关于铸轧板黑丝问题分析

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1、关于铸轧板黑丝问题分析耿鹏张磊摘要：利用结晶过程的传热学原理，结合我厂生产实际条件，分析了铸轧板表面产牛黑丝的原因，探讨了影响缺陷产牛的多种因素，提出了预防缺陷产牛的措施。关键词：黑丝偏析瘤二次加热凝固壳收缩结晶铸轧辗氮气正文:在生产中，8011合金铸轧板该缺陷极为明显，1100合金、1300合金铸轧板也有出现，3003合金、3004合金铸轧板几乎没有。沿铸轧板横向方向上边部最为严重，其他部位也均有出现。每次立板生产，缺陷程度各有不同，轻者边部出现，重者则整个板面均有。该缺陷呈黑色丝状，方向为轧制方向纵伸，横向呈间隔距离分布。我们因此称

2、此缺陷为黑丝。（详见下图）该缺陷在铸轧板表面不显或表现微弱，酸洗后明显呈现，但其沿厚向深度小于0.3mm,深度酸洗后可以洗掉。根据其横向分布的规律性，非常像合金铸锭中出现的偏析瘤，因此我们将偏析瘤的控制理论和铸轧相结合对此缺陷进行控制，取得了良好的效果。偏析瘤也叫偏析浮出物或偏析结疤，多是由低熔点共晶组成。其在铸锭屮深度一般为0.5-15mm,但是在铸轧板深度较浅，但是经冷却后阳极化处理会在板面形成色差，影响板面质量，在轧较薄产品时容易出现开裂。铸轧生产时，铸轧辘不仅单单是压加机械（轧辗），乂相当于结晶器。当铝液岀铸嘴唇部和铸轧辗接触结

3、晶时，首先在铸轧车昆面（型壁）上形成凝固壳，由于凝固收缩，轨面与凝固壳产生气隙，使铸轧板冷却速度减慢，液穴温度回升。同时由于凝固壳收缩时受铸嘴边部和轧车昆边界条件限制会岀现应力不均匀（特别是在铸嘴边部），从而出现规律性间隔裂纹。在凝固壳裂纹处由于熔体的二次补充，出现对已凝固部分的二次加热，该处形成了偏析瘤。由于裂纹程度不同：轻者不能延伸凝固壳表面，因为凝固壳强度较大，重则裂纹贯穿整个凝固壳，故而出现该黑丝缺陷在铸轧板表面不显或表现微弱的外观现象。该裂纹属于热裂纹，是在线收缩开始温度至固相点的有效结晶温度范围内产生的，而冷裂纹则发生在低温

4、200°C左右。（我们铸轧生产出板温度都在300°C以上）。偏析瘤的形成过程一旦裂纹形成，在后续铸轧生产中（同一结晶条件下），出现裂纹的结晶处会一直出现。宏观上呈丝状、条状，黑色（即略呈氧化状），微观上表现为沿着晶界曲折而不规则，常出现分枝。影响因素：熔体成分、熔体洁净度、铸轧速度、前箱液面高度、铸嘴分流块分布、铸嘴开口度、浇注温度、铸轧区、冷却强度、氮气洁净度等等。熔体成分的影响：一般合金有效结晶温度范围宽，线收缩率大的，则合金的热裂纹倾向也大。合金成分愈靠近共晶点，热裂纹倾向愈小。合金中的Fe、Si杂质含量是影响热裂纹的重要因素。F

5、e和Si在铝中形成FeAI3,a（AIFeSi）、P(Fe2Si2AI6)化合物和游离Si等有很大的热脆性，特别是Fe

6、件下，80□合金最易出现热裂纹，1100合金次之，3003合金相比较最不能岀现热裂纹，因此黑丝在以上各合金中出现的几率亦然。熔体洁净度的影响：熔体中杂质或渣体，在结晶时一般多会直接或间接以其它相的形式存在与晶界间，使晶界弱化，合金变脆，易于岀现热裂纹，从而在铸轧易于出现偏析瘤。铸轧速度的影响：在结晶条件中，裂纹对铸造速度最敏感。过高的浇注速度易引起热裂倾向，过低的浇注速度乂易引起冷裂倾向。浇注速度应根据生产实践选择在热裂纹极限速度之下，冷裂纹极限速度之上。前箱液面高度的影响：这是我们在生产实践总结取得的一项影响因素。当板面出现黑丝吋,我

7、们及时升高前箱液面，板面出现明显横波纹时，黑丝会减轻，基本上可以消除铸轧板横向中间的黑丝。凝固壳在岀现裂纹之前，会因收缩呈横向呈波浪弯曲状，对凝固壳内壁施以较高的静压力会对凝固壳因收缩产生的应力起一定的平衡作用，减轻凝固壳横向呈波浪弯曲状，使之不至于出现裂纹，形成偏析瘤。铸嘴分流块分布的影响：我们在生产实践发现，在同样结晶条件下铸轧过程中容易出现热带的地方，不出热带时的铸轧板往往容易出现黑丝。岀现热带的地方较之其他区域，铸嘴在此处的过流量较小，铝液出铸嘴唇部时对凝固壳内壁施以较高的静压力较低，不足以平衡凝固壳因收缩产生的应力，凝固壳横向

8、呈波浪弯曲状，继续发展形成黑丝。铸嘴开口度的影响：在同样结晶条件下铸轧过程中，铸嘴开口度较大，铝液出铸嘴唇部时对凝固壳内壁施以较高的静压力较低。铸嘴开口度较小，铝液出铸嘴唇部时对凝固壳内壁施以较高的静压力较