铸轧工艺技能培训材料

中铝瑞闽铝板带有限公司铸轧工艺技能培训铝及铝合金基本知识介绍1.1铝的性质（1）密度小：密度范围在2.63-2.85g/cm3之间，一般计算时取2.7g/cm3；（2）导电性和导热性好；（3）化学性比较活泼：主要由于铝的晶体结构为面心立方结构；（4）塑性和延伸性好，具有良好的加工性能。1.2铝合金的分类铝合金分为以下几种：1.3变形铝合金牌号表示方法采用国际四位数表示方法：第一位数：表示合金系；第二位数：在纯铝中表示受控杂质的个数；在铝合金中表示对原合金改进的次数；第三、四位数：在1×××中表示Al含量百分小数点后的最低含量；在其他系列中无特殊意义，只是为了相互区别。例如：1100合金其中“00”表示铝的含量为99.00%，1235合金其中“35”表示铝的含量为99.35%。铝合金铸造铝合金变形铝合金热处理可强化热处理不可强化纯铝：1×××Al-Mn合金：3×××Al-Mg合金：5×××Al-Cu合金：2×××Al-Si合金：4×××Al-Mg-Si合金：6×××Al-Zn合金：7×××还有其它合金元素为主的铝合金：8×××，备用系：9×××；铸轧机可生产的铝合金为：1×××、3×××、5×××、8×××熔炼部分熔炼目的：获得化学成分，温度符合要求，纯洁度高的熔体。1.1熔炼的设备熔炼的设备分为熔炼炉和保温炉（或称静置炉），蓄热式烧嘴熔炼炉如下图：我公司的熔炼炉采用是燃油火焰反射炉（０＃轻柴油），现有铸轧炉组是“黑格慕林”提供的双通道热交换（雾化空气）反射炉。炉组容量为：熔炼炉25吨，静置炉30吨。1.2熔炼炉内气氛熔炼炉内气氛：指熔炼炉内的气体组成。熔炼时炉内气氛包括空气、燃烧物及燃烧产物。炉内气氛随熔炼炉型及结构所用燃料的不同而含有不比例的H2、Q2、H2O、CO2、CO、N2、SO2、及碳氢化合物。燃油反射炉内气体：氧、二氧化碳、一氧化碳、氢水蒸气，溶解在铝合金熔体中最主要的气体是氢，铝合金在熔炼过程中易吸气（超温更为严重）和氧化，从而使铝熔体中含有大量的夹杂物。造成炉气不稳定和燃烧状态不同，炉内有大量的H2O，主要来源：再生床再生床排烟助燃熔炼炉IIIABCD大油枪I工作（A关、B开、C开、D关）大油枪II工作（A开、B关C关、D开）烟囱熔炼炉示意图炉料燃料中吸附水分（空气，燃油），此外炉气中水蒸汽含量还与环境的湿度有关，湿度越大，炉气中水蒸汽含量越多。根据铸轧实际生产情况：氢的溶解是在铝液中最易溶解的气体，其含量在所溶解的气体占90％。氢是造成铸轧及下道工序产生气孔，疏松板带，起皮的重要原因（铝合金在熔炼过程中易吸氢和氧化从而使铝熔体中含有大量的夹杂物）。减少氢含量的措施：（1）减少炉料含水量。（2）控制炉气性质（不超温，炉前准备）。（3）采用覆盖剂覆盖。（4）彻底精炼除气。常用有覆盖剂、精炼剂、清炉剂、打渣剂。覆盖剂是碱土金属氯化物。作用：（表面张力小，润湿性好）覆盖隔离铝液，减少铝液吸气和烧损。精炼剂（氟化物）作用：吸附溶解的AL2O3等夹渣，便于渣铝分离，增大净化效果（精炼，过滤）。1.3熔炼工艺流程熔炼工艺流程如下：熔炼炉的准备（烘炉、洗炉、清炉）—备料—投料—熔化（点火-停火）—（搅拌）—预分析—配料—搅拌—精炼—扒渣—转炉（1）熔炼炉准备烘炉：新、中、大修后，炉子都要按烘炉制度进行烘炉，以驱赶潮气；清炉：将炉内残留渣彻底清出炉外以保证炉膛清洁。洗炉：将残留在熔池里的不合格成分金属和炉渣清除干净以免污染其它合金。清炉：将炉内残留渣彻底清出炉外以保证炉膛清洁。在熔炼过程中出现炉渣，经过扒渣后，还会吸附在炉底和炉壁上。日积月累后占据了炉子大量地方，导致投料量的减少，大量的炉渣污染Al熔体，提高了柴油烧损能力(最不可取)，加大各种有害气体存在的可能，所以必须清炉。清炉分为冷清炉和热清炉两种。（2）备料根据工艺要求，将纯铝锭、废料、再生锭等（或电解铝水）准备在料斗（或真空包）中。炉料区分FeSiCuCaMg其余总和纯铝锭99.85%0.120.080.0050.030.030.0150.15一道红色横线99.80%0.150.100.010.030.030.020.20一道红色横线99.70%0.200.130.010.030.030.050.30二道红色坚线99.60%0.250.180.010.030.030.030.40三道红色坚线99.50%0.300.250.020.030.050.050.50四道红色坚线99.00%0.500.450.020.050.050.051.00废料根据其厚度、形状、污染程度分为一级废料、二级废料、三级废料。一级废料为立板废卷、放流块板样、废卷1.2mm以上冷轧废料，2.0mm以上冷轧切头、切尾料。适用加入高要求产品内（如BP等产品），而且按工艺要求的比例加入。废料越薄，其烧损（即损失量的百分比）越大，造渣越厉害，对产品质量不利。我公司废料标色：红色为（1235、1050合金）；绿色为（1100、8011合金）；黑色为（3003合金）；黄色为（3105合金）；蓝色为（5052、5005合金）备料时的数量必须估算准确，防止炉料太多使铝液溢出。（3）投料即将备好的料投入熔炼炉中。为减少烧损，装炉时先装小块料，后装薄板废料、大块料，最后装铝锭。（4）熔化（点火-停火）点火时间需保证铸轧过程的连续性，同时保证铝水在熔炼炉停留时间尽可能短。停火时间主要控制熔体的熔炼温度。铝的熔点为660℃，理论上铝合金的熔炼温度应在液湘线上方50~100℃，在700~750℃左右，实际上根据产品质量的要求进行具体确定熔炼温度。（5）预分析、配料预分析：即在熔炼炉两个炉门附近取样去化验。配料：根据预分析结果和产品规定的化学成分要求，进行配料计算，确定添加剂、中间合金的添加量，往熔体加添加剂、中间合金，调整熔体化学成分，以符合产品化学成分要求。铸轧所使用的添加剂一般有铁剂、铜剂、锰剂、钛剂，合金含量为75%左右。即重量2Kg的添加剂，其所含铁、铜、锰、钛只为2*0.75=1.5Kg。其余0.5Kg为助溶剂、粘结剂等。铸轧所使用的中间合金有铝硅锭、镁锭。由于添加剂、中间合金等在使用过程中存在损失现象，故存在实收率概念。实收率的计算公式为：X=（熔体重量×熔体中所增加金属元素的质量百分数/添加剂中的纯金属质量）×100%例如：熔炼炉内铝液重量20500kg，预分析成份：Fe0.11%,Si0.08%，为提高铁含量，加入Fe75添加剂20kg，再次分析成分Fe0.18%，试计算铁添加剂的实收率。X=[(20500+20)×(0.18%-0.11%)/20×75%]×100%配料计算公式为：熔体重量×熔体中所增加金属元素的质量百分数熔炼炉内20吨3003合金，预分析成份Mn0.90%，要求将锰含量提高到1.05%，应加入多少锰75。X=20000×（1.05%-0.90%）/75%（6）搅拌为了获取均匀的化学成分及加快熔化过程。现在新上熔炼炉一般利用电磁搅拌设备进行搅拌操作。（7）精炼、扒渣精炼时在熔炼炉内的精炼温度应控制在熔炼温度上限，利用惰性气体作为载体，将精炼剂通入熔体的过程。目的：除去熔体中的各种夹渣物、氢气。要求：精炼均匀、无死角。（8）转炉将熔炼炉中的铝熔体引入保温炉（或称静置炉）的过程。要求：转炉过程必须潜流（即铝水在氧化膜底部流动，不与空气接触的过程），在保证潜流的情况下，为了减少再次造渣、吸气，尽量缩短转炉时间。铸轧部分1立板操作（1）立板前准备工作A、将静置炉内的铝液温度调整至750℃±10℃（冬季取上限，夏季取下限）；B、检查流槽系统是否结合紧密，将各种立板工具放在合适位置；C、根据板宽调整石墨喷涂限位，装配好前箱热电偶；D、启动机列检查设备各部位系统是否正常（冷却水）。（2）铸嘴位置调整A、把经烧烤的铸咀组合件吊到铸轧机上，在铸嘴平台上对好位置紧固好B、将铸嘴水平位置调至适当值C、将铸嘴缓慢地移向辊缝，调整垂直和水平位置使之达到预定的铸轧区长度范围,并观察铸嘴与上下辊之间的间隙最佳状态（3）放流：A、当立板准备工作完成后，操作人员按分工进入各岗位；B、打开保温炉流眼，用铝液预热流槽及前箱，预热用的铝液通过放流槽流入渣箱；C、当前箱温度达700℃时搅拌流口箱及过滤箱，清理沉积在底部的铝渣。（4）立板（跑渣型立板）（直接立固体板）：A、立板前辊表面线速度设定（1200～1800）mm/min（根据规格厚度而定）；B、当前箱温度达720～730℃时，拔出前箱流口堵头，让铝液流入铸嘴；C、观察铝液在辊缝中分布和结晶情况，调整液面高度和铸轧速度。直至出现完整的固体板，并让铸轧带通过导向辊剪切机刀口，直至卷取机；D、用干净的棉布和砂布擦去轧辊污染痕迹；E、启动石墨喷涂系统调整喷涂行程和喷涂量；F、随着前箱温度的降低逐渐提高铸轧速度至设定值，稳定后取板型样测量厚度宽度，两边厚差，中凸度等，确定测量值合格后，开始卷取成品；G、打开除气装量，并根据不同产品添加细化钛杆；H、正常铸轧过程中，必须做好各参数记录。（5）立板注意事项总结：保温炉的温度750℃是否达到；Al液质量是否大于等于12T;过滤片是否放置正确，加温正确；除气炉的保温温度是否达到，各段的流槽的保温是否到位；工具的完备情况；渣箱，放流箱是否准备好，各流口是否已处理好；劳保的穿戴情况；各操作手与配合人员的劳保是否穿戴整齐，工作的精神可好；检查设备的运行情况，运行是否良好。每一次立板的成功，凭个人的努力是不行的，操作手与配合人员紧密合作是很重要的一环。2铸轧工艺参数的调整1.1铸轧机型铸轧机型国内常见的为水平式和倾斜式，水平式即牌坊架垂直于水平方向，倾斜式即牌坊架与垂直方向成15度。瑞闽公司的铸轧机属于倾斜式。为什么铸轧机要倾斜？原因：(1）更好控制前箱液位；（2）上下辊热传导更为均匀；（3）铸咀结构简单，不像水平式上下面长短不一致；1.2铸轧主要工艺参数铸轧主要的工艺参数有：铸轧区长度，铸轧速度，浇注温度，冷却强度和凝固瞬间的铝熔体供给所需的静压力。各工艺参数处于一个动态的平衡中。（1）铸轧区即铸嘴位置到上下轧辊中心线的距离。铸轧整个过程就在铸轧区中完成。铸轧区分为三个区：Z1是铝熔体冷却到结晶温度的冷却区域，Z2是铝熔体完成铸造过程的铸造区，Z3是两辊对铸坯进行轧制的变形区。如图所示：A、决定铸轧区长度的主要因素:（a）铸轧辊直径铸嘴开口一定时，铸轧辊直径越大，铸轧区长度也越大。（b）冷却条件及加工变形率铸轧区越长，需要传递的热量也越多。由于辊内的冷却水流量只能达到一定值，影响辊套的热交换量。因此，铸轧区长度受到限制。B、铸轧区长度计算：（a）理论计算：L≈（R*△h）1/2其中△h=(H-h)H为铸嘴总开口+嘴辊缝隙（一般为2mm）；h为辊缝值；例如：上、下轧辊辊径分别为781、783mm，WS、DS侧辊缝为6.231mm、6.225mm，铸嘴总开口为11.1mm，则铸轧区L≈（R*△h）1/2={(781+783)/2*[(11.1+2)-(6.231+6.225)/2]}1/2≈52mm例题:假设铸轧辊直径为1000mm,铸嘴内开口为7mm,铸嘴唇口厚度为2.7mm,辊缝设定6.4mm,请推导铸轧区公式并计算铸轧区长度为多少?解:H=铸嘴内开口+2*铸嘴唇厚度+嘴辊间隙h=辊缝=6.4mm△h=H-h=14.4-6.4=8mmZ2=R2-(R-1/2△h)2Z=63.2mm（b）实际测量：铸轧区L=测量长度-上下轧辊半径的平均值R，测量方法如下图所示：C、铸轧区长度的调整：通过调节铸嘴平台的水平位置（电机的转动）进行调整，调整时注意控制铸嘴板与辊面之间的间隙，防止间隙过大，造成漏铝。（2）铸轧速度指轧辊的速度。在生产中，指铸轧带坯速度（通过导出辊处的编码器测定）。应RL直尺读数指出的是，带坯速度比辊速大50-100mm/min左右。铸轧速度是最常用的一个工艺参数，与产品规格、合金、带坯厚度、中凸度、冷却水温度、前箱温度、铸轧速度、前箱液面等都有关系。铸轧不能过快，若超过铸轧区内铝水的凝固速度，铸轧带坯来不及冷却被带出辊缝，