铸轧铝带的表层夹杂特征及其遗传危害

  采用SEMEDAX分析技术,观察和分析了铸轧铝带的表层夹杂缺陷。根据结果得出,夹杂尺寸大约在5～200μn,Cl,Na,Ca,Fe,Mg,Si等元素。原辅材料中的杂质、熔炼铸轧过程的污染及净化处理不当是形成夹杂的原因。表层夹杂的遗传将导致箔材断带和弥散性穿孔。严控和改进工艺,可以轻松又有效地防止夹杂形成铝带特征中图分类号:TG249.文章编号:10012449(2001)0303双辊式连续铸轧技术已愈来愈普遍地被应用于铝板带材加工领域,该技术可直接铸轧厚度仅为几mm净形状带材,并且铸轧带无须热轧开坯就可冷轧成更薄无疑具备流程短、投资小、能耗低等显著优点铸轧法也难免带来缺点。例如,目前,铸轧带坯不进行铣面处理,表层夹杂一旦形成,必将对冷轧带材和箔材导致非常严重的危害,因此,分析和解决坯料冶金质量上的问题一直是铸轧2冷轧铝带和箔材研究的重要课题。本文分析在工艺控制不当时所形成的几种表层夹杂形貌和其性质并探讨其形成原因及遗传危害,进而提出控制措施出现随机分布的夹杂缺陷。铸轧带未经浸蚀处理时,即可发现一些分散的灰黑色的细小点状物,它不同于气孔类缺陷,而明显地凸起或嵌入在铸轧带表层。在扫描电镜下,铸轧铝带表层夹杂的几种典型的SEM形貌如图可见,在铸轧区内,由于铝液凝固时受到铸轧辊压力的作用,并且在靠近铸轧辊出口端受到小量的热轧变形因此,铸轧铝带表层与普通半连续铸锭相比显得较为致密和平滑,但其表层浸蚀后,正常区域的SEM形貌仍呈现均匀的微疏松状然而,各种夹杂形貌与其周围正常基体形貌明显不同所示的夹杂边界较为清晰,并明显地凸起或镶嵌于铸轧带表层块状灰色夹杂呈较规则的几何形状,嵌入在表层中,质地较硬,采用显微硬度计测定其硬度HV200,硬度与纯硅的硬度极为接近中的灰黑色夹杂呈近球状,略微凸起于表层所示的夹杂形状极不规则,在基体表面显得较为平坦和隐蔽,但颜色和质地与正常基体不同的夹杂硬度要小得多,但都高于正常铝基体的硬度,上述夹杂的尺寸不一,大约在几μm200μm之间由此可见,铸轧带表层包含不同形貌的夹杂材料及分析方法材料为具有表面缺陷的1200工业纯铝,实测化学成分见表。熔炼2铸轧主要工艺参数为:熔炼炉温度控制720～740范围内,保温静置炉温度为740690～695范围。熔剂为传统的Na3AlF6KCl,NaCl等混合盐,微量的FeSi分别以铁剂及铝硅中间合金的形式加入,铸轧速度为300mm。切取上述样品,采用扫描电子显微镜EDAX)进行形貌观察和定性分析1200铸轧铝带的实测化学成分wBFeSiCuMgMnTiNiZnAl001其余结果及讨论能谱仪对上述图夹杂的EDAX分析结果如图所示,谱线表明,所有的夹杂中都含有元素,可以设想,C元素的来源主要与喷射于铸轧辊表夹杂的形貌采用上述熔炼2铸轧条件,控制不当时,铸轧带表,1963年出生,博士,副教授,广东工业大学材料与能源学院,广州(510090),电线铸轧铝带的表层夹杂特征及其遗传危害几种典型表层夹杂的SEM形貌不规则隐形夹杂面的石墨乳有关谱线可见,该夹杂主要含有Si含量的比率非常接近SiO2的组成,因此夹杂主要为SiO2夹杂,这与上面的形貌和性能分析相符合。当使用高硅含量的铝硅中间合金,特别是采用纯谱线表明,对应的该夹杂主要含有,另含有极微量的Na,Mg,Al,Si,Ca等元素,无疑,这一含量极高的夹杂是由于石墨乳中含有较大的石墨颗粒,与含有微Na,Mg,Al,Si,Ca的铸轧带表面偏析在较高温下聚合而成的夹杂团形成谱线表明,对应的该夹杂含Mg,Si元素,能谱定量分析表明,该夹杂的MgSi元素含量远高于铝基体中的MgSi含量,可见杂主要为含有Mg,Si氧化物的聚合体夹杂谱线均较为复杂,大多含有金属元素Al,Mg,Na,SiCa,Fe及非金属元素Cl该夹杂的Mg,Si元素含量远高于铝基体中元素的含量显然,这类夹杂属于多元多相的复杂聚合物,与原材料中的杂质及各种添加剂有关,特别是与混合盐组成的覆、打渣剂等有关。此外,对比研究之后发现,铸轧带表层中各夹杂的EDAX分析谱线ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.特种铸造及有色合金2001正常区域的EDAX谱线极为简单,主要显示强Al,这主要是由于微量元素含量极低,一般来说,当元素含量低于,能谱法便难以探测。由此进一步说,上述夹杂中的杂质元素含量较高,这些杂质并非来源于材料中添加的微量合金元素,来源广泛,组成较复杂,由于这些夹杂与铝基体不相,在熔体中甚至不浸润,因此,密度较低的夹杂一般会上浮,反之则易下沉。因此,夹杂非常容易分布在铸轧带上下表层或次表层。目前,由于铸轧带均未进行铣面,因此,这些夹杂一旦形成,则一直隐藏于材料中,可以设想,随着不断的冷轧变形,那些较大的硬颗粒将产生应力集中,会造成轧制过程中的材料,对那些较疏松的夹杂,它们将会发生破,并且慢慢的变细小和弥散,当带材较厚时,不会显示其危害性。若轧制箔材,特别是单零和双零箔材时将形成分散性的小白点及针孔。对箔材中那些有着非常明显小白点及针孔缺陷的边缘组织进行了电镜观察和能谱分析,其成分与上述铸轧带中的夹杂成分很符合此可见,铸轧带表层夹杂,它们将碎化而变得更加弥散,这种遗传行为是导致箔材形成针孔的最重要原因底流出,因此,这些夹杂极易带至铸轧带中润滑石墨乳。喷向铸轧辊面的石墨乳中微小的石墨颗粒也可能压入铸轧带面而形成含碳量极高的表层夹杂氧化物夹杂。如熔炼过程中铝与空气接触形成的氧化铝膜,搅拌、扒渣和运转操作,不可避免地破坏表面而形成氧化膜,破碎的氧化膜以薄片状进入熔体易进入铸轧带。不过,如上分析夹杂大多仍易上浮或下沉,因此,夹杂在带面存在的几率比带内部要高毋容置疑,防止或减少这些夹杂的工程途径应从多方面考虑严控原材料中的杂质含量,选用标准铝锭,对加工超薄箔材尽量不采用纯硅或高硅铝硅中间合金;坚决淘汰目前普遍采用的粉块状铁剂,而选用优质Al2Fe中间合金作为熔炼时,充分搅拌和净化,特别是难以操作的炉子死角部位流体应严格过滤,特别应防止底部漏滤,必要时,可考虑二级过选用优质石墨乳和稀释水以及喷枪,喷涂石墨必须适量、均匀与稳定。或者采用国外比喷涂石墨乳更为先进的火法喷涂工艺夹杂形成原因及防止措施上述分析表明,铸轧铝带表层夹杂大多数来自及形成熔炼及铸轧工艺控制不当时,铸轧铝带表层形 成的夹杂尺寸在几μm 至几百μm 之间 尽相同,有硬脆的氧化硅和碳渣团 ,也有较疏散并含有 多种杂质元素的复杂聚合物夹杂团 。形成夹杂的原因 与原材料 、辅助材料 、熔炼2铸轧过程的各种污染 在随后的冷轧过程中,这种缺陷会破碎而分布 得更弥散 ,这是导致箔材断带和分散性针孔的最主要原 ,改进过滤和石墨喷涂工艺,可完全生 产无夹杂的优质铸轧 原材料中的杂质。包括原铝锭 的夹杂,特别是使用纯硅或高硅铝硅中间合金作为硅剂 ,由于粗大的硅粒子熔化缓慢且易氧化成为SiO2 不溶于铝液;有文献提出 ,原电解铝锭还可能含有碳化 添加剂及其中的杂质。包括覆盖剂