浅析铝合金扁锭表面缺陷

2018-05-23胡秀莺

世界有色金属 2018年6期

胡秀莺

(中铝瑞闽股份有限公司,福州马尾 350015)

2010年我司引进由美国WAGSTAFF公司的国际先进的低液位结合铸造工艺技术，在2010年～2011年完成各类合金扁锭的试验开发及产业化生产。本文针对采用固定式结晶器和可调式结晶器在生产过程中扁锭表面存在的拉裂或拉痕、偏析瘤、冷隔、裂纹等表面铸造缺陷进行分析。掌握扁锭铸造工艺关键技术，为扁锭的产业化生产打下坚实的基础。

1 铝合金扁锭常见的表面缺陷及其特征

（1）铝合金扁锭的常见表面缺陷。我司生产的铝合金扁锭常见的表面缺陷有：拉裂或拉痕、偏析瘤、冷隔、裂纹等。

（2）铝合金扁锭常见表面缺陷的定义。①拉裂或拉痕：当扁锭在结晶器内形成的凝固壳强度低于扁锭表面和结晶器内壁接触面的摩擦应力时，就会出现拉痕或拉裂。②偏析瘤：铸造时，液体金属被导入结晶器后，液体金属的凝固首先在结晶器壁上形成凝固壳，由于凝固收缩，型壁和凝固壳之间会产生空隙，凝固层冷却强度随之降低，当凝固层接受液穴中的熔体导入热量超过了从气隙导出热量时，凝固层温度会升高，产生所谓的二次加热现象。当加热温度升至金属熔化温度时，凝壳则产生局部软化和熔化现象，此时填充在枝晶间和晶界内尚未凝固的低熔点相，在大气压力及金属本身的静压力作用下，沿着枝晶或晶粒间隙流到扁锭表面上，便产生偏析瘤。③冷隔：沿扁锭轴向方向，大致等距离排列的横向凸纹和凹沟，这些凸纹和凹沟成层状相间排列，每一道凸纹和凹沟，基本上连贯于扁锭的一个面，或整个横截面周边，局部地方可断开不连续。④裂纹：在铸造过程中产生的，是合金结晶凝固末期（固-液区）形成的热裂纹。

（3）表面缺陷的表现形式。

图1 冷隔

图2 拉裂

图3 裂纹

图4 偏析瘤

图5 热撕裂

图6 漏铝

2 铝合金扁锭常见表面缺陷的影响因素

2.1 拉裂或拉痕

①铸造腔体损坏或粗糙；②过快的铸造速度上升斜线；③延缓的水流速上升斜线。

④不足的润滑；⑤金属液位高度过高；⑥腔体负锥度；⑦不良的金属分配等。

2.2 偏析瘤

①合金的本性（即合金的结晶温度范围、凝固体收缩系数、导热性、元素的扩散系数）；②二次加热现象；③冷却。

3 扁锭缺陷的主要防止措施

3.1 拉裂或拉痕的主要防止措施

①提高结晶器材质的导热性；②选择适当的铸造速度；③选择合适的铸造温度；④减少结晶器与铸锭周边摩擦力；⑤尽量缩短有效结晶区间；⑥正确安装结晶器和分配漏斗；⑦保持液面的稳定。

3.2 偏析瘤的主要防止措施

（1）降低结晶器的高度。降低结晶器的高度的目的在于缩短扁锭在结晶器内的停留时间，通过水套上的二次冷却，以降低二次加热的速度。

（2）增加冷却水强度。增加冷却水强度可以通过降低水的冷却温度，增加水的压力，或水的流量来完成。增加冷却水的强度，可以使扁锭二次加热温度降低，使二次加热温度不至于使凝固层的金属重熔。

3.3 裂纹的主要防止措施

①结晶器锥度；②选择合适的铸造温度；③选择合适的铸造温度；④冷却系统：铝合金扁锭表面裂纹产生与冷却系统息息相关；⑤合金化学成分：杂质的控制问题需要根据不同环境加以研究分析，做出准确的判断。铝合金扁锭的表面夹渣是的熔铸操作中造成表面裂纹的最多的一种，应严格控制熔体里的杂质含量，保证熔体质量；⑥操作技能：娴熟的操作技能是保证铸造稳定进行的必要条件，铸造稳定的进行可有效的预防裂纹的产生。

4 表面缺陷对产品的危害性分析

扁铸锭铸造加工完成后，主要是通过锯切铣面从而使扁锭表面光滑整齐，满足热轧后续轧制的要求。不同原因产生的表面缺陷，均有一些共同的特征：扁锭表面不再光滑，呈现出如上面所示的各种凹凸缺陷，影响扁锭表面美观，严重时正常铣面无法消除该缺陷，需通过加大铣面量等方法来消除此类缺陷，对扁锭的成品率有着极大的影响。一般情况下，扁锭的铣面厚度控制为8mm，扁锭表面缺陷的深度若大于8mm则会影响扁锭的成品率。

目前扁锭表面缺陷的产生是我公司铝合金扁锭成品率控制的难点，产生表面缺陷的原因很多，给分析、整改带来了很大的困扰。