铸轧板横向波纹产生原因及防止措施
倪时城
(南方铝业(中国)有限公司 福建省福清市 350301)
摘要 根据结晶学原理,对 680mm ×1650mm 水平双驱动铸轧机生产时铸轧板横向波纹的产生原因进行探讨,并提出防止措施。
关键词 横向波纹 涡流 铸嘴唇厚 氧化膜
C ause of C ast -rolling Strip Emerging T ransverse
W ave and W ays to Aviod It
Ni Shicheng
(Southern Aluminium Industry (China)Ltd.,Fuqing ,350301,China)
Abstract The cause of the transverse wave which emerges on the strip when 680mm ×1650mm level -double -drive caster produces cast -rolling strip ,is discussed and methods to per 2vent the wave are raised.
K eyw ords transverse wave ;eddy current ;nozzle lip thickness ;oxidation film
当冷轧压下较小时,冷轧工序仅使铸轧
板的横向波纹间距大些,不能消除波纹。
为保证板带材的表面质量,在铸轧生产中,必须尽量防止横向波纹的产生。
本文对 680mm ×1650mm 水平双驱动铸轧机生产时铸轧板横向波纹的产生原因进行探讨。
1 铸轧板横向波纹缺陷
铸轧板横向波纹是铸轧板表面的波浪状条纹(见图1)。
此缺陷在铸轧板上下表面均
图1 铸轧板横向波纹
可产生,但多出现在铸轧板下表面,随着铸速增加,波纹间距缩小,甚至横向波纹消失。
有文献指出[1]:横向波纹的金相组织结构为柱状晶和等轴晶共存。
2 产生横向波纹的原因
铸轧机是利用转动的轧辊做结晶器,将铝的铸造和热轧两项工艺合二为一的加工设备。
680mm ×1650mm 水平双驱动铸轧机的铸轧过程如图2所示。
图2 680mm ×1650mm 水平双驱动铸轧机铸轧过程
1-上流槽;2-铸嘴;3-铸轧辊;4-铸轧板;5-氧化膜
收稿日期:1997-09-10倪时城,男,1952年生,工程师
311999,Vol.27,№1轻 合 金 加 工 技 术
当铝液从铸嘴出口端面涌出与内通冷却
水的旋转铸轧辊相遇,温度急剧下降并结晶凝固。
当然铸轧辊不同的冷却强度,铝液有不同的晶核数量和不同的晶粒生长方式;涌出铸嘴出口端面的铝水流动特性也同时影响晶核的数量和晶粒生长方式。
一般说来,铸轧辊冷却强度大,铸轧板与铸轧辊又近似于单向导热,当铸嘴出口端面涌出的铝水是平稳地与铸轧辊面接触时,铝液表面凝固结晶的晶粒生长方式基本一致,此时的铸轧板组织是强烈定向被拉长的晶粒[1],铸轧板表面也显得光亮。
当铸嘴出口端面涌出的铝水是抖动地与辊面接触时,铝水的抖动(或涡流)使表面凝固层的晶体脱落,抖动程度不同,表面凝固层晶体的脱落数量不同。
若抖动剧烈时,表面凝固的晶体充分脱落,晶体生长方向杂乱无章,铸轧板表面为细小等轴晶,铸轧板不会出现横向波纹;若抖动程度仅使表面凝固的晶体部分脱落,而不足以使表面凝固的晶体充分脱落时,铸轧板的表面就会是柱状晶和等轴晶共存,铸轧板就产生了横向波纹缺陷。
铸轧时,位于铸嘴出口与铸轧辊表面间隙的铝液,形成一层氧化膜,在氧化膜表面张力作用下,将铝液包拢而不外流(见图2)。
而铸嘴出口唇部的厚度,决定了铸嘴出口与铸轧辊表面的间隙大小,也就决定了此处的氧化膜大小。
当铸嘴唇部厚度较大时,一般情况下氧化膜也较大。
包拢铝液的氧化膜毕竟不是硬壳,当前箱液面波动、铸轧机微震以及铝液的紊流等因素存在时,较大的氧化膜较易受影响而抖动,从而使铝液抖动地与辊面接触,使铝液结晶时,表面组织柱状晶和等轴晶共存,即造成铸轧板横向波纹缺陷。
铸嘴出口与铸轧辊表面之间的间隙使铝液涌出铸嘴出口时,通道突然扩大。
根据流
体力学原理可知,此间隙处会有涡流产生。
铸嘴唇部越厚,间隙越大,涡流越剧烈,铝液抖动越严重。
通道突然扩大引起的涡流,可能是产生横向波纹的主要原因。
当底下铸嘴唇部较厚时,由于重力的作用,涌出铸嘴出口的铝液往下流时,更易造成涡流,因此横向波纹更易在铸轧板下表面出现。
随着铸速的增加,铝液流速加大,涡流会更强烈,铝液的抖动频率更高,反映在铸轧板面上,横向波纹的间距更小,更密。
假如铸轧速度足够大,激烈的涡流会使铝液表面凝固的晶体充分脱落,铸轧板表面将全部为等轴晶,那么铸轧板就不会产生横向波纹。
3 防止横向波纹的措施
根据以上分析,要防止横向波纹的产生,就是要防止铸轧板表面相互存在柱状晶和等轴晶。
要么使铸轧板表面为单一方向柱状晶,要么使铸轧板表面全部为等轴晶。
要使铸轧板表面全部为等轴晶,应使铝液表面凝固的晶体充分脱落,可通过提高铝液温度和铸轧速度或降低铸轧辊冷却强度等方法来实现。
但在实际生产中,受铸轧区、轧制力等参数的限制,用这些方法会带来粘辊或热带等缺陷,甚至无法铸轧。
因此一般铸轧板面不容易得到全部等轴晶。
适当地减薄铸嘴出口唇部厚度以减轻铝液涌出铸嘴出口时的涡流与抖动程度,能够使铸轧板表面获得单一方向的柱状晶。
这可能是防止横向波纹的主要措施。
4 结 束 语
减薄铸嘴唇部厚度对铸嘴的材质提出了更高的要求。
希望国内生产铸嘴的厂家进一步提高质量,特别在铸嘴唇部,要做到强度较高,不易碎裂,并且容易与铸轧辊磨合。
参 考 文 献
1 孟庆福,董中伟。
铸轧板对板箔质量的影响。
铝加工,1996,(4):8,6
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1999,Vol.27,№1。