如何降低鑄軋立板過程中鑄嘴爆炸的幾率

李珊

【摘 要】闡述分析了鑄軋立板過程鑄嘴爆炸的產(chǎn)生原因，通過優(yōu)化立板操作、降低鑄嘴含水量、減小輥面濕度等一系列措施，降低鑄軋立板過程鑄嘴爆炸的幾率。

【關鍵詞】立板；鑄嘴爆炸；鑄嘴板；鑄軋輥

0.前言

在連續(xù)鑄軋生產(chǎn)中，立板是生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鋁板坯的關鍵，立板的好壞直接影響到鋁板坯的內(nèi)部組織和表面質(zhì)量。在立板過程中，經(jīng)常在立板跑渣或出板一段時間后，鑄嘴位置發(fā)生爆炸，未凝固的鋁液飛濺，造成鑄嘴板唇口損壞、掛渣、氧化膜上翻、內(nèi)腔堵塊、鋁液飛濺到嘴輥間隙，使的鑄軋過程中止，增加了生產(chǎn)成本。

針對鑄嘴爆炸問題，我公司先后采取過鑄嘴板表面打孔、遠紅外線烘烤鑄嘴板、退火爐高溫長時間烘烤鑄嘴板等措施，取得了一定的效果，但每年到雨季時期，鑄嘴爆炸現(xiàn)象仍經(jīng)常發(fā)生。

1.鑄嘴爆炸的產(chǎn)生原因

鑄嘴爆炸是指鑄軋立板過程中，鑄軋區(qū)或鑄嘴中的氣體瞬間從鋁液中逸出的現(xiàn)象。鑄嘴爆炸主要有兩種形式，一種向輥縫方向爆炸，另一種向嘴輥間隙爆炸。

向輥縫方向的鑄嘴爆炸主要出現(xiàn)在立板放流瞬間，高溫鋁液自喂料管流出接觸到含水高的鑄嘴板、潮濕輥面，水分瞬間汽化，體積擴大上千倍形成水蒸氣團，突破鑄嘴內(nèi)腔或鑄嘴唇口附近的鋁液前沿薄弱處瞬間逸出，產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象。

鋁液中的小氣泡在鑄造區(qū)及唇口位置不斷聚集，形成具有一定壓力的大氣泡，大氣泡逸出的方式有兩種，第一種為大氣泡突破嘴輥間隙間鋁液、氧化膜張力從嘴輥間隙逸出，引起爆炸，第二種為大氣泡內(nèi)部壓力大于鑄嘴板的粘結力，使的鑄嘴板損壞逸出，引起爆炸。

從以上原因分析可以看出，鑄嘴爆炸主要由于水分汽化、氣體聚集后無法及時從鑄嘴內(nèi)腔和鑄造區(qū)排出造成。

2.鑄嘴爆炸的影響因素

2.1鑄嘴的影響

鑄嘴影響主要包括鑄嘴板含水量和鑄嘴各接縫膠水的影響。

鑄嘴板材料的制作工藝是干燥定型、硅溶膠浸泡、中溫焙燒、粗磨、再浸泡、高溫焙燒（700℃左右）、精磨、定尺，最后在鑄嘴板表面涂上一層滑石粉，因此鑄嘴板不可避免的含有一定量的水分。

鑄嘴從烘干箱內(nèi)吊出時，表面溫度在80-90℃之間，停留1小時后略高于室溫，若長時間放置于空氣中，特別是潮濕空氣中，鑄嘴板表面冷卻，空氣中的水分在鑄嘴板表面冷凝，使鑄嘴板二次吸潮。

鑄嘴在制作過程中，為保證各接縫的密封性，需在接縫間涂膠水，膠水遇高溫鋁液后，燃燒產(chǎn)生黃色氣體，殘留在鑄嘴內(nèi)腔。

2.2潮濕輥面的影響

立板輥面上石墨階段，若噴槍噴涂石墨量大，由于石墨乳液中的水分無法及時揮發(fā)，將在輥面形成大面積細小水珠，甚至形成成串水滴。當空氣濕度大，遇低溫輥面，也容易產(chǎn)生類似現(xiàn)象。

立板跑渣時，潮濕的輥面遇高溫鋁液時，水分被瞬間汽化急劇膨脹，容易發(fā)生沿輥縫方向的向前爆炸。由于立板跑渣過程中，輥面升溫慢，汽化后的大量水蒸氣遇軋輥再次冷凝成細小水珠，易滴在嘴輥間隙間的唇口處，增加鑄嘴唇口的含水量。

2.3鋁液含氣量的影響

立板過程中，由于液化氣燃燒生成產(chǎn)物中含有大量水汽，同時液化氣在壓縮空氣的作用下進行燃燒，壓縮空氣不斷的將流槽鋁液表面的氧化膜吹破，加速了空氣中的水分與鋁液的反應速度，使得鋁液中氫含量大幅增加。生產(chǎn)實踐中，多次在使用液化氣烘烤切換過濾片后3-4小時，在前箱進行測氫，發(fā)現(xiàn)前箱氫含量普遍升高到0.160ml/100gAl，最高可達0.180ml/100gAl，表明液化氣加熱對鋁液氫含量影響很大。

鋁液中的[H]在鑄嘴內(nèi)腔時，一方面鋁液中[H]濃度高，形成了H2，另一方面在鑄軋區(qū)凝固過程中，隨著溫度的降低，鋁液中富含的[H]從鋁液析出，形成了H2，這兩方面使得鑄造區(qū)內(nèi)形成許多小氣泡，逐漸聚合呈大氣泡，引起爆炸。

2.4帶材寬度的影響

通過對鑄嘴板進行高溫長時間烘烤，可加快水分揮發(fā)，降低鑄嘴板的含水量。窄板立板時，由于鑄嘴內(nèi)腔或者鑄造區(qū)內(nèi)氣泡更容易集合在一起，同時立板跑渣瞬間前箱壓力容易偏高，使得鑄嘴爆炸幾率加大。2011年1-6月份寬窄板的鑄嘴爆炸進行了統(tǒng)計，窄板立板鑄嘴爆炸占總爆炸次數(shù)的64%，寬板立板鑄嘴爆炸占36%。

3.采取措施

從以上影響因素的分析可以看出，鑄嘴爆炸主要由于鑄嘴板含水量高、輥面潮濕、鋁液含氣量高、帶材寬度等有關，任何有利于減輕水分汽化、氣體聚集、引導氣體逸出的措施，均可減少鑄嘴爆炸幾率。

3.1減少鑄嘴含水量

采取退火爐高溫長時間烘烤，可有效的減少鑄嘴板含水量，對經(jīng)過高溫烘烤和未經(jīng)高溫烘烤的鑄嘴板進行了澆鋁水試驗， 經(jīng)過高溫烘烤的鑄嘴板遇高溫鋁液時無氣泡產(chǎn)生或有少量氣泡產(chǎn)生，而未經(jīng)高溫烘烤后的鑄嘴板則會產(chǎn)生大尺寸氣泡。對剛從烘干箱取出和在空氣中停留一段時間冷卻后的鑄嘴板進行對比，也可得出相同的結論。

因此，對鑄嘴板進行退火爐高溫長時間烘烤，保證鑄嘴裝配后在烘干箱的時間，可有效的減少鑄嘴含水量，同時在操作上應盡量縮短鑄嘴從烤箱吊出到放流立板時間，最好不超過1小時。

3.2減小鑄軋輥輥面濕度

（1）停機后立即關閉冷卻水泵，使輥面始終高于室溫，有效避免了空氣中水分在輥面凝結，同時加快了上石墨時水分的揮發(fā)速度。

（2）在立板輥面上石墨階段，增加石墨與水的配比濃度，加大噴槍霧化量，使輥面的水分能及時自然揮發(fā)；

3.3減小放流鋁液中的含氣量

在立板放流前，使用液化氣槍充分預熱流槽系統(tǒng)，使用加熱器對過濾片進行輔助加熱，可縮短放流過程中液化氣對放流鋁液的加熱時間。

在立板放流過程中，開啟除氣爐到正常工作狀態(tài)，對鋁液進行預除氣，可大幅降低鋁液中的氫含量。

3.4優(yōu)化立板過程的操作

（1）跑渣過程控制。窄板立板時跑渣速度應比寬板高些，設定在1600-1700mm/min之間，窄板立板時跑渣溫度比寬板高些，溫度控制在725℃以上。跑渣時間盡量加長，使鑄嘴腔內(nèi)的氣體盡量逸出。

（2）出板過程控制。

立板出板后讓板面處于持續(xù)熱帶狀態(tài)，有利于鑄嘴內(nèi)腔或鑄造區(qū)內(nèi)的小氣泡持續(xù)少量的從熱帶處逸出，降低鑄嘴爆炸的幾率。從多年生產(chǎn)實踐證明，新輥均不會發(fā)生鑄嘴爆炸，主要由于新輥輥面粗糙，輥面含有少量油污、石墨等雜質(zhì)，傳熱不佳，整個板面容易長時間產(chǎn)生熱帶。

因此，在實際生產(chǎn)操作中，可采取如下措施讓板面處于熱帶狀態(tài)：增加立板前輥面石墨覆蓋厚度；保持較高的出板速度和溫度，如出板速度略低于正常生產(chǎn)速度，出板溫度控制在710-715℃；出板降速的時候相應降低前箱液面，讓邊部呈輕微縮邊狀態(tài)；出板過程觀察固體帶坯邊部是否呈鋸齒形，若呈鋸齒形說明，鑄嘴內(nèi)腔或鑄造區(qū)含氣量仍過多，需繼續(xù)保持熱帶。

3.5實施效果

為驗證上述預防鑄嘴爆炸措施的有效性，對2011年1-6月立板過程鑄嘴爆炸次數(shù)進行統(tǒng)計，鑄嘴爆炸次數(shù)為5次，低于平均值10.5次/班，證明上述措施對降低鑄嘴爆炸次數(shù)是有效的4.結語

降低立板過程鑄嘴爆炸的幾率，對于降低生產(chǎn)成本，提高鑄軋板坯的內(nèi)部組織、表面質(zhì)量，保證操作人員的安全上，有著重要的作用。作者依據(jù)多年生產(chǎn)經(jīng)驗，對預防鑄嘴爆炸的措施的總結：

（1）采取退火爐高溫長時間烘烤鑄嘴板，盡量縮短鑄嘴從烤箱吊出到放流立板時間，可有效減少鑄嘴含水量。

（2）停機后立即關閉冷卻水泵，增加石墨與水的配比濃度，加大噴槍霧化量，可減小鑄軋輥輥面濕度。

（3）立板放流前，充分預熱流槽系統(tǒng)，立板放流過程中，除氣爐進行預除氣。

（4）根據(jù)板寬，選擇適當?shù)呐茉鼫囟?、跑渣速度；盡量延長跑渣時間；提高出板速度，讓板面保持持續(xù)熱帶狀態(tài)。

【參考文獻】

[1]肖亞慶.鋁加工技術實用手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.