高通量連鑄連軋鋁合金熔體夾雜物的研究.pdf

1、高通量連鑄連軋鋁合金生產(chǎn)工藝采用電解鋁液直接配備合金溶液，隨后通過雙鋼帶連鑄機和熱三連軋機，直接成型為2mm~8mm的坯料，熔體的流通量能夠達到50t/h。但是電解鋁液中夾雜物較多，直接會影響所生長板材的力學(xué)性能，同時還會加劇高通量連鑄連軋鋁合金生產(chǎn)過程中鑄嘴堵塞的發(fā)生。力學(xué)性能作為產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)，鑄嘴作為直接把熔體送入雙鋼帶連鑄機的主要部件，均會影響工藝的生產(chǎn)效率。因此研究高通量連鑄連軋鋁合金熔體內(nèi)夾雜物的變化規(guī)律以及夾雜物對高通

2、量連鑄連軋工藝及產(chǎn)品性能的影響十分重要。
　　本文分別采用IPP金相定量分析法、Prefil-Footprinter法、PoDFA法、掃描電鏡及能譜分析對比研究了AA8011、AA5754兩種鋁合金熔體在凈化處理過程中，熔體內(nèi)夾雜物的形貌、種類和尺寸分布規(guī)律變化，分析了高含量合金元素對夾雜物的影響。研究了夾雜物對高通量連鑄連軋 A8011鋁合金鑄嘴堵塞的影響及對 AA5754連鑄連軋板材性能的影響。同時考察了 IPP金相定量分析法

3、、Prefil-Footprinter法和PoDFA技術(shù)三種夾雜物定量分析方法在實際工業(yè)生產(chǎn)中的實用性。
　　通過對高通量連鑄連軋鋁合金熔體內(nèi)夾雜物形貌及種類分析表明，AA8011鋁合金熔體內(nèi)夾雜物主要是氧化膜、碳化物、細(xì)化劑（TiB2）顆粒和鹵化物鹽類；高合金元素的AA5754鋁合金熔體還含有氧化鎂和尖晶石（MgAl2O4）組成含鎂氧化物，這些夾雜物尺寸均大于AA8011鋁合金熔體中夾雜物尺寸。Al-5Ti-B細(xì)化劑的加入，使得

4、鋁合金熔體中夾雜物種類增加。但經(jīng)過不同的連續(xù)凈化工藝處理，夾雜物種類逐漸減少，夾雜物形貌均由原來團聚形成多刺、無規(guī)則形狀，逐漸變得形貌圓滑、形狀規(guī)則、分布均勻。在鑄造前AA8011鋁合金熔體中剩余夾雜物主要為尺寸小于5μm的Al4C3，而AA5754鋁合金熔體還含有一些尺寸在10~20μm，形貌圓滑的含鎂氧化物。
　　通過對AA8011和AA5754兩種鋁合金熔體中夾雜物含量在連續(xù)凈化過程演變規(guī)律分析表明，熔體中夾雜物含量（夾雜物

5、面積比）隨著在線凈化工藝的處理，夾雜物含量均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。但是合金元素，特別是Mg元素的存在使得熔體內(nèi)夾雜物含量明顯增加，尺寸增大。在對應(yīng)位置處，高通量連鑄連軋AA5754鋁合金熔體中夾雜物含量是AA8011鋁合金熔體內(nèi)的2~3倍，尺寸也是AA8011鋁合金熔體中夾雜物尺寸的5~6倍。尺寸較小的夾雜物能夠通過SNIF除氣凈化處理除去，泡沫陶瓷過濾器對兩種合金熔體內(nèi)尺寸較大的夾雜物均有很好的過濾效果。但深床過濾器對 AA5754鋁合

6、金熔體的凈化效果不如對AA8011鋁合金熔體的凈化效果，因此在工業(yè)生產(chǎn)中根據(jù)生產(chǎn)合金種類的不同，來調(diào)整深床過濾器的使用。
　　利用 IPP金相定量分析法、Prefil-Footprinter法和 PoDFA法對 AA8011和AA5754兩種鋁合金熔體內(nèi)夾雜物進行定量分析表明，金相分析法和Prefil-Footprinter、PoDFA法的結(jié)果有很好的一致性。由于 AA8011鋁合金熔體內(nèi)夾雜物種類較少，使PoDFA法的計算方法進

7、行計算意義不大，必要時可以作為Prefil-Footprinter法的驗證。
　　通過對高通量連鑄連軋AA8011鑄嘴堵塞機理研究，在堵塞的鑄嘴型腔內(nèi)的結(jié)瘤物由三層結(jié)構(gòu)組成：反應(yīng)層、掛渣層和金屬層。尺寸小于3μm的夾雜物一般情況下對合金產(chǎn)品的性能影響不大，但是會加劇鑄嘴掛渣，造成鑄嘴堵塞，降低高通量連鑄連軋鋁合金產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟成本。同時由于高通量連鑄連軋工藝特點，這些尺寸較小的夾雜物會在鑄造過程容易聚集在一起，造成鑄板的