鑄軋熔體質量的好壞,直接影響到最終產品的質量檔次,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。要實現公司以鋁箔產品為核心業務的戰略規劃,就必須要有過硬的產品作保證,改進鑄軋熔體質量,最大限度提高金屬的純潔度是關鍵。
1、氫和夾雜物的來源
影響鋁熔體質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、熔劑、耐火材料等中的水汽,鋁與水汽進行反應,經溶解、擴散存在于熔體中。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,即熔體轉注過程或操作不當造成熔體翻滾與空氣中的氧反應生成;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、現狀分析
目前公司鋁箔產品質量的水平,也正是鑄軋鋁熔體質量水平反映,和先進廠家的相比屬二流水平;在熔體凈化方面,對于生產大眾化的產品來說,基本上能滿足要求,但要使產品上檔次,生產出高質量的鋁箔,無論是在凈化工藝、設備和管理等方面都存在一定缺陷,主要體現在以下幾方面:
2.1.金屬轉注:熔煉爐至靜置爐間的金屬轉注落差較大,造渣和吸氣嚴重。
2.2.供流系統: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有發生,造致流槽燒火加熱,吸氫和金屬氧化增加。
2.3.無論是爐內(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生反應,由于吹入的氣泡較大,上浮速度快,氣泡內的氫達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,由于過慮箱內腔尺寸在使用一段時間后很難再保持原始尺寸,加之過濾片時有掉渣現像,對于生產高質量鋁箔來說,其過濾精度不易達到,穩定性也差。
2.5.操作不規范、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定一致。
2.6.除氣箱轉子轉速、氣體流量(氣泡大?。┎灰幏丁⒎€定,在線除氣不理想。
3、除氣、除渣原理
由于爐內熔化時吸氣、氧化,且在熔體轉注過程中,又會有新污染,為保證熔體成形前的質量,需對熔體進行凈化處理。
要改進熔體質量,必須要了解熔體的凈化機理;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生氣體的物質以生成氣泡,根據分壓差原理,溶于鋁熔體中的氫在壓力差的作用下,不斷向氣泡內擴散,氣泡浮出液面時,擴散到氣泡中的氫隨氣泡進入大氣中;同時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生反應,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,氬、氮等惰性氣體中常有一定量的氧和水蒸氣,精煉時在氣泡表面形成一層很致密的氧化膜,從而阻礙熔體內的氫向氣泡內擴散;吹入少量熔劑粉,就會在氣泡表面形成液態鹽膜,將氣泡表面的氧化膜破碎、吸附、溶解,加快熔體內的氫向氣泡內擴散,提高除氣效果。
d、氟冷劑和氮氣、氬氣等混合氣體精煉。少量的氟冷劑(氟里昂)能提高氮氣或氬氣的精煉效果,原因是氟里昂CCl
除氣時,要想氣泡中的氫濃度很快達到平衡,氫的擴散速度時關鍵;在相同條件下,如熔體溫度相同時,雜質少的熔體要比雜質多的熔體擴散更快,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,脫氣時間增長,脫氣效果愈好。
脫氣時間較短時,其氣泡和熔體的氫來不及達到平衡即逸出表面,增長脫氣時間有利于氫原子進一步擴散到氣泡中,增大脫氣效果。
3.3.除渣
用玻璃絲制成的過濾網,安裝在鑄軋前的流道上,靠機械阻擋作用分離較大顆粒的夾雜物。其結構簡單,制造方便。但過濾效果不穩定,只能靠網眼除去較大的夾雜,對微小夾雜無效。圖-1所示。
它們的過濾機制同為深床過濾。過濾時,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。



4、改進熔體質量的路徑和方法
根據分廠目前的現狀,從熔體凈化工藝、設備和管理上采取措施,鑄軋熔體質量的進一步改善是完全可以的,可以通過如下途徑和方法實現。
4.1.改進熔煉爐至靜置爐間熔體轉注方式,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,或控制除氣介質的流量、壓力,避免氣泡過大影響除氣效果。對于生產高質量鋁箔,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鹽膜,將氣泡表面的氧化膜破碎、吸附、溶解,加快熔體內的氫向氣泡內擴散,提高除氣效果。
b、使用CCl4:CCl4與鋁反應生成AlCl3、HCl、Cl2等活性氣體,通過物理、化學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生反應,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,同時在箱體內腔通入保護性氣體,減少吸氫和氧化。
b、優化轉速和改進轉子的出氣孔,使氣泡更細小,提高除氣效果。
c、對生產高質量鋁箔毛料,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,增加熔體中氫的擴散速度,提高在線除氣效果。
d、對生產高質量鋁箔毛料,改進除氣介質,采用氟冷劑和氬氣混合氣體代替單一惰性氣體精煉,少量的氟冷劑對環境無影響,但除氣效果顯著。
4.4.供流系統:改進流槽的保溫性,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重,明確責任,確保工藝制度的執行。
4.7.強化過慮箱的清理和更換,確保箱體內腔的形狀尺寸,保證過濾效果。
4.8.對高檔鋁箔毛料,采用專門軋機生產,過濾系統采用管式過濾;目前5#、6#、7#軋機現場位置充分,采用管式過濾裝置,可為高檔鋁箔毛料生產提供保證。
5、預期效果
通過分析,上述改進熔體質量的路徑和方法是完全可以實現的。
5.1.熔煉爐至靜止爐之間的金屬轉注,可以利用爐子大中修時進行改造。
5.2.在生產高檔鋁箔時,靜止爐內采用CCl2或氣體-熔劑是成熟和曾使用過的工藝,是可以實現的。
5.3.通過一段時間的摸索,規范倒爐溫度范圍,可以保證供流系統不用燒火加熱就能保證生產的正常進行。
5.4.對于高檔鋁箔毛料,采用專門軋機,如5#、6#、7#軋機,除氣箱采用氟冷劑-氬氣代替單純的氬氣精煉,可利用目前氣站設備實現。
5.5.管式過濾裝置,目前國內已有廠家使用,分廠5?!?/span>7#軋機場地充裕,可以安裝在線管式過濾器,專門生產高檔鋁箔毛料。
5.6.其它,如除氣箱、流槽改進、管理方面的改善都是完全可以實現的。
只要這些措施都得到實現,鑄軋熔體質量將有很大的改進,將為公司通過高精度雙零箔產品投放市場,來提升企業品牌形象和企業整體價值,重返鋁箔企業第一梯隊的發展戰略提供堅強后盾。