浅谈影响铝箔坯料熔体质量的因素及改进措施

熊增彩

（青海中铝铝板带有限公司，西宁 810100）

0 前言

随着铝工业的不断发展，铝产品在各行各业的应用也十分广泛，特别是在食品包装等领域的需求量不断地增加。同时铝箔的厚度也越来越薄，双零箔从0.007 mm发展到现在的0.0045 mm，这样的厚度对坯料的生产要求也非常高。目前双零箔坯料的生产以1235 和8079 合金为主，有热轧生产和铸轧生产两种工艺。热轧法生产成本相对要高，所以利用电解铝水铸轧生产双零箔坯料的工艺被更多企业采用。但是由于电解铝水的特殊性质和铸轧工艺的短流程[1]，在一定程度上影响了坯料的质量。特别是后期轧制过程中板面条纹、夹渣、气道、针孔超标、产品性能低等问题是坯料存在的主要缺陷。结合生产分析，熔体质量是缺陷产生的主要原因，所以提升熔体质量是提高铝箔坯料质量的关键所在。针对熔体质量，主要从炉内精炼、在线净化处理和设备改进等方面进行了研究。

1 影响熔体质量的因素分析

对于采用电解铝水生产坯料的企业来说，熔体质量一方面是电解铝水的质量；另一方面是后期的熔体净化处理和过滤后的净化质量，熔体净化处理的效果将直接影响到铸造产品的最终质量[2]。熔体净化处理主要是通过炉内精炼和在线精炼除氢、除渣来完成的，本文对在线除气和除渣工艺、设备的分析排查，除了电解铝液本身的质量外，找出了以下几个影响熔体净化质量的主要因素。

1.1 炉内精炼对熔体质量的影响

炉内精炼是熔体质量处理的第一道程序，其主要目的是除去原铝液中含带的非金属夹杂物、碱金属和气体[3]。净化的原理是通过精炼剂使熔体内发生化学反应，然后化学反应物被惰性气体吸附带出[4]，表1是不同精炼剂效果对比分析。从表1中的过滤箱通过量、液位差和氢含量以及板面质量的对比检测数据看，同时采用液氮的情况下，通过量为100 t时不同的精炼剂对熔体净化的效果不一样。

表1 不同精炼剂效果对比分析

1.2 在线精炼对熔体质量的影响

在线熔体处理是指除气炉的除渣和除气，其效果受设备参数匹配和设备本身的性能影响，同时起影响作用的还有使用的气体。除气炉的净化效果直接影响到下一道工序中过滤箱的效果和通过量以及铸嘴腔的结渣。铸嘴腔的结渣块会破坏熔体在铸嘴外的流动和熔体温度场的分布[5]，是板面产生组织条纹和偏析条纹的主要因素，如图1、图2所示。

图1 嘴腔夹渣结块

图2 板面偏析条纹

1.3 过滤箱对熔体的质量影响

目前铸轧生产采用的过滤箱有两种，一种是可切换的双级双通道结构，这种结构在切换时的清理震动会影响在线生产卷的质量，此卷不能按铝箔坯料投入使用，其特点是连续生产的周期较长；一种是不可切换的双极单通道结构，当生产到达工艺要求的通过量时必须停机重新立板。表2列举了某公司2023年1月—6月卷材分析情况，从表2 分析可以看出，切换过滤箱的质量问题占比达到了75.1%，不适合双零箔坯料的生产。

表2 过滤箱切换导致的熔体质量缺陷统计表

2 改善熔体质量的途径和方法

2.1 控制好源头铝水质量

从源头上选取熔体质量较好的原铝液，不选病槽铝、效应槽铝、新开槽铝，同时在转注铝水时采用虹吸、潜流的方法，抬包中使用过滤网，抬包残留200 kg左右的余液，这样可以最大程度地降低原铝液中含渣量，大大提升后续净化的效果。

2.2 氮氯混合法改善炉内精炼效果

熔体炉内精炼可采用氮氯混合精炼法，并通过采用熔炼炉二次精炼的工艺标准有效提升精炼效果，结果如表3所示。

表3 二次精炼方案标准

2.3 在线液体雾化精炼法提高熔体处理效果

液体精炼剂的雾化精炼装置如图3所示。此装置安装在除气炉的配气柜和石墨转子之间，液体精炼剂被雾化后流动性好，同时与氮气形成混合气体进入铝液中，被高速旋转的转子打碎并在熔体中扩散，与熔体中的氢、碱金属充分发生反应，提升了熔体净化的效果。铸嘴腔内的结渣基本消失，板面质量有了明显提升。

图3 液体精炼剂雾化装置

2.4 优化过滤箱结构提升熔体质量

采用17 英寸（43.18 cm）双级单通道过滤箱，增加过滤面积，以杜绝频繁切换产生的震动引起的质量问题。针对生产过程中过滤片高温状态不易安装问题、过滤板在铝液通过时承压面积增大易漂浮问题、生产过程中过滤箱上盖封闭后箱体内外液位差不易测量等问题，设计制作了利用杠杆原理防止过滤片漂浮的装置，如图4所示。并制作了过滤片热安装工具，在过滤箱出口设计制作了耐高温测量浮漂，形成了完整的过滤箱操作流程和工艺路线。

图4 杠杆原理防止过滤片漂浮的装置

3 效果验证

在采取了以上措施后抽取检查了熔体质量，统计了措施实施前后的效果比对，如表4所示。同一部位氢含量平均为0.099 ml/100g ⋅Al，过滤箱的通过量和液位差有了明显改善。最重要的后期生产的铝箔坯料质量、性能均满足了下游铝箔坯料技术协议要求。

表4 工艺改进前后指标对比

4 结论

双零铝箔在民用铝合金板带材中应用广泛，需求量较大，但铝箔轧制对坯料的要求非常高，而坯料的生产中熔体质量的控制是决定坯料后续轧制的关键。选取良好的原铝液、合理的熔体炉内净化工艺、有效的在线精炼工艺和装置是提升采用电解铝水生产双零铝箔坯料质量的关键，是除去原料中杂质、降低氢含量的重要手段和工艺保证，也是坯料最终轧制厚度的决定因素。