铸轧带材表面条纹产生机理及处理措施浅析

俞发普

（青海中铝铝板带有限公司，青海 西宁 810000）

1 表面偏析条纹

铸轧板表面偏析条纹呈带状，纵贯带坯全长，偏析处反光性较差、较暗，经高浓度酸浸蚀后发黑。由组织分析和化学成分分析可以看出，铸轧板表面偏析和连续铸造的铸锭表面的偏析瘤是同一种东西，是反偏析，这一局部的熔体首先和铸轧辊面接触形成凝壳，两侧熔体的热量不断从这里析出，则凝壳区两边的晶粒逐渐向两侧热熔体中生长延伸，直到两侧的熔体和铸轧辊面接触，才形成正常的组织。铸轧过程中一旦某处出现偏析条纹则会一直延续到铸轧结束为止，中间不间断，位置不移动，由此不难推断出铸轧板表面偏析条纹和铸嘴唇口该部位的特殊结构有关，并且这种特殊结构是在铸嘴唇口使用过程中产生的，只有当这一局部的铸嘴唇口在使用过程中由于某种原因掉下一块时才有可能，如当温度太低或铸轧速度太慢时，某一局部的铸轧板有可能和铸嘴唇口粘结在一起，或铝屑和异物随轧辊的转动卷入将铸嘴唇口拉坏带出。这种条纹缺陷由于铸轧生产过程和冷轧后道加工都无法消除，只能停机重新立板。图1为铸轧板酸洗后偏析条纹，图2板材表面偏析条纹。

图1 酸洗后偏析条纹

图2 表面偏析条纹

预防和处理措施：

（1）铸嘴加工安装和使用过程中注意不要碰伤。

（2）适当提高前箱温度，铸轧速度不宜过低，防止局部金属和嘴子片粘连损伤铸嘴唇口。

（3）控制好铸嘴唇口和轧辊间隙，控制好前箱液位，防止因液面升高造成铝液和铸嘴唇口粘结，在轧制过程中随带坯轧出损伤铸嘴唇口。

2 亮条

亮条主要是立板时金属、非金属杂质带入铸嘴并滞留在铸嘴前沿，或者生产过程中因前箱温度低、流槽液位太低、跑渣速度太慢，铝液在铸嘴前沿凝固，造成局部阻塞现象阻碍铝熔体的正常流动。铸轧过程中一旦某处出现亮条则会一直延续到铸轧结束为止，中间不间断，位置不移动，生产中不难发现因阻塞造成的亮条，在带坯上下表面都会产生对称的条纹。亮条与板面偏析条纹的形成正好相反，因铝液在铸嘴前沿阻塞、凝固，阻碍铝熔体的正常流动，两侧熔体最后与辊接触无法获得表层细小的等轴晶粒，经高浓度酸浸蚀后可以看出局部晶粒呈定向排列，这种条纹缺陷在冷轧后道加工中无法消除，只能在条纹形成初期经过提高前箱温度、流槽液位高度，提高铸轧带坯速度等措施使阻塞物带出。

预防和处理措施：

（2）控制好前箱温度、流槽液面高度和前箱液面高度，铸轧带坯速度。前箱温度低发现条纹，应先提高前箱温度，再调整铸轧带坯速度，最后再调整液面高度。

（3）采取过滤措施，选用合适目数的过滤片（按照不同合金工艺），滤去熔体中悬浮的固体夹杂。

（4）停机时将前箱与底座、喂料管、流槽等清理干净，避免立板时金属与非金属杂质带入铸嘴。

（5）保证精炼气体的纯度，发现铝液粘稠，及时切换备用气源，避免污染熔体质量。

3 气道条纹

气道条纹主要是由于熔体氢含量太高和嘴腔内出现异物阻塞现象引起的，铸嘴较潮湿、熔体在熔炼炉或静置炉中停留时间过长或铝液温度太高造成氢含量升高，在轧制过程中，由于受到轧制作用液穴中的气体不易分散于固体带坯中而始终悬浮于液穴中，时间一长，积留的气体越来越多形成小气泡。在有气泡处阻碍熔体流动，影响熔体的不断供给，因此在带坯表面呈现一条白道。另外，立板或生产时若有金属、非金属杂质滞留在铸嘴腔内，造成局部阻塞现象，产生低压区，析出的气体（主要是氢气）则会集结于此，并逐步长成气体锥，阻碍铝熔体的正常流动。这时提高带坯速度，适当提高前箱温度和液面高度，在静压力的作用下靠近条纹的两侧会形成纵长的微孔并产生移动，当两个“气道子”距离较近时两者之间似有一种吸引力，使之逐渐靠拢，最终合二为一，汇合处形成气三角露出表面一个孔洞；或用纸胶带和钢片粘贴在辊上条纹对应位置，随轧辊旋转至二相区时将形成气体锥的表层硬壳破碎，让气体释放出来，慢慢地气道条纹逐渐消失。图3所示板面产生的气道以及反映在辊面上的特征。

图3 气道以及反映在辊面上的特征

预防和处理措施：

（1）嘴子片料充分烘干后方能安装使用，缩短立板准备工作时间防止吸潮。

深谙选择重要的刘备，对关、张的行为提出批评。说“孤之有孔明，犹鱼之有水也。愿诸君勿复言”。看看，刘备的着眼点，是为合作者，打造能够干事的平台。后来的实践，更证明诸葛亮选择的重要。反过来，平台步步惊心、处处障碍，正确的得不到弘扬，错误的却左右大局，结果只有一个，逼着合作者“重新选择”。

（2）缩短熔体金属在熔炼炉、静置炉内的停留时间，超过4小时必须重新精炼。温度超温或铝液停留8小时以上时采取变质处理后重新用喷粉精炼，降低熔体金属的含氢量。

（3）采取过滤措施，滤去熔体中悬浮的固体夹杂。

（4）停机后将前箱与底座、喂料管、流槽系统清理干净，避免立板时金属与非金属杂质带入铸嘴。

（5）保证精炼气体的纯度、压力、流量，避免污染熔体质量。

4 表面细条纹

表面细条纹它的宽度一般小于1mm，深度小于0.2mm但可以沿板面纵向延伸数百米长，甚至于贯穿生产过程的始终，直到停机为止，经酸洗后该细条纹依然清晰可见。有些细条纹是因为遗留的辊痕造成的，这样的细条纹经酸洗后一般都会消失。用简单的拉伸试验可以显现该缺陷，在缺陷组织附近产生缩颈，证明该类缺陷的原因是存在一些杂质阻碍金属液的流动。

4.1 造成阻流的两种原因

（1）铸嘴腔局部有杂质颗粒，当铸轧停机后检查铸嘴可以看到铸嘴下表面积聚了一些残渣，通过电子显微镜可以分辨该部分有钛、硼颗粒及氧化物聚集；

（2）铸嘴与辊接触。在立板开始时，由于轧辊表面温度较低，并且表面还涂有石墨润滑液在跑渣立板过程中当铝液在静压力的作用下，从前箱经过横浇道流入铸嘴使铸嘴温度迅速升高，铸嘴受热开始膨胀变形，并与轧辊产生接触，辊面上的石墨（碳）堆积在唇口，随着生产的持续进行，氧化物越积越厚，有些聚集成细小的颗粒，与轧辊接触破坏了辊面原有的氧化层，铝液从铸嘴流出与辊接触后，熔体即行凝固贴附在辊面上与轧辊同步运动，无相对滑动，在出口端由于卷取张力的作用使带坯与辊分离，有时在划痕处依稀可见粘铝小颗粒。表面细条纹通过退铸嘴，使铸嘴和轧辊保证一定的间隙，减少石墨喷涂量，用砂布砂去辊面痕迹大多都可以消除。

4.2 预防和处理措施

（1）控制好钛丝添加速度（钛丝添加速度根据每小时铝流量约10-12米/吨）添加位置（在除气炉出口）和熔体温度（熔体温度高于710℃），使钛含量在熔体中快速均匀扩散，避免沉淀。

（2）立板时调整好铸嘴和轧辊的间隙。发现铸嘴与辊接触及时调整，避免在辊面上形成细条。

（3）保证辊面石墨层均匀，不能太厚，用棉布将辊面轻轻地擦一遍。

5 碳灰条纹

碳灰条纹是一种表面偏析现象，经轧制后偏析部位变形塑性的差异。表面条纹呈有规律的排列样板经高浓度酸浸蚀后黑色，晶粒组织无明显变化的条纹。这种条纹在生产合金时经常出现，且多数在带坯下表面及边部。图4为火焰喷涂过大，造成板面出现碳灰条纹。

5.1 形成的主要原因

（1）铸轧区太长液穴变深。刚出板时板坯不易成形，受到轧制力的作用形成剪切力，内层变形区内刚结晶的金属层温度较高，且后面是液穴无阻力，当剪切力超过刚凝结金属的剪切强度时，强度较低的晶间容易拉开、变形、产生后滑，高成分合金首先流进来填充，各自形成大量共晶组织，造成偏析。

（2）由于合金的性质决定的，结晶区间大，比重大，在坯料的下表面容易产生比重偏析。

（3）铸嘴和轧辊的间隙大，铝液表面张力半径大，抗压力变化能力减小；在液相区铝液与空气接触易产生氧化，随着氧化物厚度的增加，势必影响到铝液的流动稳定性。

图4 板面碳灰条纹

（4）少数纯铝坯料因辊径小、辊温和火焰喷涂浓度变化偶然出现。

5.2 预防和处理措施：

（1）立板前保证铸嘴平直，调整好铸嘴与轧辊相对位置、铸轧带坯速度、铸轧区长度和冷却水温等工艺参数。

（2）生产过程中控制辊面温度，铸嘴与轧辊的间隙，液穴深度，控制铸嘴与轧辊的间隙在轧辊弹跳、变形、铸嘴受热变形范围内0.2-0.3mm，调整火焰喷涂大小合适。

（3）必要时采用断带方法使铸嘴前沿氧化膜破落，消除碳灰条纹。断带处理具有一定的风险，要求流槽液位、前箱液位尽量放低趋于一致，轧机最低速度控制的恰到好处才有明显效果。

6 结语

铸轧带材表面条纹缺陷是一个综合的问题，影响因素较多不能一概赘述，需要具有丰富的生产经验和熟练的操作技能去判断处理，最大限度消除条纹缺陷，降低产品质量损失。