铝合金铸轧坯料板形控制方法

铝合金铸轧坯料板形控制方法

曹玉山

青海中铝铝板带有限公司，810100，青海西宁

摘要：铸轧坯料板形是影响铸轧质量的重要因素，直接影响着铸件的使用性能，是铸轧生产过程中必须控制的一个关键质量指标。针对目前国内铸轧坯料板形控制普遍采用人工调整铸轧辊冷却水流量的方式，不仅效率低、控制精度差，而且由于调整过程中人为因素较多，容易造成产品质量波动，严重影响了企业的产品质量及生产效率。本文以铝用中间合金铸轧坯料为研究对象，通过对铸轧坯料板形缺陷分析，提出了一种铸轧坯料板形控制方法，即通过调整冷却水流量来控制坯料板形，有效地解决了铸轧坯料板形控制难题，提高了铸轧产品质量和生产效率。

关键词：铝合金；铸轧坯料；板形控制；方式

铝合金铸轧坯料的板形受到多种因素的影响，如铸轧辊的直径、装配方式、铸轧速度等。其中，铸轧辊的直径对板形的影响尤为显著。当铸轧辊直径过大时，辊套厚度较厚，热传递慢，铸轧速度降低，不利于生产效率的发挥；而当铸轧辊直径过小时，辊面温度变化更加明显，使铸轧板坯纵向厚度差更为突出。因此，为了获得良好的铸轧板形，需要合理选择和限制铸轧辊的使用直径。

1.铸轧坯料板形缺陷

铸轧坯料板形是指铸轧过程中由于铸轧辊与坯料之间的摩擦力、铸轧辊的热胀冷缩和坯料的变形等原因而造成的坯料变形不均匀的现象。当铸轧生产中铸轧辊热膨胀时，由于坯料与铸轧辊之间存在着温度差，当冷却速度超过一定范围时，就会出现坯料变形不均匀现象。若铸轧过程中坯料的变形量较大，则会造成铸轧辊表面损伤，严重时会造成铸轧辊断裂。铸轧坯料板形缺陷主要表现为铸轧过程中坯料板形不一致、辊缝波动大等。其中，在铸轧过程中坯料板形不一致主要体现为铸轧过程中铸轧辊辊缝上下波动幅度较大；而辊缝波动大主要是由于坯料在生产过程中受力不均，导致辊缝发生变化。当铸轧坯料板形出现不一致时，会导致产品表面产生划痕、表面凹凸不平、表面裂纹等缺陷。而在辊缝波动较大时，则会造成铸轧辊的磨损和损伤，严重时会导致设备无法正常生产。由于铸轧坯料板形缺陷的产生主要是由于铸轧辊的热膨胀和铸轧过程中铸轧辊辊缝的波动所造成的，因此要想通过改变冷却水流量来控制铸轧坯料板形，就必须对冷却系统进行优化设计。根据生产实践表明，采用加大冷却水流量的方式来控制铸轧坯料板形时，由于冷却水流量调节范围较广，控制精度较高，能满足生产需求。

2.铸轧辊冷却水流量与坯料板形的关系

铸轧辊的冷却效果是影响铸轧质量的一个重要因素，也是控制铸轧坯料板形的关键。由于铸轧辊冷却效果的变化会导致坯料在结晶器内不均匀凝固，进而产生各种缺陷，如表面裂纹、内部缺陷、缩松、缩孔等，从而导致铸轧产品质量下降，对企业的产品质量和生产效率都会造成严重影响。因此，根据坯料表面及内部缺陷情况，对铸轧辊冷却水量进行优化调整，是改善坯料板形的一个有效途径。根据铸轧生产实际经验，铸轧坯料板形缺陷主要由以下三个因素引起：1)铸轧辊辊缝较小；2)铸轧辊表面结疤；3)铸轧辊表面结疤程度较重。对于铸轧辊辊缝较小的情况，由于铸轧辊冷却水流量较大，因此可以通过减小铸轧辊辊缝来减少坯料板形缺陷；对于铸轧辊表面结疤情况严重的情况，由于铸轧辊冷却水量不足，可以通过增加冷却水流量来改善坯料板形缺陷。

3.坯料板形控制的理论分析

铸轧辊冷却水流量的调整对铸轧坯料板形具有重要影响。对于中间合金铸轧坯料来说，其冷却特点是：随着坯料厚度的增加，冷却强度越来越低，坯料表面温度和中心温度差也越来越大。中间合金铸轧过程中，坯料板形主要受以下几个因素影响：坯料厚度、冷却强度、冷却水流量等。对于铸轧薄板来说，其冷却强度主要由铸轧辊冷却水流量决定。在铸轧过程中，如果冷却水流量不变，冷却强度越大，坯料厚度越小；反之，则坯料厚度越大。对于铸轧板状组织的中间合金来说，其冷却强度与坯料厚度和冷却水流量成正比。因此，铸轧坯料板形控制的关键是控制铸轧辊冷却水流量。由于铸轧薄板的冷却特点与中间合金铸轧坯料板形控制密切相关，因此本文仅对铸轧坯料板形进行理论分析，并通过理论计算得出了不同冷却强度下的坯料厚度与冷却水流量之间的关系式。

4.铸轧辊冷却水流量的优化方案

为解决目前国内铸轧坯料板形控制存在的问题，本文提出了一种基于铸轧辊冷却水流量调整的铸轧坯料板形控制方法，即在铸轧生产过程中，通过调节铸轧辊辊缝冷却水流量来控制铸轧坯料的板形，主要包括以下步骤：（1）分析铸轧坯料缺陷产生的原因及影响因素。（2）分析铸轧坯料的成分、组织、夹杂物及裂纹缺陷等情况，并进行相应的组织和性能检测。（3）根据铸轧产品质量要求及生产工艺要求，确定合适的冷却水流量，并调整相应的冷却水流量。（4）建立铸轧辊辊缝冷却水流量与坯料板形的数学模型。（5）根据数学模型计算出铸轧辊冷却水量与坯料板形之间的关系曲线，以此曲线作为控制依据，自动调节冷却水流量以保证坯料板形满足要求。（6）通过生产实践检验控制效果，并根据结果进行调整优化。

5.方案实施效果

通过对铸轧辊冷却水流量的调整，铸轧坯料板形得到有效控制，具体实施效果如下：在铸轧辊冷却水流量调整的过程中，操作人员无需进入铸轧辊内部，只需通过观察铸轧辊表面温度和表面压强变化，就可以判断出需要调整的冷却水流量大小，减少了操作人员与铸轧辊直接接触的机会，降低了人为因素造成的坯料板形缺陷。通过对铸轧辊冷却水流量的调整，降低了坯料表面压强，改善了铸轧产品质量。

通过对铸轧坯料板形控制的实施，降低了生产成本。由于铸轧过程中坯料表面压强受到铸轧辊冷却水流量的影响，通过调整冷却水流量可以实现对坯料板形的控制，而传统工艺需要人工进行调整，调整过程中容易造成坯料变形不均匀，进而影响产品质量。采用本方法后，可实现对坯料板形的自动控制，提高了生产效率和产品质量。

结束语：

综上所述，本文通过对铸轧坯料的板形缺陷进行分析，指出了影响铸轧坯料板形的因素，即铸轧辊冷却水流量，并结合某企业铸轧生产实际情况，提出了一种铸轧坯料板形控制方法。该方法的主要特点是通过对铸轧辊冷却水流量的调整来实现铸轧坯料板形控制，即通过改变冷却水量来控制铸轧坯料板形，与传统的人工调整冷却水流量的方式相比，不但效率高、精度高，而且由于冷却水流量的自动调节，避免了因人工调整而造成的产品质量波动。

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