3003铝合金铸轧带横向波纹原因分析及改进措施

刘春梅

(青海高等职业技术学院，青海 海东 810700)

在铸轧生产过程中，板材的表面产生的一条条横向的、有规律的、状如虎皮的斑纹叫水波纹(也叫横向波纹)。此缺陷在铸轧带上下表面均可产生，但多出现在铸轧带下表面[1]。水波纹是铸轧卷典型的表面缺陷，特别是3003合金尤为突出，水波纹严重时，在铸轧带材表面肉眼即可看见。有部分轻微水波纹时只有将带材表面经适当侵蚀(酸洗或碱洗)之后才可观察到(轻微水波纹一般不影响使用)。

1 水波纹产生原因分析

经实际生产实验所得出的结论，铸轧带材表面的水波纹产生的主要原因是：铸嘴与铸轧辊之间的弯液面氧化膜发生周期性破裂，熔体在不同的凝固条件下结晶，从而形成明暗相间的横向条纹(如果是局部作用则形成虎皮纹)[2]。所有对弯液面的稳定性造成不良影响的因素均会增加出现水波纹的几率。主要因素列举如下：

(1)铝熔体的表面张力：熔体温度不同，表面张力也不同；合金内化学元素随百分比增加，铝熔体表面张力下降。

(2)铸嘴前沿的状况：铸嘴前沿如出现破损，在铸轧板对应处会出现局部虎皮纹。

(3)铸嘴与轧辊间隙：由于辊套与辊芯、辊芯与辊颈之间同轴度的偏差，轴承间隙的存在，机架的弹性变形以及设备运行中产生的轻微震动等原因，铸轧辊与供料嘴之间有一定间隙[2]，一般为上间隙1mm，下间隙0.3～0.5mm。过大的嘴辊间隙，会影响到氧化膜的稳定性，从而出现水波纹。

(4)前箱液位高度和稳定：当前箱液位高度超过临界值，因液面高度产生的静压力会打破熔体表面氧化膜，出现周期性波纹。同时，液位高度的不稳定会出现间隔性水波纹。

(5)铸轧辊表面的状况：铸轧辊表面粗糙度不均匀、材质不均匀，表面润滑喷涂不均匀，轧辊表面与铝液的浸润性差别等因素导致弯液面不稳定，从而会导致铸轧板面出现水波纹。

(6)生产速度也是水波纹产生的原因之一。在设备高速运转的情况下，设备震动，熔体出现水波状，在急速冷却情况下结晶。

2 横向波纹处理措施

通过以上分析采取以下方式进行改善：

(1)合理控制合金成分，以3003合金为例，杂质元素最好控制在成分范围下限，前箱温度避免波动太大。

(2)铸嘴使用前，仔细检查有无破损，在铸嘴前沿刷一层氮化硼涂料，减少挂渣。生产过程中出现铸嘴局部损坏时，需停机重新立板。

(3)安装铸嘴时合理调整铸嘴与轧辊上下间隙，在保证立板后铸嘴受热膨胀，铸嘴前沿不与轧辊发生摩擦的前提下，尽量减小嘴辊间隙[3]。经过长时间的试验和工作积累，目前嘴辊间隙安装时控制在上间隙为1mm，下间隙为0.3～0.5mm比较适宜生产。

(4)在不影响板面质量的前提下，降低前箱液位，减少因静压力过大而造成的水波纹，同时在控流器安装时，位置需调整精确。

(5)采用优质辊套，合理安排轧辊磨削，火焰喷涂合理调整，确保整个辊面喷涂均匀一致。

(6)调整适当的生产速度。在保证以上其它参数不变情况下采用不同的轧制速度进行生产试验，找出最佳的轧制速度。

鉴于表面出现水波纹，以Ф1003×1900轧机为例进行试验。参数见表1。

表1 1003×1900倾斜式双驱动铸轧机参数

本次试验采用的合金为3003，铸嘴采用1级分配进行生产，铸嘴分布见图1。通过对主机速度进行调整及板厚对横向波纹进行优化。

图1 一级分配铸嘴

本次试验采用规格为1300mm的板宽为试验标准。第一次立板采用高速生产，将生产速度调整在750～950mm/min范围内波动。试验结果见表2。

表2 3003合金在不同生产速度下横向波纹出现的概率统计

根据表2可以得出结论，通过对轧机生产速度进行调整，可以有效地改善表面横波纹，稳定生产过程的动态平衡是改善横向波纹的根本措施。因铸轧的生产特性一般都会存在水波纹，不同合金水波纹严重程度不一样，也不能完全地消除。生产过程中可以通过以上工艺调整和其它辅助设施的改进来减轻水波纹。

3 结语

通过分析铸轧带材横向波纹产生的原因，找出了几种控制措施，通过控制合金中的杂质元素含量，改善铸嘴质量，合理控制铸嘴间隙，调整前箱液位，采用优质辊套，调整轧制速度等方法来有效地减少或消除铸轧带材表面横向波纹，改善产品质量。