铝合金铸轧工艺研究

摘  要：铝合金是一种性能非常优异的材料，在诸多领域得到广泛应用。铸轧是铝合金生产中的重要工艺，对该工艺加以了解和掌握，有助于提高铝合金的生产效率及质量。文章从铝合金及铸轧的特点分析入手，在此基础上，论述了铝合金铸轧工艺的操作要点。

关键词：铝合金;铸轧;工艺

1铝合金及铸轧的特点

铝合金是一种以铝作为基材，添加其他金属元素形成的合金，归属于轻金属材料的范畴。铝合金的比强度和比刚度较高，具有良好的铸造性、塑性、导电和导热等性能，耐腐蚀，可焊接，应用领域非常广泛。铸轧通常是指无锭轧制，也被称之为连续铸轧，是液态金属直接轧制成型的工艺。该工艺在铝合金生产中的应用较为广泛，节能是铸轧工艺较为突出的特点，通过铸轧生产铝带可以降低30-50%左右的能耗，节能效果非常显著。

2铝合金铸轧工艺的操作要点

2.1铸轧参数

2.1.1优选机型

铝合金铸轧工艺中，铸轧机的选择较为重要，直接关系到生产效率和质量。目前，常用的铸轧机有以下两种形式，一种是水平式，另一种是倾斜式，前者的牌坊架与水平方向相垂直，后者的牌坊架与垂直方向成15°角^[1]。倾斜式铸轧机能够对前箱液位进行有效地控制，铸嘴的结构更加简单，上下辊热传导的均匀性更好。因此，在铝合金铸轧中，可将倾斜式铸轧机作为首选。

2.1.2工艺参数

铝合金铸轧中，工艺参数的确定是关键环节，若是某个参数设置的不合理，则会对铸轧效率和质量造成影响。因此，必须确保所有工艺参数的合理性。

①铸轧区长度。铸轧区具体是指铸嘴与上下辊中心线之间的距离，铝合金的铸轧过程在该区域内完成。可以将铸轧区细分为三个区域，即冷却区、铸造区和变形区。决定铸轧区长度的因素包括轧辊直径、冷却条件、加工变形率。正常情况下，轧辊的直径与铸轧区长度成正比，即直径越大、长度越长;当铸轧区的长度比较长时，所需传递的热量会随之增多，因轧辊内冷却水流量无法超过限定值，从而使铸轧区的长度受限。为使铸轧区的长度满足铝合金的生产需要，可采取如下方法进行调整：对铸嘴平台的水平位置进行调节，控制好铸嘴板与轧辊面的间隙，确保间隙在允许范围内。如果间隙过大，则可能出现漏铝的现象。

②铸轧速度。铝合金铸轧工艺的铸轧速度即轧辊的速度，这是一个比较重要的参数。如果铸轧速度过快，那么可能会引起断带等问题;若是铸轧速度过慢，则会造成铸嘴堵塞。为使铸轧速度趋于合理，应当采取点动的方法，对铸轧速度进行升降操作，并控制好前箱液面的高度，避免液面出现剧烈波动撑开塌边。

③冷却强度。铝合金铸轧中的冷却强度通常都是用冷却水温度进行量化，冷却系统是控制冷却水温度的关键。冷却水的温度与辊径和铝合金产品的宽度有关，即辊径大、产品宽，冷却水温度低。在生产过程中，冷却水的温度不宜过高，以免粘辊，影响轧制，也不宜过低，否则容易产生石墨条纹。通过对辊面温度的测量，能够确定出最为适宜的冷却水温度。

④前箱温度。铝合金铸軋过程中，前箱温度指箱内的熔体温度，也被称之为浇注温度，该温度稳定与否，直接关系到铝带坯晶粒度的均匀性。实际生产中，前箱内熔体的最佳温度为685-695℃^[2]。

⑤前箱液面高度。在确保铸嘴板与轧辊面间铝熔体氧化膜不被破坏的情况下，前箱的液面越高越好，这样能够获得更加致密的组织。前箱液面过低，容易形成裂纹，并且还可能引起铸嘴堵塞;液面过高，会造成氧化膜黑皮。所以必须确保液面高度适宜。

2.2铸轧操作

2.2.1润滑

在铝合金铸轧生产中，铝会以液态的形式与轧辊表面发生接触，当铝液冷却凝固后形成的铝带坯很容易与轧辊表面之间发生粘连。为避免这一问题的发生，需要对轧辊表面进行润滑。可以选择的润滑方式有两种，一种是火焰喷涂，另一种是石墨喷涂。由于前者以液化气为燃料产生火焰，所以在润滑时会生成炭灰。而后者则是通过对石墨进行吸附产生润滑效果，可将石墨喷涂作为铸轧润滑的首选方式。石墨量与喷涂量成正比，通过对压缩空气的调整，能达到调节喷涂量的目的。需要特别注意的是，实操中在开启石墨喷涂时，必须先打开压缩空气，然后再开石墨。

2.2.2板形控制

常见的铝合金铸轧板形有以下几种：正常板形、二肋厚、楔形板。铸轧坯料板形的主要评价指标包括：两个边的厚度差、中凸度、纵向厚差以及同板差等。板形的测量方法是在每块板中点向两侧每间隔10cm取一点，距离两边5.0cm各取一点，以此作为测量点，两边第一点与第二点间的距离应当不超过10cm。板形的具体控制规则如下：取周长样时，应当连续剪切12-14块，宽度为20-30cm的样板，并保证总长度不小于轧辊的周长。随后按照剪切的顺利，在样板进行编号，样板表面必须平整，变形的样板不得用于检测。板宽在1.5m以上的铝合金产品，铸轧板中凸度应当控制在0-0.7%之间;板宽在1.5m以下的铝合金产品，铸轧板中凸度应当控制在0.2-0.8%之间，两边的厚度差应≤0.04mm，最大纵向厚度差应不超过板厚的1.5%^[3]。

2.2.3板形的调整方法

铝合金铸轧板的板形可以通过如下方法进行调整：①以在线的方式对两侧的预载力进行调整，该方法适合于微调，幅度在0.03mm以内，一般每10t=0.01mm左右。②对于两边厚度差在0.03mm以上的板形，可以采用调整楔块的方法，在调整前应适当降低预载力，但不宜降得过低，以免造成漏铝，随后对牌坊架两侧的楔块摇杆进行调整，每调整一个行程，厚度会发生0.01mm左右的变化。同时，轧辊缝减小，板的厚度也会随之减小。

3结论

综上所述，铝合金铸轧是一项较为复杂的工艺，在铝合金产品生产中具有不可替代的作用。为提高铝合金的生产效率和产品质量，应当对铸轧工艺加以了解和掌握，优选机型、明确工艺参数，并对铸轧操作进行有效控制。未来一段时期，应当加大对铸轧工艺的研究力度，对现有的技术进行持续改进和完善，从而使该工艺更好地为铝合金生产服务。

参考文献

[1]  黄利，黄光杰，吴晓东，曹玲飞，李佳.预处理工艺对双辊铸轧3003铝合金再结晶行为的影响[J].材料工程，2019（4）：76-78.

[2]  陈博文，杜新伟.铸轧法3104铝合金生产工艺控制要点浅析[J].世界有色金属，2019（6）：56-58.

[3]  唐正洪，梁鲁清.药箔用8011铝合金铸轧板的缺陷分析及质量控制[J].铝加工，2018（10）：109-111.

作者简介：张海平，男，1988年10月生。