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解决熔铸铝棒中心裂纹的对策分析

中建金协配字(2009)第019号


关于征集第八届建筑门窗配套件行业技术交流会
解决熔铸铝棒中心裂纹的对策分析
             广东银一百铝业有限公司     何成文   肖兰珍
创新熔铸车间Φ229铝棒从试产到现在一直存在中心裂纹和弯曲,且程度比较严重。铝棒直径越大越容易出现弯曲、粗晶,特别是中心裂纹,这是很多铝厂都有的共识。
面对铝棒中心裂纹问题,技术、品质和车间组成一个联合小组,决定对铝棒中心裂纹缺陷的原因进行分析探讨,以提高铝棒产品的成品率。
一、熔铸铝棒存在的问题及对策
我们于3月25日和30日进行了二次试验,从试验的情况发现,由于铝棒出现了弯曲,中心裂纹严重,挤压车间根本无法使用,这对车间来讲,生产成本加大,因此,质量出现严重问题困扰着我们。
根据试验出现的现象和挤压车间使用的情况,又给铝材行业有名气的厂家联系,他们都说很难控制中心裂纹,工艺的哪个环节出现问题都有可能有中心裂纹出现。技术、品质车间联合研讨,进行分析,从如下方面着手:
1) 检查合金成及杂质控制,因为合金成分及杂质对铸锭的裂纹有密切的关系,如Fe和Si形成的化合物有很大的热脆性就易产生裂纹。
2) 检查工艺的控制,铸造工艺是保证铸造顺利进行,防止产生裂纹的重要条件,重要的参数有冷却强度、铸造温度和铸造速度等。
于是我们决定4月10日再次试产。首先,严格按公司内控标准要求备料控制化学成分,其次对工艺参数如水压方面作了调整,因为冷却强度大,圆铸锭内外层温度梯度大,产生收缩应力增加,产生裂纹的倾向性就增大,所以采取对降低水压方法的措施实施,但对打渣剂、精炼剂和晶粒细化剂的加入均按程序和规定执行。从精炼到铸造我们均作了详细的记录,以便分析,找出问题的原因,采取对策,得出结论。(附铸造记录)
时间 流槽入口温度℃ 陶瓷板处温度℃ 盘入口
温度℃ 分流盘末端温度℃ 冷却水压Mpa 冷却后
水温℃ 速度
mm/Min
18:15 719 699 695 670 0.1 38 104
18:25 725 711 707 694 0.1 37 109
18:40(3150mm) 725 714 712 698 0.1 38 103
18:55(4770mm) 724 712 710 697 0.1 37 104
19:10(6030mm) 719 710 708 697 0.1 37 104
19:25(7330mm) 711 704 698 691 0.1 38 104
这次试验结束后,我们锯棒进行低倍分析,但结果令我们很失望,中心裂纹还是有,只不过程度稍轻。怎么办,到底是哪一个环节出现问题呢?
2.解决措施
对各个环节我们研讨、分析,难道是铝液温度或是铸造速度。因为铸造速度的快慢和温度的高低对裂纹的产生都是很敏感的。对于铸造来说,铸造速度快易产生热裂,铸造速度慢又易产生冷裂;另外铸造温度来说,因为高温铸造成易产生粗晶,且温度梯度增加,裂纹倾向增加。经讨论决定进行第4次第5炉铝棒的试验,在 6月10日又试验。从配料(铝锭、废铝)到投料、熔炼(打渣剂、铝硅中间合金锭、镁锭)精炼 (精炼剂)尤其是精炼,我们在其温控制上作了保证措施,另外就是调整了铸造速度和温度参数,并对整个过程的工艺参数执行情况进行了详细的记录。(附铸造记录)
时间 长度
(mm) 流槽入口温度℃ 陶瓷过虑板处温℃ 盘入口
温度℃ 盘末端
温度℃ 冷却水压Mpa 冷却后水温℃ 铸造速度mm/Min
10:12 430 722 707 697 660 1.0 39 109
10:25 1760 722 715 709 696 0.1 38 105
10:38 3300 723 712 708 698 0.1 38 105
10:52 4300 720 710 707 698 0.1 38 105
11:12 5500 725 713 708 697 0.1 37 104
11:12 6400 726 716 709 701 0.1 37 104
11:20 7300 721 713 710 700 0.1 37 104
11:27 7876 铸造停止
这次铝棒铸造停止后,迅速安排放水工吊棒锯切低倍组织试样。检验后由技术、品质和车间一起对试样进行查看分析,结果铝棒无中心裂纹。
通过几次的试验,我们进行了总结,防止中心裂纹的产生应采取如下措施:
1) 加强合金和杂质含量的控制;
2) 加强铸造工艺的控制,主要是调整合适的重要参数:冷却强度、铸造温度和铸造速度。
二.解决熔铸铝棒中心裂纹的经济效益
我们试验组的人员将上述调整后的参数,重新修订工艺文件进行生产指导,从6月中旬后生产的Φ229铝棒基本正常。铝棒的产品成品率从初试产的93%增大到98%。通过工艺改进,1#机正常生产的话,班产可达8-15T,两班则16-30T,假如日产量20T产品,成品率65%计算,每日用棒30多吨,每月用铝棒需要1000吨左右。改进工艺,成品率提升了5个百分点,则每月减少50吨铝棒的报废,铝棒的加工成本大概每吨350-400元,就以350元/吨成本计算,仅Φ229mm规格铝棒,每月就可节约17500元,一年则12×17500=210000元。通过Φ229mm规格铝棒的工艺改进,对其它规格铝棒的质量也有很大的促进。从而降低了车间的生产成本,增加了公司的经济效益。
另外,今年初铝棒夹渣的现象也比较突出,尤其是生产电泳坯料,不断遭到老厂挤压车间的投诉,创新这边A棒的夹渣也时有发生,这使熔铸车间压力很大,我们不断分析找原因,经过一番研究,解决办法是在铝水过虑采取双层,同时在熔炼扒渣和铝水流槽也采取了相应的改进措施。6月份到现在对铝棒夹渣情况就基本上没有了。8、9月老厂挤压张主任反映:山东铝棒质量有问题总是有气泡和黑线,用创新棒可避免。事实证明,我们的工艺改进工作是有效的,成绩是显著的。