鋁合金鑄軋卷裂邊原因分析與對(duì)策解析

徐順成

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提升，鋁合金生產(chǎn)在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用越來越顯著，如何解決鋁合金生產(chǎn)中存在的問題，不斷提升鋁合金的質(zhì)量，成了當(dāng)前技術(shù)人員共同關(guān)注的話題。在當(dāng)前鋁合金生產(chǎn)中，最常見的一個(gè)缺陷就是鑄軋卷裂邊問題，這會(huì)極大影響鋁合金的質(zhì)量，不利于我國工業(yè)化水平的提升。因此，應(yīng)該對(duì)鋁合金鑄軋卷裂邊缺陷進(jìn)行分析，找到缺陷產(chǎn)生的原因，不斷完善鋁合金生產(chǎn)工藝。本文將通過結(jié)合實(shí)例，分析鋁合金鑄軋卷裂邊原因，并提出鋁合金鑄軋卷裂邊的解決對(duì)策，為鋁合金生產(chǎn)提供建議。

【關(guān)鍵詞】鋁合金；鑄軋卷裂邊；原因；對(duì)策

在鋁箔坯料的生產(chǎn)過程中往往采用鑄軋法，這就會(huì)使得生產(chǎn)過程更加高效，也能夠起到節(jié)能減排的作用，成為當(dāng)前鋁合金生產(chǎn)中的重要工藝方法。鑄軋法相較于熱軋法而言，沒有預(yù)熱、銑面和熱軋等坯料生產(chǎn)工藝流程，鑄軋板坯枝晶由于激冷的存在，導(dǎo)致其間距較小，金屬間化合物細(xì)小，在箔材坯料生產(chǎn)中具有很大的優(yōu)勢(shì)。在鋁合金生產(chǎn)的過程中，鑄軋法受到廣泛歡迎，成為保障加工企業(yè)生產(chǎn)效益的重要工藝。但是，在應(yīng)用鑄軋法生產(chǎn)箔材坯料的過程中，也會(huì)存在一定的問題，限制工藝方法的正常使用，鑄軋卷裂邊就是其中存在的一個(gè)關(guān)鍵問題。在鑄軋帶材的后續(xù)生產(chǎn)過程中，極容易受到鑄軋卷裂邊的影響，在拉、壓應(yīng)力的作用下邊部會(huì)出現(xiàn)裂邊范圍增大的狀況。因此，應(yīng)該對(duì)鑄軋卷裂邊問題進(jìn)行有效控制，保障鋁合金生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

一、缺陷觀察及統(tǒng)計(jì)

在某企業(yè)的鋁合金生產(chǎn)過程中，Φ1003mm×1850mm是其鑄軋機(jī)的規(guī)格，62mm-65mm是鑄軋區(qū)的范圍，耳子倒角為45°。通過觀察起生產(chǎn)過程可以發(fā)現(xiàn)，在1100、3003和8011鋁合金鑄軋坯料中出現(xiàn)了裂邊的問題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)質(zhì)量和效率的提升。因此，應(yīng)該統(tǒng)計(jì)1100、3003和8011鋁合金鑄軋坯料的裂邊情況，這將有助于對(duì)裂邊原因進(jìn)行深入分析，也有利于根據(jù)缺陷狀況提出具有針對(duì)性的解決措施【1】。

通過統(tǒng)計(jì)能夠發(fā)現(xiàn)，大裂邊的狀況容易出現(xiàn)在8011鋁合金鑄軋坯料中，約占總?cè)毕莸?2.5%；在3003鋁合金鑄軋坯料中，出現(xiàn)大裂邊和小于10mm裂邊的概率基本一致，約占總?cè)毕莸?5.7%；在1100鋁合金鑄軋坯料中，沒有大裂邊缺陷出現(xiàn)，最容易出現(xiàn)尺寸小于8mm的裂邊，約占總?cè)毕莸?2.5%。

二、鋁合金鑄軋卷裂邊原因分析

由邊緣向內(nèi)部延伸并具有一定間距的橫向裂邊，是在鋁合金鑄軋卷中最常出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，這也是影響生產(chǎn)效率與安全的關(guān)鍵問題，技術(shù)人員應(yīng)該在平時(shí)的工作中加強(qiáng)缺陷的觀察與分析，這將有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的不斷優(yōu)化。在鋁合金鑄軋帶材的生產(chǎn)中有明確規(guī)定，雖然可以允許有工藝裂邊的存在，但是不能夠出現(xiàn)影響使用的邊部缺損。在不同公司的鋁合金生產(chǎn)過程中，對(duì)于裂邊尺寸的要求也不盡相同。先進(jìn)的鋁業(yè)公司對(duì)于裂邊尺寸的要求較為嚴(yán)格，一般將鋁合金鑄軋卷工藝裂邊控制在7mm以下；有的鋁業(yè)公司會(huì)將鑄軋帶材分為優(yōu)等品和合格品，一般鋁合金鑄軋卷工藝裂邊在8mm以下屬于優(yōu)等品，在15mm以下屬于合格品，也有的公司將鋁合金鑄軋卷工藝裂邊在10mm以下的視為優(yōu)等品；另外，還有的鋁業(yè)公司規(guī)定鋁合金鑄軋卷工藝裂邊在20mm以下的屬于合格品，在12mm以下的屬于優(yōu)等品。

在冷軋的過程中，情況較為嚴(yán)重的鑄軋卷裂邊會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)展，甚至有可能導(dǎo)致斷帶現(xiàn)象的出現(xiàn)，不但會(huì)影響箔材坯料的生產(chǎn)效率，也存在一定的安全威脅。在鑄軋區(qū)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥對(duì)液態(tài)金屬進(jìn)行冷卻，鑄和軋過程在很短時(shí)間內(nèi)完成。軋輥表面和金屬表面的粘合程度較高，出現(xiàn)軋件變薄的狀況，變形狀況就會(huì)由于金屬表面和內(nèi)層受到剪切力與壓力而出現(xiàn)，并向凝固硬殼內(nèi)擴(kuò)展。剪切力大于剪切強(qiáng)度時(shí)，斷裂的現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)在薄弱部位，并在作用力下不斷擴(kuò)展。兩側(cè)面向前的拉應(yīng)力和耳子施加于斷面的向后摩擦應(yīng)力，是變形區(qū)邊部金屬受到的主要作用力，這就會(huì)導(dǎo)致裂紋在邊部出現(xiàn)【2】。

三、鋁合金鑄軋卷裂邊解決對(duì)策

通過對(duì)鋁合金鑄軋卷裂邊原因的分析可以看出，變形量較大和耳子摩擦力較大是其中存在的主要問題，因此在采取相應(yīng)解決措施的過程中，也應(yīng)該著重解決上述兩個(gè)問題，不斷減少鋁合金鑄軋卷裂邊狀況，保障箔材坯料生產(chǎn)的質(zhì)量。首先，應(yīng)該對(duì)于變形產(chǎn)生的剪切力進(jìn)行有效控制，也就是減小變形量。通過采用縮小鑄軋區(qū)長度的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)軋制區(qū)高度的降低，從而有效實(shí)現(xiàn)變形量的減小，避免出現(xiàn)鋁合金鑄軋卷裂邊的狀況。不同的鑄軋區(qū)長度應(yīng)該應(yīng)用在不同合金的生產(chǎn)過程中，這將有助于提升產(chǎn)品質(zhì)量。其次，應(yīng)該對(duì)于耳子的摩擦力進(jìn)行有效控制。流線型弧度的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)摩擦力的減小，耳子的流線應(yīng)該根據(jù)合金寬展的差異進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免耳子受到過大的摩擦力導(dǎo)致鋁合金鑄軋卷裂邊情況的出現(xiàn)。雖然減小鑄軋區(qū)的范圍會(huì)對(duì)鋁合金鑄軋卷裂邊狀況起到改善作用，但是也不能給完全避免鋁合金鑄軋卷裂邊的出現(xiàn)【3】。因此，應(yīng)該對(duì)耳子的形狀進(jìn)行不斷完善。外部應(yīng)力和內(nèi)部剪切應(yīng)力，是鋁合金鑄軋卷裂邊的主要原因，而造成外部應(yīng)力的主要因素就是耳子和鑄軋卷邊部的摩擦力。耳子的直線開角會(huì)導(dǎo)致摩擦力增大的狀況，因此應(yīng)該將直線開角改為流線開角，以減小耳子和鑄軋卷邊部的摩擦力，能夠有效降低外部應(yīng)力，解決了鋁合金鑄軋卷裂邊問題。

采用上述鋁合金鑄軋卷裂邊解決方法之后，設(shè)置1100鋁合金鑄軋坯料的鑄軋區(qū)長度為60-62mm，設(shè)置3003鋁合金鑄軋坯料的鑄軋區(qū)長度為56-58mm，設(shè)置8011鋁合金鑄軋坯料的鑄軋區(qū)長度為58-60mm。在1100、3003和8011鋁合金鑄軋坯料中均未發(fā)現(xiàn)大裂邊的現(xiàn)象。在1100鋁合金鑄軋坯料中出現(xiàn)不大于10mm裂邊的概率降低到了10%；在3003鋁合金鑄軋坯料中出現(xiàn)不大于10mm裂邊的概率降低到了20%，在8011鋁合金鑄軋坯料中出現(xiàn)不大于10mm裂邊的概率降低到了40%。通過上述統(tǒng)計(jì)能夠發(fā)現(xiàn)，減小鑄軋區(qū)尺寸和耳子采用流線開角的形式，極大地降低了鋁合金鑄軋卷裂邊的情況，提升了產(chǎn)品的合格率，能夠?yàn)樯a(chǎn)效益的提升奠定基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

在鑄軋的過程中，鋁合金鑄軋卷裂邊的問題會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全性造成嚴(yán)重影響，其中耳子的摩擦力和鑄軋區(qū)尺寸，是造成鋁合金鑄軋卷裂邊的主要因素。因此，在解決鋁合金鑄軋卷裂邊問題的過程中，也應(yīng)該從這兩個(gè)方面入手。不同的鑄軋區(qū)應(yīng)該應(yīng)用于不同合金的生產(chǎn)過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)剪切應(yīng)力的降低；流線開角的形式代替原來耳子直線開角的形式，能夠有效降低摩擦力。通過上述兩個(gè)方面的改進(jìn)，能夠有效減少鋁合金鑄軋卷裂邊狀況，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]飛尚才，夏杰，多杰.鑄軋鋁合金裂邊缺陷產(chǎn)生原因及改進(jìn)措施[J].鋁加工，2017（04）：31-33.

[2]飛尚才，蔣小霞，馬世輝，劉春梅，關(guān)婷婷.鋁合金鑄軋卷裂邊原因分析與對(duì)策[J].輕合金加工技術(shù)，2016，44（10）：24-25+64.

[3]李平，張雨平.減小鋁合金鑄軋卷裂邊的措施[J].輕合金加工技術(shù)，2009，37（05）：7-8+23.