电解铝液直接铸轧生产铝箔坯料

胡冠奇，牛荟晓，张瑞琴

（登电集团　铝加工有限公司，河南　登封452477）

　　摘要：使用电解铝液直接铸轧生产铝箔坯料，减少了二次熔化，缩短了生产工艺流程，节约了生产成本。但电解铝液中含氢量和含渣量较高，铸轧生产过程中需要采取有效的除渣、除气措施。电解铝液直接铸轧时适当加入固体料有利于晶粒细化，从而减少了 Al-Ti-B丝的加入量。实践表明，加入30％的固体料，既有利于晶粒细化，又解决了电解铝液温度过高不能满足熔炼工艺需要的问题。

　　关键词：电解铝液；铸轧；铝箔坯料；晶粒细化

　　近年来我国的铝工业（氧化铝、电解铝和铝加工）发展迅速，资源浪费已是一个不可忽视的问^[1]。传统的铸轧生产采用的是铝锭重新熔化后再进行铸轧的工艺^[2]。而电解铝液直接铸轧是利用电解铝液直接实现铸轧生产，很明显它省去了浇注铝和重熔铝锭的工艺，缩短了生产工艺流程，节约了能源^[3-4]。

　　国家发改委2006年提出铝工业结构调整的新思路^[5]，强制70％的电解铝液直接用于铸轧生产以节约能源。目前我公司采用的就是电解铝液直接铸轧生产工艺，现就电解铝液直接铸轧生产的除气方法和板坯组织情况作一介绍，供大家参考。

　　1 电解铝液直接铸轧的除气方法

　　电解铝液自电解槽中抽出时熔体温度一般达900℃以上，由于电解铝所用的原辅材料含水量较大，铝液在电解槽中已吸附了大量的氢，氢含量一般大于0.35 mL／（100 g Al），因此，在后续生产过程中如何采取有效的除氢措施是非常关键的。

　　在完全使用重熔铝锭铸轧生产时，熔炼温度为740℃～760℃，铸轧温度为685℃～690℃，精炼时每吨铝液使用2 kg精炼剂，并用N₂喷粉进入，静置20min～25min，经过在线除气后，上流槽铝液含氢量小于0.12mL／（100 g Al）。为了对比电解铝液占熔体不同比例时熔体中氢含量的变化，我们采用同样的熔铸工艺对不同电解铝液比例下的熔体（分别为全电解铝液、70％电解铝液、60％电解铝液、30%电解铝液及重熔铝液的含氢量进行测试。在上流槽中用HAD-Ⅲ测氢仪测试结果如表1所示。

　　根据测试结果可知，采用同样的熔铸工艺，随着电解铝液比例增加，熔体中的氢含量增加，当全使用电解铝液时，氢含量增加到0.15mL／（100 g Al）以上，铸轧成品断面很容易出现微孔压合或孔洞缺陷，如图1所示。

图1　全使用电解铝液铸轧产品出现的微孔压合及孔洞缺陷

　　使用电解铝液比例较大时，铸轧产品出现微孔压合或孔洞缺陷的主要原因是电解铝液中氢含量较高，采用同样的除氢力法，熔体中仍剩余有较多的含氮量。为了尽可能使用较多的电解铝液，而且达到低氢含量指标，采取的措施如下：

　　（1）运送电解铝液时在铝液表面撒上一层覆盖剂，一方面防止氧化造渣（夹渣会携带氢），另一方面防止潮湿空气与铝液接触；

　　（2）采用虹吸方式将电解铝液导入熔炼炉，减少铝液与空气接触面积，尽司能避免造渣和吸气；

　　（3〉使用电解铝液比例大于60％时，可适当增加精炼剂用量（建议3kg／t铝液）和延长N2喷粉时间：

　　（4）加强在线除气，加快石墨转子转速（除气转子转速增加到260 r／min～300r／min）以增加气泡数量。

　　使用电解铝液并采取上述措施后，在上流槽测定氢含量为0.11mL／（100 g Al）左右，未出现微孔压合或孔洞缺陷，如图2所示。因此可看出只要采取有效的除氢措施，使用电解铝液可以达到与完全使用重熔铝液同样的氢含景效果，能够满足使用要求。

图2　采取措施后电解铝液+30%固体料的铸轧品表面形貌

　　2 电解铝液直接铸轧的板坯组织

　　细小晶粒组织的铸轧铝板带各向异性小，加工时变形均匀，其力学性能和加工性能均比较好。要获得细小晶粒组织的铸轧铝板带，一是要有一定的过冷度，二是有大量的弥散晶核。

　　在铸轧生产冷却强度不变的条件下，以纯铝为例做不同试验。试验方法为：合金牌号为1060，规格为7.0mm×1260mm，在保持冷却强度不变的前提下，改变向电解铝液中加入固体料的量，达到同样的一级晶粒，通过使用Al-Ti-B丝用量的多少来反映晶粒细化的难易程度。

　　在电解铝液倒入熔炼炉以前，分别向熔炼炉中加入10％、20％、30％、40％和60％固体料，与完全使用电解铝液和重熔铝液铸轧生产相比，达到一级晶粒度所需Al-Ti-B丝用量试验结果如表2所示。

　　图3分别为加入不同比例固体料和Al-Ti-B丝时铸轧板坯的显微组织照片。可以看出，三种试验条件下铸轧板坯的晶粒度相差不大，均比较细小，能够满足生产铝箔的使用要求。

图3　使用电解铝液铸轧生产的板坯组织

　　以上说明，在冷却强度不变的情况下，随着向电解铝液中加入固体料的增多，细化晶粒所需要的Al-Ti-B丝量相应减少，从而可有效降低生产成本。实践表明，向电解铝液中加入30％的固体料时，一方面所需加入的Al-Ti-B丝量比较少；另一方面由于电解铝液自电解槽中抽出运输到铸轧车间时熔体温度一般达850℃以上，而熔炼温度仅需740℃～760℃，所以加入30％的固体料，能使电解铝液的温度降至熔炼工艺要求的温度，避免了要等待电解铝液降温的过程，从而提高了生产效率。

　　3结论

　　（1）使用电解铝液直接铸轧生产铝箔坯料缩短了生产工艺流程，避免了二次熔化，节约了生产成本。但由于电解铝液中含氢量和含渣量较高，铸轧生产过程中需要采取有效的除渣、除气措施。

　　（2）使用电解铝液直接铸轧铝箔坯料时加入一定量的固体料，有利于晶粒细化，根据生产经验，在电解铝液中加入30％的固体料，其综合效益较佳。

(责任编辑：Cindy)