高比例電解鋁液鑄軋板坯穩(wěn)定生產(chǎn)的實踐

陳 峰

（天成彩鋁有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

目前國內(nèi)新建的鑄軋生產(chǎn)線都愿意布局在電解鋁廠的周圍，一方面是想利用電解鋁液的熱量，來達(dá)到降低能耗成本的目的，另一方面電解鋁企業(yè)也希望通過這種合作來降低自身成本、延伸產(chǎn)業(yè)鏈。這種合作共贏的方式符合國家和地方政府對于節(jié)能降耗和發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)濟(jì)的政策。由于電解鋁液中攜帶的雜質(zhì)太多，因此給鑄軋線的穩(wěn)定生產(chǎn)帶來較大困難，最大的困難是生產(chǎn)周期明顯偏短，因此鋁加工企業(yè)為了使生產(chǎn)周期穩(wěn)定，常常被迫減少鋁液使用量，最高使用比例也保持在65%以下，本文主要研究電解鋁液使用量＞85%的狀態(tài)下，如何使得生產(chǎn)周期達(dá)到正常水平。

1 鑄軋生產(chǎn)方式

1.1 雙輥式連續(xù)鑄軋生產(chǎn)原理

鑄軋過程就是鋁液通過鑄嘴進(jìn)入到鑄軋區(qū)時（見圖1），立即與兩個轉(zhuǎn)動的鑄軋輥相遇，熱量不斷從輥面?zhèn)鬟f到輥芯中的水循環(huán)系統(tǒng)，附著在軋輥表面的鋁液溫度急劇下降，在鑄軋輥表面被冷卻、結(jié)晶、凝固。隨著鑄軋輥的不斷轉(zhuǎn)動，晶體不斷向液體中生長，凝固層隨之增厚。鋁液與兩個鑄軋輥基本同時接觸，同時結(jié)晶，其結(jié)晶過程和條件相同，形成凝固層的速度和厚度相同，當(dāng)兩側(cè)凝固層厚度隨著鑄軋輥的轉(zhuǎn)動逐漸增加，并在兩個鑄軋輥中心線以下相遇時，即完成了鑄造過程，并隨之受到這兩個鑄軋輥對其凝固組織的軋制作用，并給以一定的軋制加工率。使鋁液被連續(xù)鑄造、軋制成板坯，這就是連續(xù)鑄軋的基本原理。

圖1 鑄軋機(jī)鑄軋區(qū)示意圖

1.2 鑄軋板坯的生產(chǎn)工藝流程

鑄軋板坯的生產(chǎn)工藝流程為：配料-清爐-裝爐-熔化-攪拌-打渣-精煉-取樣-成分分析-成分調(diào)整-二次精煉-扒渣-倒?fàn)t-靜置爐保溫-加入晶粒細(xì)化劑-在線除氣過濾-測氫-鑄軋-切卷-打包-入庫。

2 高比例電解鋁液（＞85%）鑄軋板坯穩(wěn)定生產(chǎn)

2.1 板坯存在的缺陷問題

初次生產(chǎn)時鋁液使用比例達(dá)到＞85%，電熔鋁爐只需升溫1.5 小時鋁液溫度就能升至730℃以上，能耗成本比使用65%電解鋁液時低20 元/噸，成本降低效果顯著。在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)由于所用電解鋁液比例過高，板坯生產(chǎn)3 天后板面則出現(xiàn)縱向密集型掛渣條紋（見圖2），生產(chǎn)至第四天時甚至出現(xiàn)熱帶缺陷，被迫生產(chǎn)中斷。停機(jī)后發(fā)現(xiàn)鑄嘴內(nèi)腔及嘴唇前沿出現(xiàn)大量顆粒組織，嚴(yán)重時明顯發(fā)現(xiàn)鑄嘴內(nèi)腔被嚴(yán)重堵塞的現(xiàn)象（圖3）。

圖2 板面掛渣條紋

圖3 鑄嘴內(nèi)腔堵塞物形貌

2.2 缺陷分析

通過對鑄嘴內(nèi)腔顆粒物進(jìn)行XRD 檢測，發(fā)現(xiàn)堵塞物中主要成分是40.5%的η-Al2o3，32.9%的Al2o3（剛玉），11.6%的γ-AlLio2等物質(zhì)（見圖4），由于鑄嘴內(nèi)腔正常生產(chǎn)時不與空氣接觸，因此可以斷定鑄嘴內(nèi)腔大量的氧化鋁為電解鋁液所攜帶的氧化鋁雜質(zhì)較多，生產(chǎn)3-4 天后在鑄嘴內(nèi)腔積累，造成鑄嘴前沿掛渣甚至堵塞，從而造成生產(chǎn)中斷。

2.3 缺陷解決

為了解決氧化鋁堵塞鑄嘴內(nèi)腔的缺陷，通過對常規(guī)固體精煉劑進(jìn)行反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)改善效果不大，于是在生產(chǎn)過程中引入了2 次Ar+CCl4精煉，并且對精煉時間進(jìn)行延長，對扒渣結(jié)果進(jìn)行了約束，生產(chǎn)質(zhì)量和周期明顯改善。

圖4 鑄嘴內(nèi)腔物質(zhì)檢測

原理如下：

CCl4高溫下分解出 Cl2

6Cl2+2Al2o3→4AlCl3↑+3o2↑

反應(yīng)生成 AIC13 是氣體，溢出時除去鋁液中一部分氫，同時產(chǎn)生的氣體和Ar 氣靠負(fù)壓帶走鋁中的氫，也帶走鋁液中懸浮的氧化鋁等金屬和非金屬夾雜物。每次精煉時間從18±2min 延長至24±2min，使得反應(yīng)時間更長、效果更充分，在每次精煉后將鋁液表面扒至“鏡面”，最大限度的帶走鋁液中的氧化鋁雜物。

2.4 效果評價

通過對精煉劑和精煉工藝進(jìn)行調(diào)整后發(fā)現(xiàn)，每次立板后生產(chǎn)周期明顯延長，和正常生產(chǎn)周期相一致。生產(chǎn)過程中板面條紋明顯減輕（見表1）。

表1 板面跟蹤檢查表

3 結(jié)論

高比例電解鋁液（＞85%）生產(chǎn)鑄軋板坯可以顯著降低鑄軋板生產(chǎn)成本，但是常規(guī)工藝無法保證生產(chǎn)周期，通過改變精煉介質(zhì)和精煉工藝是可以改善高比例電解鋁液（＞85%）生產(chǎn)鑄軋板的可持續(xù)性問題，同時也可以保證了板面質(zhì)量的穩(wěn)定。