如何降低铸轧立板过程中铸嘴爆炸的几率

李珊

【摘 要】阐述分析了铸轧立板过程铸嘴爆炸的产生原因，通过优化立板操作、降低铸嘴含水量、减小辊面湿度等一系列措施，降低铸轧立板过程铸嘴爆炸的几率。

【关键词】立板；铸嘴爆炸；铸嘴板；铸轧辊

0.前言

在连续铸轧生产中，立板是生产出优质铝板坯的关键，立板的好坏直接影响到铝板坯的内部组织和表面质量。在立板过程中，经常在立板跑渣或出板一段时间后，铸嘴位置发生爆炸，未凝固的铝液飞溅，造成铸嘴板唇口损坏、挂渣、氧化膜上翻、内腔堵块、铝液飞溅到嘴辊间隙，使的铸轧过程中止，增加了生产成本。

针对铸嘴爆炸问题，我公司先后采取过铸嘴板表面打孔、远红外线烘烤铸嘴板、退火炉高温长时间烘烤铸嘴板等措施，取得了一定的效果，但每年到雨季时期，铸嘴爆炸现象仍经常发生。

1.铸嘴爆炸的产生原因

铸嘴爆炸是指铸轧立板过程中，铸轧区或铸嘴中的气体瞬间从铝液中逸出的现象。铸嘴爆炸主要有两种形式，一种向辊缝方向爆炸，另一种向嘴辊间隙爆炸。

向辊缝方向的铸嘴爆炸主要出现在立板放流瞬间，高温铝液自喂料管流出接触到含水高的铸嘴板、潮湿辊面，水分瞬间汽化，体积扩大上千倍形成水蒸气团，突破铸嘴内腔或铸嘴唇口附近的铝液前沿薄弱处瞬间逸出，产生爆炸现象。

铝液中的小气泡在铸造区及唇口位置不断聚集，形成具有一定压力的大气泡，大气泡逸出的方式有两种，第一种为大气泡突破嘴辊间隙间铝液、氧化膜张力从嘴辊间隙逸出，引起爆炸，第二种为大气泡内部压力大于铸嘴板的粘结力，使的铸嘴板损坏逸出，引起爆炸。

从以上原因分析可以看出，铸嘴爆炸主要由于水分汽化、气体聚集后无法及时从铸嘴内腔和铸造区排出造成。

2.铸嘴爆炸的影响因素

2.1铸嘴的影响

铸嘴影响主要包括铸嘴板含水量和铸嘴各接缝胶水的影响。

铸嘴板材料的制作工艺是干燥定型、硅溶胶浸泡、中温焙烧、粗磨、再浸泡、高温焙烧（700℃左右）、精磨、定尺，最后在铸嘴板表面涂上一层滑石粉，因此铸嘴板不可避免的含有一定量的水分。

铸嘴从烘干箱内吊出时，表面温度在80-90℃之间，停留1小时后略高于室温，若长时间放置于空气中，特别是潮湿空气中，铸嘴板表面冷却，空气中的水分在铸嘴板表面冷凝，使铸嘴板二次吸潮。

铸嘴在制作过程中，为保证各接缝的密封性，需在接缝间涂胶水，胶水遇高温铝液后，燃烧产生黄色气体，残留在铸嘴内腔。

2.2潮湿辊面的影响

立板辊面上石墨阶段，若喷枪喷涂石墨量大，由于石墨乳液中的水分无法及时挥发，将在辊面形成大面积细小水珠，甚至形成成串水滴。当空气湿度大，遇低温辊面，也容易产生类似现象。

立板跑渣时，潮湿的辊面遇高温铝液时，水分被瞬间汽化急剧膨胀，容易发生沿辊缝方向的向前爆炸。由于立板跑渣过程中，辊面升温慢，汽化后的大量水蒸气遇轧辊再次冷凝成细小水珠，易滴在嘴辊间隙间的唇口处，增加铸嘴唇口的含水量。

2.3铝液含气量的影响

立板过程中，由于液化气燃烧生成产物中含有大量水汽，同时液化气在压缩空气的作用下进行燃烧，压缩空气不断的将流槽铝液表面的氧化膜吹破，加速了空气中的水分与铝液的反应速度，使得铝液中氢含量大幅增加。生产实践中，多次在使用液化气烘烤切换过滤片后3-4小时，在前箱进行测氢，发现前箱氢含量普遍升高到0.160ml/100gAl，最高可达0.180ml/100gAl，表明液化气加热对铝液氢含量影响很大。

铝液中的[H]在铸嘴内腔时，一方面铝液中[H]浓度高，形成了H2，另一方面在铸轧区凝固过程中，随着温度的降低，铝液中富含的[H]从铝液析出，形成了H2，这两方面使得铸造区内形成许多小气泡，逐渐聚合呈大气泡，引起爆炸。

2.4带材宽度的影响

通过对铸嘴板进行高温长时间烘烤，可加快水分挥发，降低铸嘴板的含水量。窄板立板时，由于铸嘴内腔或者铸造区内气泡更容易集合在一起，同时立板跑渣瞬间前箱压力容易偏高，使得铸嘴爆炸几率加大。2011年1-6月份宽窄板的铸嘴爆炸进行了统计，窄板立板铸嘴爆炸占总爆炸次数的64%，宽板立板铸嘴爆炸占36%。

3.采取措施

从以上影响因素的分析可以看出，铸嘴爆炸主要由于铸嘴板含水量高、辊面潮湿、铝液含气量高、带材宽度等有关，任何有利于减轻水分汽化、气体聚集、引导气体逸出的措施，均可减少铸嘴爆炸几率。

3.1减少铸嘴含水量

采取退火炉高温长时间烘烤，可有效的减少铸嘴板含水量，对经过高温烘烤和未经高温烘烤的铸嘴板进行了浇铝水试验， 经过高温烘烤的铸嘴板遇高温铝液时无气泡产生或有少量气泡产生，而未经高温烘烤后的铸嘴板则会产生大尺寸气泡。对刚从烘干箱取出和在空气中停留一段时间冷却后的铸嘴板进行对比，也可得出相同的结论。

因此，对铸嘴板进行退火炉高温长时间烘烤，保证铸嘴装配后在烘干箱的时间，可有效的减少铸嘴含水量，同时在操作上应尽量缩短铸嘴从烤箱吊出到放流立板时间，最好不超过1小时。

3.2减小铸轧辊辊面湿度

（1）停机后立即关闭冷却水泵，使辊面始终高于室温，有效避免了空气中水分在辊面凝结，同时加快了上石墨时水分的挥发速度。

（2）在立板辊面上石墨阶段，增加石墨与水的配比浓度，加大喷枪雾化量，使辊面的水分能及时自然挥发；

3.3减小放流铝液中的含气量

在立板放流前，使用液化气枪充分预热流槽系统，使用加热器对过滤片进行辅助加热，可缩短放流过程中液化气对放流铝液的加热时间。

在立板放流过程中，开启除气炉到正常工作状态，对铝液进行预除气，可大幅降低铝液中的氢含量。

3.4优化立板过程的操作

（1）跑渣过程控制。窄板立板时跑渣速度应比宽板高些，设定在1600-1700mm/min之间，窄板立板时跑渣温度比宽板高些，温度控制在725℃以上。跑渣时间尽量加长，使铸嘴腔内的气体尽量逸出。

（2）出板过程控制。

立板出板后让板面处于持续热带状态，有利于铸嘴内腔或铸造区内的小气泡持续少量的从热带处逸出，降低铸嘴爆炸的几率。从多年生产实践证明，新辊均不会发生铸嘴爆炸，主要由于新辊辊面粗糙，辊面含有少量油污、石墨等杂质，传热不佳，整个板面容易长时间产生热带。

因此，在实际生产操作中，可采取如下措施让板面处于热带状态：增加立板前辊面石墨覆盖厚度；保持较高的出板速度和温度，如出板速度略低于正常生产速度，出板温度控制在710-715℃；出板降速的时候相应降低前箱液面，让边部呈轻微缩边状态；出板过程观察固体带坯边部是否呈锯齿形，若呈锯齿形说明，铸嘴内腔或铸造区含气量仍过多，需继续保持热带。

3.5实施效果

为验证上述预防铸嘴爆炸措施的有效性，对2011年1-6月立板过程铸嘴爆炸次数进行统计，铸嘴爆炸次数为5次，低于平均值10.5次/班，证明上述措施对降低铸嘴爆炸次数是有效的4.结语

降低立板过程铸嘴爆炸的几率，对于降低生产成本，提高铸轧板坯的内部组织、表面质量，保证操作人员的安全上，有着重要的作用。作者依据多年生产经验，对预防铸嘴爆炸的措施的总结：

（1）采取退火炉高温长时间烘烤铸嘴板，尽量缩短铸嘴从烤箱吊出到放流立板时间，可有效减少铸嘴含水量。

（2）停机后立即关闭冷却水泵，增加石墨与水的配比浓度，加大喷枪雾化量，可减小铸轧辊辊面湿度。

（3）立板放流前，充分预热流槽系统，立板放流过程中，除气炉进行预除气。

（4）根据板宽，选择适当的跑渣温度、跑渣速度；尽量延长跑渣时间；提高出板速度，让板面保持持续热带状态。

【参考文献】

[1]肖亚庆.铝加工技术实用手册[M].北京：冶金工业出版社，2005.