鑄軋熔體質(zhì)量的好壞,直接影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量檔次,公司在鋁箔軋制中常斷帶、表面有孔洞、針孔等缺陷,就是鋁熔體中存在氫和夾雜物所致。要實(shí)現(xiàn)公司以鋁箔產(chǎn)品為核心業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略規(guī)劃,就必須要有過硬的產(chǎn)品作保證,改進(jìn)鑄軋熔體質(zhì)量,最大限度提高金屬的純潔度是關(guān)鍵。
1、氫和夾雜物的來源
影響鋁熔體質(zhì)量主要是氫和氧化物及其它一些非金屬夾雜。
1.1.氫的來源,氫是唯一大量熔于鋁熔體的氣體,潮濕的空氣、爐料、燃燒介質(zhì)、熔劑、耐火材料等中的水汽,鋁與水汽進(jìn)行反應(yīng),經(jīng)溶解、擴(kuò)散存在于熔體中。常說的除氣即除氫。
1.2.夾雜物的來源,主要包括氧化夾雜物,即熔體轉(zhuǎn)注過程或操作不當(dāng)造成熔體翻滾與空氣中的氧反應(yīng)生成;耐火材料、涂料、工具、過濾片等帶入的碎片;熔體處理中生成的氯化物、碳化物、氟化物等。
2、現(xiàn)狀分析
目前公司鋁箔產(chǎn)品質(zhì)量的水平,也正是鑄軋鋁熔體質(zhì)量水平反映,和先進(jìn)廠家的相比屬二流水平;在熔體凈化方面,對于生產(chǎn)大眾化的產(chǎn)品來說,基本上能滿足要求,但要使產(chǎn)品上檔次,生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋁箔,無論是在凈化工藝、設(shè)備和管理等方面都存在一定缺陷,主要體現(xiàn)在以下幾方面:
2.1.金屬轉(zhuǎn)注:熔煉爐至靜置爐間的金屬轉(zhuǎn)注落差較大,造渣和吸氣嚴(yán)重。
2.2.供流系統(tǒng):除氣箱和流槽保溫不理想,熔體溫度控制過高或熔體溫度控制過低時(shí)有發(fā)生,造致流槽燒火加熱,吸氫和金屬氧化增加。
2.3.無論是爐內(nèi)(靜置爐)除氣還是在線除氣采用的均是單一的惰性氣體-氬氣,惰性氣體在一般熔化溫度下不與鋁發(fā)生反應(yīng),由于吹入的氣泡較大,上浮速度快,氣泡內(nèi)的氫達(dá)不到平衡即上升到表面,除氣效果并不理想。
2.4.過濾:過濾片目前均采用陶瓷過濾片,精度在30~50ppi,由于過慮箱內(nèi)腔尺寸在使用一段時(shí)間后很難再保持原始尺寸,加之過濾片時(shí)有掉渣現(xiàn)像,對于生產(chǎn)高質(zhì)量鋁箔來說,其過濾精度不易達(dá)到,穩(wěn)定性也差。
2.5.操作不規(guī)范、管理不完善:主要是針對靜置爐精煉除氣的操作,包括氣量的大小、精煉時(shí)間、操作方法等,在班組之間、人員之間的精煉效果不能保持穩(wěn)定一致。
2.6.除氣箱轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、氣體流量(氣泡大?。┎灰?guī)范、穩(wěn)定,在線除氣不理想。
3、除氣、除渣原理
由于爐內(nèi)熔化時(shí)吸氣、氧化,且在熔體轉(zhuǎn)注過程中,又會有新污染,為保證熔體成形前的質(zhì)量,需對熔體進(jìn)行凈化處理。
要改進(jìn)熔體質(zhì)量,必須要了解熔體的凈化機(jī)理;熔體凈化中的除氣、除渣工序是相輔相承的,除氣過程中也進(jìn)行除渣,除渣則有利于除氣。目前鋁加工的熔體除氣,基本上都是采用浮游法,除渣采用過濾網(wǎng)或陶瓷過濾片、管式過濾。
3.1.除氣原理
浮游法除氣的原理就是:在鋁熔體中通入氣體或能產(chǎn)生氣體的物質(zhì)以生成氣泡,根據(jù)分壓差原理,溶于鋁熔體中的氫在壓力差的作用下,不斷向氣泡內(nèi)擴(kuò)散,氣泡浮出液面時(shí),擴(kuò)散到氣泡中的氫隨氣泡進(jìn)入大氣中;同時(shí)氣泡表面還能自動吸附夾雜物,夾雜物隨氣泡上浮而排至液面形成熔渣。
3.2.影響除氣效果的因素
除氣介質(zhì)主要有以下幾種:
a、惰性氣體:主要是氮、氬、氦,一般熔化溫度下不與鋁發(fā)生反應(yīng),一般吹入的氣泡較大,上浮速度快,除氣速度慢,效果不理想。
Cl2等活性氣體,不僅以其物理作用排除熔體中的氫,也通過化學(xué)作用來排除;大大提高了精煉效果。
c、氣體-熔劑混合精煉:利用浮游法除氫時(shí),氬、氮等惰性氣體中常有一定量的氧和水蒸氣,精煉時(shí)在氣泡表面形成一層很致密的氧化膜,從而阻礙熔體內(nèi)的氫向氣泡內(nèi)擴(kuò)散;吹入少量熔劑粉,就會在氣泡表面形成液態(tài)鹽膜,將氣泡表面的氧化膜破碎、吸附、溶解,加快熔體內(nèi)的氫向氣泡內(nèi)擴(kuò)散,提高除氣效果。
d、氟冷劑和氮?dú)狻鍤獾然旌蠚怏w精煉。少量的氟冷劑(氟里昂)能提高氮?dú)饣驓鍤獾木珶捫Ч蚴欠锇?/span>CCl
除氣時(shí),要想氣泡中的氫濃度很快達(dá)到平衡,氫的擴(kuò)散速度時(shí)關(guān)鍵;在相同條件下,如熔體溫度相同時(shí),雜質(zhì)少的熔體要比雜質(zhì)多的熔體擴(kuò)散更快,脫氣更好。
在相同的條件下,氣泡愈小,氣表面積愈大,愈鋁熔體接觸面積增大,氣泡上升速度慢,脫氣時(shí)間增長,脫氣效果愈好。
脫氣時(shí)間較短時(shí),其氣泡和熔體的氫來不及達(dá)到平衡即逸出表面,增長脫氣時(shí)間有利于氫原子進(jìn)一步擴(kuò)散到氣泡中,增大脫氣效果。
3.3.除渣
用玻璃絲制成的過濾網(wǎng),安裝在鑄軋前的流道上,靠機(jī)械阻擋作用分離較大顆粒的夾雜物。其結(jié)構(gòu)簡單,制造方便。但過濾效果不穩(wěn)定,只能靠網(wǎng)眼除去較大的夾雜,對微小夾雜無效。圖-1所示。
它們的過濾機(jī)制同為深床過濾。過濾時(shí),鋁液在靜壓力作用下,沿曲線孔道流動,熔體中的夾雜通過沉積,阻滯,吸附等作用濾去,使熔體得到凈化。圖-2、圖-3所示。
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4、改進(jìn)熔體質(zhì)量的路徑和方法
根據(jù)分廠目前的現(xiàn)狀,從熔體凈化工藝、設(shè)備和管理上采取措施,鑄軋熔體質(zhì)量的進(jìn)一步改善是完全可以的,可以通過如下途徑和方法實(shí)現(xiàn)。
4.1.改進(jìn)熔煉爐至靜置爐間熔體轉(zhuǎn)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、吸氣加重;同時(shí)取消虹吸箱口,避免虹吸箱處大面積熔體暴露在空氣中,增加氧化吸氣。
4.2.靜置爐精煉:通過改善精煉管,或控制除氣介質(zhì)的流量、壓力,避免氣泡過大影響除氣效果。對于生產(chǎn)高質(zhì)量鋁箔,建議采用如下方式代替目前單一的惰性氣體精煉,以提高熔體的凈化效果。
a、氣體-熔劑混合精煉:吹入少量熔劑粉,在氣泡表面形成液態(tài)鹽膜,將氣泡表面的氧化膜破碎、吸附、溶解,加快熔體內(nèi)的氫向氣泡內(nèi)擴(kuò)散,提高除氣效果。
b、使用CCl4:CCl4與鋁反應(yīng)生成AlCl3、HCl、Cl2等活性氣體,通過物理、化學(xué)作用排除熔體中的氫,提高了精煉效果。
c、氟冷劑和氬氣混合氣體精煉:氟里昂(CCl2F2)分解生成的氯、氟能與鋁合金元素發(fā)生反應(yīng),生成HCl、AlCl3、AlF3等熔鹽起著氣泡-熔劑混合精煉作用。
4.3.除氣箱
a、改善箱體的密封性,同時(shí)在箱體內(nèi)腔通入保護(hù)性氣體,減少吸氫和氧化。
b、優(yōu)化轉(zhuǎn)速和改進(jìn)轉(zhuǎn)子的出氣孔,使氣泡更細(xì)小,提高除氣效果。
c、對生產(chǎn)高質(zhì)量鋁箔毛料,在除氣前增加一道粗過濾(如10~20ppig過濾片),提高熔體的純潔度,增加熔體中氫的擴(kuò)散速度,提高在線除氣效果。
d、對生產(chǎn)高質(zhì)量鋁箔毛料,改進(jìn)除氣介質(zhì),采用氟冷劑和氬氣混合氣體代替單一惰性氣體精煉,少量的氟冷劑對環(huán)境無影響,但除氣效果顯著。
4.4.供流系統(tǒng):改進(jìn)流槽的保溫性,采用新的材料、增加流槽厚度或流槽加蓋。
4.5.溫度控制:摸索出一個比較合理的熔煉溫度,避免因熔體溫度過低,造致在流槽燒火,增加熔體的氧化、吸氣。
4.6.改善管理:制訂相對合理的工序間、崗位人員間的考核權(quán)重,明確責(zé)任,確保工藝制度的執(zhí)行。
4.7.強(qiáng)化過慮箱的清理和更換,確保箱體內(nèi)腔的形狀尺寸,保證過濾效果。
4.8.對高檔鋁箔毛料,采用專門軋機(jī)生產(chǎn),過濾系統(tǒng)采用管式過濾;目前5#、6#、7#軋機(jī)現(xiàn)場位置充分,采用管式過濾裝置,可為高檔鋁箔毛料生產(chǎn)提供保證。
5、預(yù)期效果
通過分析,上述改進(jìn)熔體質(zhì)量的路徑和方法是完全可以實(shí)現(xiàn)的。
5.1.熔煉爐至靜止?fàn)t之間的金屬轉(zhuǎn)注,可以利用爐子大中修時(shí)進(jìn)行改造。
5.2.在生產(chǎn)高檔鋁箔時(shí),靜止?fàn)t內(nèi)采用CCl2或氣體-熔劑是成熟和曾使用過的工藝,是可以實(shí)現(xiàn)的。
5.3.通過一段時(shí)間的摸索,規(guī)范倒?fàn)t溫度范圍,可以保證供流系統(tǒng)不用燒火加熱就能保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
5.4.對于高檔鋁箔毛料,采用專門軋機(jī),如5#、6#、7#軋機(jī),除氣箱采用氟冷劑-氬氣代替單純的氬氣精煉,可利用目前氣站設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
5.5.管式過濾裝置,目前國內(nèi)已有廠家使用,分廠5#~7#軋機(jī)場地充裕,可以安裝在線管式過濾器,專門生產(chǎn)高檔鋁箔毛料。
5.6.其它,如除氣箱、流槽改進(jìn)、管理方面的改善都是完全可以實(shí)現(xiàn)的。
只要這些措施都得到實(shí)現(xiàn),鑄軋熔體質(zhì)量將有很大的改進(jìn),將為公司通過高精度雙零箔產(chǎn)品投放市場,來提升企業(yè)品牌形象和企業(yè)整體價(jià)值,重返鋁箔企業(yè)第一梯隊(duì)的發(fā)展戰(zhàn)略提供堅(jiān)強(qiáng)后盾。