鑄軋法生產(chǎn)鋁箔產(chǎn)品產(chǎn)生白色條紋的原因分析和解決方法

陳 峰

（洛陽(yáng)龍鼎鋁業(yè)有限責(zé)任公司，河南 洛陽(yáng) 471300）

1 研究背景

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，2019年中國(guó)鋁箔的消費(fèi)量達(dá)到了278萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)3.6%，2009~2019年中國(guó)鋁箔年均消費(fèi)增幅為8.9%，隨著禁塑令在各省的全面推開，未來(lái)國(guó)人對(duì)鋁箔的使用量還會(huì)持續(xù)增加。同時(shí)隨著國(guó)內(nèi)鋁箔生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)的提高，市場(chǎng)對(duì)鋁箔質(zhì)量的要求也是逐年提高，尤其是由鑄軋料生產(chǎn)的雙零箔，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)0.0045mm厚度的量產(chǎn)，鑄軋料生產(chǎn)雙零箔在厚度和針孔方面明顯優(yōu)于熱軋料，但在表面質(zhì)量方面，鑄軋料表面則不如熱軋料表面均勻，會(huì)出現(xiàn)白色條紋缺陷，行業(yè)熟稱“白條”。本文以1235A合金為例，通過(guò)對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的白色條紋缺陷進(jìn)行深入研究和分析，減少1235A合金鋁箔產(chǎn)品白色條紋缺陷，提高鋁箔產(chǎn)品質(zhì)量。

2 缺陷研究

我公司生產(chǎn)的1235A合金的主要成份為鐵含量0.4%~0.5%,硅含量0.1%~0.2%，銅含量0.01%~0.05%，鈦含量≤0.05%，見(jiàn)表1。

表1 1235A合金成份

鑄軋料生產(chǎn)鋁箔產(chǎn)品所產(chǎn)生的白色條紋缺陷，一般在鋁箔卷材上分為兩種情況，一種是間斷性出現(xiàn)寬度約1mm~3mm，通常出現(xiàn)在比較薄的產(chǎn)品上；另一種是整卷同一位置出現(xiàn)寬度約5mm以上，一般為整卷性的，出現(xiàn)卷數(shù)≥1卷。通過(guò)對(duì)白色條紋缺陷輕微進(jìn)行酸侵蝕發(fā)現(xiàn)，整卷性白色條紋缺陷的低倍組織出現(xiàn)異常但不明顯，缺陷區(qū)域纖維狀組織略大略長(zhǎng)，更像是組織有輕微異常所致。而間斷性白色條紋缺陷的樣片酸侵蝕后卻查不出任何異常，通過(guò)對(duì)間斷性白色條紋缺陷進(jìn)行EDS微觀元素分析，發(fā)現(xiàn)白色條紋缺陷里出現(xiàn)密集點(diǎn)狀物質(zhì)，對(duì)其元素特性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)Ti元素比較富集，見(jiàn)圖1。

圖1 白色條紋EDS分析

通過(guò)EDS分析發(fā)現(xiàn)，白色條紋缺陷處的密集點(diǎn)狀物的鈦元素含量高達(dá)25.99%，鈦元素富集明顯。

3 產(chǎn)生因素分析

對(duì)兩類白色條紋缺陷進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，兩類缺陷產(chǎn)生的機(jī)理是明顯不同的。

對(duì)批量性的白色條紋缺陷卷材進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在冷軋、箔軋均無(wú)規(guī)律可循，但其缺陷卷在鑄軋工序卻規(guī)律性很強(qiáng)，均來(lái)自同一鑄軋機(jī)且來(lái)自于同一副鑄嘴的一批料。通過(guò)對(duì)鑄嘴內(nèi)腔留存圖片進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，鑄嘴內(nèi)腔前沿出現(xiàn)小氣孔，見(jiàn)圖2，氣孔的位置和白色條紋缺陷的位置相一致。

通過(guò)查看留存的鑄軋卷材樣板并未明顯發(fā)現(xiàn)表面低倍組織異常，因此此缺陷不易在鑄軋工序發(fā)現(xiàn)。之后通過(guò)對(duì)鑄軋工序立板操作進(jìn)行調(diào)整，減少這類氣孔后發(fā)現(xiàn)整卷性白色條紋缺陷的數(shù)量大大減少。

對(duì)于間斷性白色條紋缺陷進(jìn)行機(jī)理分析，認(rèn)為主要是生產(chǎn)過(guò)程中鈦元素富集所致，鈦元素主要來(lái)自于鑄軋工序的鋁鈦硼絲，間斷性的出現(xiàn)說(shuō)明鈦元素的富集不是一直存在的，而是偶發(fā)性的富集，所出現(xiàn)的位置不是固定的，與鑄軋工序生產(chǎn)時(shí)的液位、溫度波動(dòng)以及鋁鈦硼絲的吸收率有關(guān)系。

圖2 鑄嘴前沿氣孔圖

4 措施改進(jìn)

針對(duì)整卷固定位置出現(xiàn)的白色條紋，通過(guò)內(nèi)部分析和討論，從3個(gè)方面制定了控制措施。

（1）規(guī)范鑄軋工序立板時(shí)的放流溫度，將放流溫度控制在20℃范圍以內(nèi)，避免因放流溫度差過(guò)大造成部分鑄軋機(jī)立板時(shí)在鑄嘴前沿產(chǎn)生氣孔缺陷。

（2）每次停機(jī)后加強(qiáng)對(duì)過(guò)濾箱之后的溜槽清理，將殘留在溜槽底部和側(cè)面的鋁渣徹底清理干凈。下次立板則可有效的減少放流時(shí)因殘余鋁渣造成鑄嘴前沿結(jié)渣或形成渣孔。

（3）提高鑄嘴烘烤溫度100℃，通過(guò)提高鑄嘴的烘烤溫度，減少立板時(shí)因?yàn)殍T嘴內(nèi)部結(jié)晶水在高溫鋁液沖擊下形成的水氣，從而避免在鑄嘴前沿形成氣孔缺陷。

通過(guò)上述3條措施，鋁箔工序整卷性白色條紋缺陷明顯減少，從鋁箔廠以往每月投訴一兩批次到目前整月不再投訴，改進(jìn)效果明顯。

針對(duì)間斷性白色條紋缺陷進(jìn)行內(nèi)部分析和討論，均認(rèn)為與鈦元素的沉積是有直接關(guān)系的，整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中只有加入鋁鈦硼絲后才會(huì)帶入鈦元素，而鋁鈦硼絲的均勻熔解則是控制白色條紋缺陷的關(guān)鍵，經(jīng)過(guò)分析后制定了以下4點(diǎn)措施。

（1）提高熔煉工序保溫爐的鋁液控制溫度10℃~20℃，使保溫爐鋁液經(jīng)過(guò)流槽流至鋁鈦硼絲加入點(diǎn)的溫度達(dá)到705℃以上，避免因鋁液溫度偏低造成鋁鈦硼絲熔解不均勻。

（2）改變鋁鈦硼絲加入方式，從順著鋁液流向加入改為逆著鋁液流向加入，以增加鋁鈦硼絲的熔化吸收，減少鈦元素的沉積，見(jiàn)下圖。

圖3 改進(jìn)后的鈦絲加入方式

（3）增加除氣箱轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度，以減少轉(zhuǎn)子葉輪到箱體底部的距離，正常生產(chǎn)時(shí)持續(xù)攪起底部鋁鈦硼絲沉淀，使鋁鈦硼絲沉淀物隨著鋁液流動(dòng)均勻進(jìn)入鋁液內(nèi)部，避免了鋁鈦硼絲吸收不均勻的現(xiàn)象。

（4）提高前箱溫度5℃，通過(guò)提高前箱溫度來(lái)規(guī)避以前因前箱溫度處于下限時(shí)的鈦物質(zhì)析出從而產(chǎn)生白色條紋的概率，更好的促進(jìn)鋁鈦硼絲的吸收。

通過(guò)上述4條措施的執(zhí)行，后續(xù)生產(chǎn)鋁箔產(chǎn)品時(shí)，鋁箔產(chǎn)品的間斷性白色條紋的缺陷大幅減少，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鑄軋法鋁箔產(chǎn)品的白色條紋進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：鋁箔產(chǎn)品的白色條紋主要產(chǎn)生環(huán)節(jié)在鑄軋工序，而鑄軋生產(chǎn)時(shí)的立板質(zhì)量和鋁鈦硼絲的吸收又是控制鋁箔產(chǎn)品白色條紋的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)鑄軋立板環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)和操作進(jìn)行梳理、同時(shí)圍繞鋁鈦硼絲的吸收情況進(jìn)行工藝調(diào)整是可以有效的控制鋁箔產(chǎn)品白色條紋的產(chǎn)生，從而有效的提高鋁箔產(chǎn)品的質(zhì)量。