针对静置炉精炼除气的操作,包括气量的大小、精炼时间、操作方法等,在班组之间、人员之间的精炼效果不能保持稳定一致。

2.6.除气箱转子转速、气体流量(气泡大小)不规范、稳定,在线除气不理想。

3、除气、除渣原理

由于炉内熔化时吸气、氧化,且在熔体转注过程中,又会有新污染,为保证熔体成形前的质量,需对熔体进行净化处理。

要改进熔体质量,必须要了解熔体的净化机理;熔体净化中的除气、除渣工序是相辅相承的,除气过程中也进行除渣,除渣则有利于除气。目前铝加工的熔体除气,基本上都是采用浮游法,除渣采用过滤网或陶瓷过滤片、管式过滤。

3.1.除气原理

浮游法除气的原理就是:在铝熔体中通入气体或能产生气体的物质以生成气泡,根据分压差原理,溶于铝熔体中的氢在压力差的作用下,不断向气泡内扩散,气泡浮出液面时,扩散到气泡中的氢随气泡进入大气中;同时气泡表面还能自动吸附夹杂物,夹杂物随气泡上浮而排至液面形成熔渣。

3.2.影响除气效果的因素

3.2.1.除气介质

除气介质主要有以下几种:

a、惰性气体:主要是氮、氩、氦,一般熔化温度下不与铝发生反应,一般吹入的气泡较大,上浮速度快,除气速度慢,效果不理想。

b、活性气体:主要有Cl2C2Cl6CCl4等,其与铝反应生成AlCl3HCl、[pagebreak]

Cl2等活性气体,不仅以其物理作用排除熔体中的氢,也通过化学作用来排除;大大提高了精炼效果。

c、气体-熔剂混合精炼:利用浮游法除氢时,氩、氮等惰性气体中常有一定量的氧和水蒸气,精炼时在气泡表面形成一层很致密的氧化膜,从而阻碍熔体内的氢向气泡内扩散;吹入少量熔剂粉,就会在气泡表面形成液态盐膜,将气泡表面的氧化膜破碎、吸附、溶解,加快熔体内的氢向气泡内扩散,提高除气效果。

d、氟冷剂和氮气、氩气等混合气体精炼。少量的氟冷剂(氟里昂)能提高氮气或氩气的精炼效果,原因是氟里昂CCl2F2分解生成的氯、氟能与铝合金元素发生反应,生成HClAlCl3AlF3等熔盐起着气泡-熔剂混合精炼作用,不仅有氢向气泡内的扩散过程及气泡表面吸附夹杂物的物理化学作用,还有化学除氢作用,因此增强了除气效果。

3.2.2.扩散速度

除气时,要想气泡中的氢浓度很快达到平衡,氢的扩散速度时关键;在相同条件下,如熔体温度相同时,杂质少的熔体要比杂质多的熔体扩散更快,脱气更好。

3.2.3.气泡表面积

在相同的条件下,气泡愈小,气表面积愈大,愈铝熔体接触面积增大,气泡上升速度慢,脱气时间增长,脱气效果愈好。

3.2.4.脱气时间

脱气时间较短时,其气泡和熔体的氢来不及达到平衡即逸出表面,增长脱气时间有利于氢原子进一步扩散到气泡中,增大脱气效果。

3.3.除渣

3.3.1.玻璃丝布过滤

用玻璃丝制成的过滤网,安装在铸轧前的流道上,靠机械阻挡作用分离较大颗粒的夹杂物。其结构简单,制造方便。但过滤效果不稳定,只能靠网眼除去较大的夹杂,对微小夹杂无效。图-1所示。

3.3.2.刚玉微孔陶瓷管过滤、泡沫陶瓷过滤片

它们的过滤机制同为深床过滤。过滤时,铝液在静压力作用下,沿曲线孔道流动,熔体中的夹杂通过沉积,阻滞,吸附等作用滤去,使熔体得到净化。图-2、图-3所示。

陶瓷过滤管是以α-Al2O3为主要成分的颗粒耐火材料做骨架,用低硅玻璃做结合剂,经成形烧结即可使用。此法滤渣效果极好,能将几微米的杂质过滤掉。适用于生产高质量的铝材,双零5以下的箔材。
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4、改进熔体质量的路径和方法

根据分厂目前的现状,从熔体净化工艺、设备和管理上采取措施,铸轧熔体质量的进一步改善是完全可以的,可以通过如下途径和方法实现。

4.1.改进熔炼炉至静置炉间熔体转注方式,用斜坡形式取代落差方式,避免因落差造致氧化增加、吸气加重;同时取消虹吸箱口,避免虹吸箱处大面积熔体暴露在空气中,增加氧化吸气。

4.2.静置炉精炼:通过改善精炼管,或控制除气介质的流量、压力,避免气泡过大影响除气效果。对于生产高质量铝箔,建议采用如下方式代替目前单一的惰性气体精炼,以提高熔体的净化效果。

a、气体-熔剂混合精炼:吹入少量熔剂粉,在气泡表面形成液态盐膜,将气泡表面的氧化膜破碎、吸附、溶解,加快熔体内的氢向气泡内扩散,提高除气效果。

b、使用CCl4CCl4与铝反应生成AlCl3HClCl2等活性气体,通过物理、化学作用排除熔体中的氢,提高了精炼效果。

c、氟冷剂和氩气混合气体精炼:氟里昂(CCl2F2)分解生成的氯、氟能与铝合金元素发生反应,生成HClAlCl3AlF3等熔盐起着气泡-熔剂混合精炼作用。

4.3.除气箱

a、改善箱体的密封性,同时在箱体内腔通入保护性气体,减少吸氢和氧化。

b、优化转速和改进转子的出气孔,使气泡更细小,提高除气效果。

c、对生产高质量铝箔毛料,在除气前增加一道粗过滤(如1020ppig过滤片),提高熔体的纯洁度,增加熔体中氢的扩散速度,提高在线除气效果。

d、对生产高质量铝箔毛料,改进除气介质,采用氟冷剂和氩气混合气体代替单一惰性气体精炼,少量的氟冷剂对环境无影响,但除气效果显著。

4.4.供流系统:改进流槽的保温性,采用新的材料、增加流槽厚度或流槽加盖。

4.5.温度控制:摸索出一个比较合理的熔炼温度,避免因熔体温度过低,造致在流槽烧火,增加熔体的氧化、吸气。

4.6.改善管理:制订相对合理的工序间、岗位人员间的考核权重,明确责任,确保工艺制度的执行。

4.7.强化过虑箱的清理和更换,确保箱体内腔的形状尺寸,保证过滤效果。

4.8.对高档铝箔毛料,采用专门轧机生产,过滤系统采用管式过滤;目前5#、6#、7#轧机现场位置充分,采用管式过滤装置,可为高档铝箔毛料生产提供保证。

5、预期效果

通过分析,上述改进熔体质量的路径和方法是完全可以实现的。

5.1.熔炼炉至静止炉之间的金属转注,可以利用炉子大中修时进行改造。

5.2.在生产高档铝箔时,静止炉内采用CCl2或气体-熔剂是成熟和曾使用过的工艺,是可以实现的。

5.3.通过一段时间的摸索,规范倒炉温度范围,可以保证供流系统不用烧火加热就能保证生产的正常进行。

5.4.对于高档铝箔毛料,采用专门轧机,如5#、6#、7#轧机,除气箱采用氟冷剂-氩气代替单纯的氩气精炼,可利用目前气站设备实现。

5.5.管式过滤装置,目前国内已有厂家使用,分厂5#~7#轧机场地充裕,可以安装在线管式过滤器,专门生产高档铝箔毛料。

5.6.其它,如除气箱、流槽改进、管理方面的改善都是完全可以实现的。

只要这些措施都得到实现,铸轧熔体质量将有很大的改进,将为公司通过高精度双零箔产品投放市场,来提升企业品牌形象和企业整体价值,重返铝箔企业第一梯队的发展战略提供坚强后盾。

 
 
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