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山东大 学硕上学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 摘要 根据我公司新投资引进的熔铸生产线项目， 针对超薄铝箔对铝液净化效果的 要求， 本文论述了 熔铸生产线的铝液净化设备配置选型; 铝液净化效果对最终产品 质量的影响; 铝液净化能力; 提高铝液净化效果的措施; 测量铝液净化效果的设 备等方面的内容。 熔铸生产线铝液净化设备配置主要包括炉内的保温炉透气塞精炼技术， 使铝 液在保温炉中得到有效地净化， 铝液在进入s n i f 除气系统和s i v e x 过滤系统之前 得到良 好的净化指标，铝液含氢量控制在 0 . 3 0 m 1 / l 0 0 g a l以下等方面。这是最终 提高 铝 液 净 化 效 果的 前 提 条 件。 炉 外 在 线 处 理 系 统 包 括s n i f s h e e r 除 气 精 炼 系 统和s i v e x 铝液过滤系统。 对于不含镁的合金， 除气效率可达到5 0 %以上， 铝液 含氢量可达到0 . 1 2 m l / l 0 0 g a l以 下， 含镁合金可达到0 . 1 4 m l / l 0 0 g a l以 下。铝液 中夹杂物的去除，包括炉内处理和炉外处理。炉内处理主要是通过向炉内铝液中 加入山k c 1 和n a c l 等组成的盐类熔剂， 通过熔剂和夹杂物的吸附作用， 将铝液中 的夹杂物吸附后上浮到铝液表面。随铝渣一起除掉。炉外在线过滤主要是采用 s i v e x 过滤装置， 采用陶瓷过滤片对铝液进行过滤。 s i v e x 过滤技术属于陶瓷过滤 片过滤， 过滤片多为5 0 - 6 0 p p i ， 对于2 0 u m以 上的夹杂物， 过滤效率可达到9 0 %， 对于1 5 p m 以上的夹杂物， 过滤效率可达到8 0 %以上。 铝液净化效果对于超薄铝箔的生产具有决定性的作用。如果铝液中的氢含量 超标， 达到。 . 1 5 m l / l 0 0 g a l以 上， 会导 致铝液中 产生气孔 或组织 疏 松等缺陷， 从 而导致产品机械性能， 特别是抗拉强度和延伸率的降低。另外对深冲性能也会产 生不良 影响。铝液中的夹杂物对产品性能影响很大， 夹杂物的形状越近似于球形， 山东大学硕士学位论文 一 超薄铝箔铝液挣化过程研究 对金属基体机械性能的影响越小。夹杂物呈尖角形，甚至包围晶粒形成薄膜时 对铸件性能的危害最大。 铝液净化效果的检n 1 主要仪器包括 a l s c a n测氢仪，l i m c a测渣仪，p o d f a测 渣取样设备。所检测结果的稳定性和在线检测是其主要优点。 总之，提高铝液净化效果是一个综合过程，首先必须选择有效的铝液净化设 备，同时必须对熔炼， 铸造过程以及熔炼原料进行严格控制， 特别是电解铝液的 含量应控制在 5 0 %以下， 原料中的干净固体料必须达到 3 0 %以上，这样辅之以 有效的铝液净化设备， 才能确保净化效果。这样才会为超薄铝箔的生产创造良 好 的条件。 关键词:除气系统、过滤效率、氢含量、夹杂物。 山东大学硕士学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 abs t r a c t a c c o r d i n g t o t h e n e w i n v e s t e d a n d i n t r o d u c e d me l t i n g a n d c a s t i n g l i n e i n o u r c o mp a n y , b a s e d o n t h e r e q u e s t o f t h e a l u mi n u m p u r i t y i n t h e s u p e r t h i n a l u mi n u m f o i l ma n u f a c t u r i n g , i n t h i s a r t i c l e i ma i n l y d i s c u s s e d t h e c h o i c e o f t h e l i q u i d a l u mi n u m p u r i f i e d e q u i p me n t i n o u r c o mp a n y ; t h e i n f l u e n c e o f t h e l i q u i d a l u mi n u m o n t h e f i n a l p r o d u c t q u a l i t y ; t h e l i q u i d a l u mi n u m p u r i f i c a t i o n a b i l i t y ; t h e me a s u r e me n t t oi mp r ov et he l i q u i d p u r i f i c a t i o n p u r p o s e ; t h e me a s u r i n g e q u i p me n t t o t h e l i q u i d a l u mi n u m p u r i f i c a t i o n r e s u l t , a n d s o o n . t h e l i q u i d a l u mi n u m p u r i f i c a t i o n e q u i p me n t s i n t h e h o l d i n g f u r n a c e ma i n l y i n c l u d e t h e p o r o u s p l u g s , s o t h a t t h e l i q u i d a l u mi n u m c a n b e p u r i f i e d i n t h e h o l d i n g f u r n a c e . t h e h y d r o g e n c o n t e n t i n t h e l i q u i d a l u mi n u m c a n b e r e d u c e d t o 0 . 3 0 m1 / l 0 0 g a l i n t h e h o l d i n g f u r n a c e b e f o r e t h e s n i f d e g a s s e r a n d t h e s i v e x f i l t e r . t h i s i s t h e p r e c o n d i t i o n t o a d v a n c e t h e l i q u i d a l u mi n u m p u r i f i c a t i o n v a l u e . t h e o n - l i n e t r e a t me n t s y s t e m i n c l u d e s t h e s n i f s h e e r t m d e g a s s e r a n d t h e s i v e x f i l t e r . t h e e f f i c i e n c y o f h y d r o g e n r e d u c t i o n c a n b e g o o d u p t o 5 0 % , a n d t h e h y d r o g e n c o n t e n t c a n b e 0 . 1 2 ml / l 0 0 g a 1 t o t h e a l l o y w i t h o u t i i i 山东大学硕_ 丁 学位论文 一 超傅铝箔铝液净化过程研究 t h e ma g n e s i u m, a n d b e 0 . 1 4 m1 / l 0 0 g a 1 t o t h e a l l o y w i t h爪agnes i u爪 . t h e f i l t r a t i o n i n t h e l i q u i d a l u mi n u m i n c l u d e s t h e t r e a t me n t i n t h e f u r n a c e a n d o u t o f t h e f u r n a c e . t h e t r e a t me n t i n t h e f u r n a c e me a n s t h a t t h e s a l t f l u x c a n b e a d d e d t o t h e l i q u i d a l u mi n u m i n t h e f u r n a c e , wi t h t h e a b s o r p t i o n o f t h e f l u x t o t h e i n c l u s i o n , t h e i n c l u s i o n i n t h e l i q u i d a l u mi n u m c a n b e a b s o r b e d t o t h e s u r f a c e a n d r e mo v e d t o g e t h e r w i t h t h e d r o s s . t h e t r e a t me n t o u t o f t h e f u r n a c e me a n s t h e s i v e x f i l t e r , wi t h t h e c e r a mi c f o a m f i l t e r . t h e s i v e x f i l t e r i s c e r a mi c f o a m f i l t e r a n d t h e p o r e s i z e i s 5 0 一 6 0 p p i . t h e f i l t e r e f f i c i e n c y c a n b e 9 0 % t o t h e i n c l u s i o n l a r g e r t h a n 2 0 p m, a n d b e 8 0 % t o t h e i n c l u s i o n l a r g e r t h a n 1 5 p m. t h e l i q u i d a l u mi n u m p u r i f i c a t i o n e f f i c i e n c y i s t h e mo s t i mp o r t a n t t h i n g t o t h e p r o d u c t i o n o f t h e s u p e r t h i n a l u mi n u m f o i l . i f t h e h y d r o g e n c o n t e n t b e u p t o 0 . 1 5 m1 / l 0 0 g a 1 , t h e a i r h o l e a n d l o o s e n d e f e c t c o u l d f o r m. s o t h e me c h a n i c a l p r o p e r t y , e s p e c i a l l y t h e t e n s i o n f o r c e a n d t h e p r o l o n g a t i o n c o u l d b e r e d u c e d a n d t h e p u n c h i n g p r o p e r t y c o u l d b e i n f l u e n c e d b a d l y . t h e p r o p e r t y o f t h e f o i l c a n b e i n f l u e n c e d mu c h f o r t h e i n c l u s i o n t h e l i q u i d a l u mi n u m. t h e n e a r e r t h e s h a p e o f t h e i n c l u s i o n i s t h e s p h e r e , t h e l e s s t h e i n f l u e n c e i s . t h e n e a r e r t h e s h a p e o f 加to t h e i n c l u s i o n i s t o t h e t i n e c o r n e r , t h e mo r e t h e i n f l u e n c e i s , w 山东大学硕士学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 e s p e c i a l l y w h e n t h eg r a i n i se n c i r c l e d b y t h e i n c l u s i o n , t h e i n c l u s i o n c a n d o g r e a t h a r m t o t h e c a s t i n g p r o d u c t . t h e d e t e c t o r s a b o u t t h e l i q u i d a l u mi n u m p u r i t y i n c l u d e t h e a l s c a n s y s t e m, t h e l i m c a s y s t e m, t h e p o d f a s y s t e m. t h e mo s t me r i t s o f t h e s e d e t e c t o r s a r e t h e s t a b i l i t y a n d t h e o n - l i n e d e t e c t i n g me t hod . i n a w o r d , i t i s t h e i n t e g r a t e p r o c e s s t oi mp r o v et h e l i q u i d a l u mi n u m p u r i t y . a t f i r s t , t h e e f f e c t i v e d e g a s s e r a n d f i l t e r s h o u l d b e u s e d , t h e s a me t i me , w e mu s t c o n t r o l t h e r a w ma t e r i a l s t r i c t l y , e s p e c i a l l y t h e a l u mi n u m e l e c t r o l y t e s h o u l d b e l e s s t h a n 5 0 % a n d t h e c l e a n l y s o l i d ma t e r i a l s h o u l d b e mo r e t h a n 3 0 % . t h u s t h e l i q u i d a l u mi n u m c a n b e p u r i f i e d w e l l w i t h t h e e f f e c t i v e d e g a s s e r a n d f i l t e r . i t i s a g o o d c o n d i t i o n t o ma k e t h e s u p e r t h i n f o i l b e b e t t e r . k e y w o r d s l i q u i d a l u mi n u m p u r i f i c a t i o n , f i l t e r e f f i c i e n c y . h y d r o g e n c o n t e n t. i n c l u s i o n 原 创 性 声 明 本人郑重声明: 所呈交的学位论文， 是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已 经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论 文 作 者 签 名 :夕 今 么一弘 日期 : 沪镇网二 。 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名:奋 导 师签 名 魂经日 期: 2 , # j g : i v 山东大学硕七学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 本文主要创新点 i 、找到了 超薄铝箔生产过程中氢含量必须达到0 . 1 5 m 1 / l 0 0 g a l 以下的原因 并系统论述了铝液中的氢对超薄铝箔生产的影响， 特别是反应性气孔和析出性气 孔的影响及解决措施。系统论述了 s n i f s h e e r 系统对于降低铝液中的氢含量的 作用， 特别是通过改进该系统反应器常数，有效地提高了除气效率， 对于提高铝 加工产品冶金质量，具有重要意义。 2 、论述了日 本三井公司管式过滤器以及美国p y r o t e k 公司s i v e x 过滤器对于 提高除渣效果的作用，为超薄铝箔的生产提供了条件。论述了 a l s c a n测氢仪及 l i m c a 测渣仪的先进性，填补了国内铝加工行业的铝液净化效果在线检测的空白。 3 、找出了铝液净化效果与铸造产品质量之间的内在联系，对于提高铝液净化 效果和铸造产品质量， 达到超薄铝箔生产质量要求，具有重要意义。 山东大学硕士 学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 第一章序言 1 . 1国内外铝箔生产概况 、国外铝箔生产技术装备的现状与发展趋势 随着全世界铝加工行业的不断发展，铝板带箔先进的加工技术最终将反映 到铝箔产品上。 目前， 世界铝箔生产在工艺和设备上的技术发展趋势表现在: ( 约 高质量铝箔坯料采用大规格铸锭热轧并控制终轧温度。 采用优质的铸锭， 铸造前 经过严格的铝液净化， 经铣面后消除铸锭表面的壳层、 相变缺陷，高温均热保证 铸锭组织成分均匀化。 ( 2 ) 铝箔轧机向大卷重、宽幅、高速和自 动化方向发展。 德国阿亨巴赫 ( a c h e n h a c h )公司为德国联合铝业公司 ( v a w )提供的 2 2 0 0 m m铝 箔轧机，轧制幅宽2 0 8 0 m m ，成品厚度为0 . 0 0 6 m m ,轧制速度为2 5 0 0 m / m i n ,卷重 为 1 9 . 6 t ;英国戴维一 麦基 ( d a v y m c k e e )公司为美国肯塔基州的洛根铝业公司 提供的铝箔轧机，轧制速度是 2 0 0 0 m / m i n ，卷重达 2 5 t . ( 3 ) 板形、厚度精度 的控制技术迅速发展。 现代先进的铝箔轧机都以其板形、 厚度控制系统的先进性 作为标志。 板形控制系统的应用对提高成品质量和生产效率效果显著。( 4 )设 备自 动化程度越来越高。 计算机在轧制过程的应用实现了厚度自 动控制、 板形自 动控制、 轧制过程最优化控制以及先进的故障诊断和卷材自 动储运等， 提高了劳 动生产率和产品质量。( 5 ) 传动系统的数字化控制技术， 使轧制速度精度大为提 高，加减速时的张力控制得到改善。( 6 ) 采用低温长时间的铝箔退火工艺有效地 提高铝箔表面质量。 ( 7 ) 轧辊的研磨普遍采用c n c 数控磨床。 ( 8 ) 工艺润滑技术。 高档轧制油普遍采用高性能的窄馏分、低芳烃的轧制油。 二、国内铝箔生产技术装备的现状与发展趋势 山东大学硕士 学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 第一章序言 1 . 1国内外铝箔生产概况 、国外铝箔生产技术装备的现状与发展趋势 随着全世界铝加工行业的不断发展，铝板带箔先进的加工技术最终将反映 到铝箔产品上。 目前， 世界铝箔生产在工艺和设备上的技术发展趋势表现在: ( 约 高质量铝箔坯料采用大规格铸锭热轧并控制终轧温度。 采用优质的铸锭， 铸造前 经过严格的铝液净化， 经铣面后消除铸锭表面的壳层、 相变缺陷，高温均热保证 铸锭组织成分均匀化。 ( 2 ) 铝箔轧机向大卷重、宽幅、高速和自 动化方向发展。 德国阿亨巴赫 ( a c h e n h a c h )公司为德国联合铝业公司 ( v a w )提供的 2 2 0 0 m m铝 箔轧机，轧制幅宽2 0 8 0 m m ，成品厚度为0 . 0 0 6 m m ,轧制速度为2 5 0 0 m / m i n ,卷重 为 1 9 . 6 t ;英国戴维一 麦基 ( d a v y m c k e e )公司为美国肯塔基州的洛根铝业公司 提供的铝箔轧机，轧制速度是 2 0 0 0 m / m i n ，卷重达 2 5 t . ( 3 ) 板形、厚度精度 的控制技术迅速发展。 现代先进的铝箔轧机都以其板形、 厚度控制系统的先进性 作为标志。 板形控制系统的应用对提高成品质量和生产效率效果显著。( 4 )设 备自 动化程度越来越高。 计算机在轧制过程的应用实现了厚度自 动控制、 板形自 动控制、 轧制过程最优化控制以及先进的故障诊断和卷材自 动储运等， 提高了劳 动生产率和产品质量。( 5 ) 传动系统的数字化控制技术， 使轧制速度精度大为提 高，加减速时的张力控制得到改善。( 6 ) 采用低温长时间的铝箔退火工艺有效地 提高铝箔表面质量。 ( 7 ) 轧辊的研磨普遍采用c n c 数控磨床。 ( 8 ) 工艺润滑技术。 高档轧制油普遍采用高性能的窄馏分、低芳烃的轧制油。 二、国内铝箔生产技术装备的现状与发展趋势 山东大学硕 卜 学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 我国现有百余台铝箔轧机， 其中多数为国产中小型铝箔轧机， 装备水平低， 轧速慢，卷重小，产品档次低。在进口的 3 0多台铝箔轧机中，早期引进的铝箔 轧机均没有板形自 动控制系统，装备水平不高;而近 2 0 年间引进的铝箔轧机大 都装备了厚度自动控制和板形自 动控制系统，装机水平达到或接近国际先进水 平。 就铝箔产品而言，在产品质量上能稳定生产高质量香烟箔的只有少数几家 企业， 如厦顺铝业有限公司、 江苏大亚集团丹阳铝业公司等， 这些厂家生产采用 热轧供坯的铝箔坯料， 采用优质的铸造扁锭， 经过严格的铝液净化工艺， 保证铸 锭冶金质量。 其他厂家多采用铸轧供坯的铝箔坯料。 许多厂家生产的双零箔多为 正公差的上限供货， 由于铸轧坯料铝液净化质量和铸造工艺的原因， 导致铝箔轧 制时断头多、针孔多，满足不了用户的要求。 随着铝箔下游产品生产设备自 动化程度和质量意识的提高，对铝箔质量的 要求越来越高，厚度也越来越薄， 小型铝箔轧机无论从厚度、宽度、 控制精度以 及表面质量等方面均不能满足市场对高精铝箔的需求， 现己基本退出薄规格铝箔 的生产。在 4 2台现代化铝箔轧机中，装备水平也参差不齐，其中引进国际先进 水平的1 6 台， 生产能力5 . 9 x 1 0 t ，占 现代化箔轧产能1 2 . 2 x 1 0 t 的4 8 % ; 引进 和国内 外合作制造的国际一般水平铝箔轧机1 6 台， 生产能力4 . 5 x 1 0 t ， 占3 7 % 引进的二手设备 6台，生产能力 1 . 2 x 1 0 t ，占1 0 % ;国产铝箔轧机 4台，生产 能力0 . 6 x 1 0 t ，占5 % 0 应该指出的是，有些厂家由于种种原因 无论是进口还是国产的轧机)不 能稳定生产双零箔 ( 最小厚度 0 . 0 0 5 m m ) ，其中制约铝箔质量的主要原因是坯料 的冶金质量不过关，主要包括夹杂物含量和氢含量超标。 根据各企业的实际生 产情况估计，目前我国0 . 0 0 6 m m 左右的铝箔有竞争力的产能在3 . 8 x 1 0 t 左右。 山东大学硕士学位论文 一 超薄铝姑铝液净化过程研究 三、铝箔主要生产工艺特点 由熔铸分厂提供的铣面 ( 铣边)后的铸锭，根据合金品种的不同进行加热 或均热， 加热好的铸锭送至热初轧机进行热初轧， 热轧过程中须根据工艺要求进 行切头尾， 达到工艺要求的厚度时，由 辊道送至四机架连轧机进行热精轧并卷取 成卷， 然后卸卷冷却; 冷却后的热轧卷送至冷轧机进行轧制， 根据产品状态及性 能要求的不同，对需要中间退火的产品进行退火，再进行轧制，直至成品厚度; 然后根据供货要求， 进行拉矫一剪切一成品退火， 最终成品经检查合格后包装入 库。典型的铝箔坯料生产工艺流程如图1 所示。 罐盖料铝带材铝板材 图1铝箔坯料生产工艺过程 f i g u r e t h e s e m i f i n i s h e d a l u m i n u m f o i l p r o d u c i n g p r o c e s s 铝箔分厂的生产工艺采用国内外铝箔生产企业成熟的并经过实践验证的先 山东人学硕 l 学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 进生产工艺， 即采用铝箔粗轧一中轧一双张合卷一精轧一分卷分切一热处理的生 产工艺。 铝箔轧机上配有自 动厚度控制系统和先进的板形自动控制系统， 可提高 铝箔产品的质量和轧制速度， 降低废品率。 双零铝箔产品的热处理采用低温长时 间退火制度，以获得良好力学性能和表面光洁的成品铝箔。 铝箔坯料全部由板带分厂提供。双零铝箔的生产工艺过程是:厚度0 . 3 5 - 0 . 4 m m半硬状态的铝箔坯料首先在铝箔粗中轧机和铝箔中精轧机上进行 4 -5道 次的单向不可逆粗、中轧制，根据成品厚度的需要在合卷机上将两张铝箔双合， 然后将合卷后的卷材在铝箔精轧机上进行最后1 道次的叠轧， 轧到成品铝箔的厚 度。 叠轧后的双张铝箔， 送到分卷机上分成单张的铝箔， 并根据成品需要的宽度 同时进行分切， 最后卷取成成品要求的卷重。 分卷剪切后的铝箔根据不同的用途、 宽度和性能要求， 采用不同的退火工艺在成品退火炉内进行低温长时间退火。 退 火后的铝箔经过严格的检查和性能检测后人工包装入库。 空调箔的生产工艺过程是:厚度 0 . 4 ， 的铝箔坯料首先在铝箔粗中轧机上 进行2 道次的单向不可逆轧制， 轧到成品铝箔的厚度。 轧制到成品厚度的空调箔， 送到厚箔剪切机上切边， 并根据成品需要的宽度同时进行分切， 最后卷取成成品 要求的卷重。 分卷剪切后的空调箔在成品退火炉内进行成品退火。 退火后的铝箔 经过严格的检查和性能检测后人工包装入库。 铝箔产品的生产工艺流程见图 2 0 山东大学硕l 学位论文一超薄铝箔铝液净化过程研究 铝箔坯料 般零铝箔 图2铝箔生产工艺流程 f i g u r e2 t h ea l u m i n u mf o i lp r o d u c i n gp r o c e s s 1 2 国内外铝液；争化概况 一、国外铝液净化方法：国际上铝液净化设备供货商主要包括美国 p y r o t e k 公司s n i f 在线处理设备，法铝p e c h i n e y 公司a l p u r 在线处理设备，加 拿大s t a s 公司a c d 在线处理设备。在s n i f 处理方法中，惰性气体从高速旋转的 转子和定子之间的缝隙喷出，惰性气体变成极细的弥散气泡，由于转子高速旋转 搅拌金属液，使得弥散气泡均匀分布在整个熔体中，增大了气泡与熔体的接触面 积，使可溶性氢气更有效地进入气泡中，使之与气泡一起上浮排除，从而达到快 速高效地从熔体中清除氢气和氧化物夹杂的目的。要求气体纯度如下：n 2 7 山东大学硕士学位论文一超薄铝箔铝液净化过程研究 9 9 9 9 9 6 。a r 9 9 9 9 6 ，c l ：9 9 5 ，正常工作情况下，工作气体入口工作压 力为0 2 一o 5 m p a 。铝液中夹杂物的净化主要经过s i v e x 陶瓷过滤片完成，经 过5 0 - - 6 0 p p i 的陶瓷过滤片，铝液中直径1 5 微米以上夹杂物的净化效率可达 8 0 9 0 以上，保证了超薄铝箔的生产和质量要求。a l p u r 石墨转子喷头上有两 种不同形式的气体通道，一种是径向排列的8 条小通道( 直径1 - - 3 m m ) ，小通道 和转动的中空心轴相通，喷入惰性气体。另一种为锥形排列的8 条大通道( 直径 8 - - 1 5 r a m ) ，通道中心点与喷头转动轴同心，通道中心线与转动轴成4 5 度角，喷 头上有4 个叶片，在高速转动下搅拌金属液，使气泡细小而且分布均匀，提高净 化效果。加热器功率通过调节通入的电流而调节。要求气体纯度如下：n ： 9 9 9 9 9 6 。a r 9 9 9 9 6 ，c 1 。9 9 5 ，正常工作情况下，工作气体入口工作压 力为0 2 0 5 m p a 。同时要求c l ：含量小于5 。s t a s 公司所生产的a c d 在线处 理设备是一种新型的在线处理设备，转子数量分为2 个，4 个，6 个，8 个转子 几种形式，单位时间的最大处理能力分别为：2 5 0 k g m i n ，4 5 0k g m i n ，7 5 0 1 0 0 0 k g m i n ，1 5 0 0k g m i n ，a c d 除气装置的臂可以旋转，平移，升降及后仰。除气 流槽比正常流槽略宽，8 个转子时铝液深度约3 8 0 r a m ，除气流槽的铝液静态流量 在1 2 0 0 k g 左右。石墨转子在工作时受铝熔体的冲刷和空气的高温氧化两方面的 作用 1 ) ，其中高温氧化是造成石墨转子发生损坏的主要原因，同时铝熔体的冲 刷作用使转子外部被氧化的疏松层脱落，加快了高温氧化的速度，加速了石墨 转子的损坏( 2 ) 。石墨转子寿命在3 个月左右。除气流槽两端用伸缩模块与正常 流槽相连。除气流槽的工作寿命为1 1 5 年。除气时选用的气体一般用a r ，也 可以用n 。，a c d 设计时具备用c 1 ：功能，主要目的是除去碱金属，但应用较少 主要原因是碱金属在保温炉内大部分已经除去，使用a c d 密封后，渣量大大减 少且干燥，铝渣容易处理。a c d 除气效率与多种因素有关，例如熔体温度，环 山东人学硕l 学位论文一超薄铝箔铝液净化过程研究 境温度，湿度以及单位时间处理铝液量等。根据这些相关的数据计算出除气平衡 点，除气的最终值要比平衡点高出o 0 2 一o 0 4m l 1 0 0 9 a 1 ，除气效率最高可达 到6 0 ( 3 ) 。 二、国内铝液净化概况：国内铝液净化方法主要包括熔剂过滤净化、铝液 喷粉净化等方法，同时包括借鉴国外技术而采用的类似石墨转子旋转喷气净化技 术。熔剂过滤净化是一种以排杂为主，除气为辅的净化方法，以n a c l ，k c l 为基 础，添加少量的氟化物，碳酸盐，硫酸盐及助熔剂等附加物。熔剂过滤净化的高 效排杂作用的关键在于该方法具有将铝的熔化一熔剂过滤一熔剂排杂三个过程 实现于熔炼全过程中的作用，符合以排杂为主的净化原则( 4 ) ，显著减少了铝中 的央杂物等缺陷，对于双零铝箔的生产具有重要意义。氟化物具有吸附非金属夹 杂物的显著特点，同时和炉内熔融金属之间有较大的表面张力，能使熔剂的分离 性提高。不易产生熔剂夹杂( 5 ) 。另外，采用以上熔剂处理方法，显著提高了铝 液的纯净度，降低夹杂含量，基本消除了气孔等缺陷的产生根源，从而影响到材 料的力学性能和微观断裂过程。未处理时表现为显微气孔与穿晶微孔聚集的混合 型断裂，熔剂处理后，材料裂纹扩展阻力增大，材料不易开裂，主要表现为穿晶 微孔聚集型断裂，材料的力学性能得到提高。熔剂过滤前后拉伸断口形貌对比如 图3 所示： 9 【“东大学硕士学位论文一超薄铝箔铝液净化过程研究 a ：过滤前( b e f o r ef l u xf i l t r a t i o n )b ：过滤后( a f t e rf l u xf i l t r a t i o n ) 图3 熔剂过滤前后村料拉伸断口形貌 t h em a t e r i a ld r a w i n gf r a c t u r ea p p e a r a n c eb e f o r ea n da f t e rf l u xf i l t r a t i o n 喷粉净化的特点是以惰性气体( a t ，n 。) 为载体，通过一个混合装置，使 粉状的精炼剂与惰性气体混合，形成气粉流，经过喷嘴将其喷入铝液中以达到净 化铝液的目的。精炼剂中以氟化物、氯化物为主，碱金属氟盐作为表面活性剂 可降低熔剂和熔体间，熔剂和氧化夹杂间的表面张力，碱金属盐在氧化夹杂中有 限的溶解度，可确保熔剂能渗入氧化膜( 6 ) 。还能增大混合盐的表面张力，使已 经吸附氧化物的熔盐球状化，易于与熔体分离。m g c l 。与夹杂物的润湿性较好， 在高镁合金中起主要净化作用的是m g c l 。m g c l ：能降低熔点，减少熔剂用量，但 是m g c l ：太多会降低n a f 和k f 的作用( 7 ) 。金属氯化物有利于氧化夹杂物与熔 体的分离，有利于金属与渣的分离( 8 ) 。但是氯化物的吸湿性强，容易吸湿。另 外，稀土还能与氢反应生成稳定的化合物，起到脱氢作用( 9 ) 。目前喷粉净化的 设备主要有三种：流化喷粉净化设备，螺旋式喷粉净化设备，圆盘式喷粉净化设 备。喷粉净化设备由粉料罐，流化装置，分配器，喷枪等组成。 山东大学硕 卜 学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 1 . 3国内外铝液净化存在的问题 目 前，国内双零铝箔 ( 最小厚度0 . 0 0 5 m m )的生产规模逐步扩大，对铝液净 化提出的要求越来越高， 只有在技术上有大的突破， 才能适应国内铝行业的发展 现状。双零铝箔 ( 最小厚度 0 . 0 0 5 m m )的生产对铸造冶金质量的要求非常高，对 氢含量以及氧化夹杂物的含量要求非常高， 所以， 必须提高对铝液净化基础理论 以及净化过程的研究，提高熔体处理质量，才能满足铝箔生产的要求。 当前铝液净化过程中存在的问题主要包括: ( 1 ) 能耗及净化气体消耗量大 生产同种铝加工产品每吨能耗及气体消耗远高于国外能耗及气体消耗。 ( 2 ) 铝熔 体精炼和除气水平低， 所生产的铝铸锭的氢含量和氧化夹杂含量高， 超出 产品质 量要求， 造成一部分质量要求较高的铝加工产品， 如双零铝箔( 最小厚度0 . 0 0 5 m m ) 产品生产成品率低， 市场竞争力低， 往往依靠进口此类产品来满足市场要求。 ( 3 ) 在处理铝熔体时， 通常只注重除气， 除渣，除碱金属，和降低成本， 但对除气除 渣除碱金属的控制要求不严格， 导致产品质量降低。( 4 )当前， 在铝合金净化技 术中仍然大量使用n a c i , n a f , k c l，n a _,a l f , ， 和c l z ，虽然精炼效果较好，但它 们的副产品a i c i :, h c i , c l , 等对设备、环境及操作者个人危害都非常大。 1 . 4 本论文主要研究和解决的问题 本论文主要是针对我厂主要产品结构， 特别是针对双零铝箔的生产要求， 结 合目 前熔铸分厂整体设备配置， 根据所掌握的铝液净化理论， 特别是根据国内外 先进的设备以及熔体净化理论， 选择恰当的熔体净化设备， 主要从国外技术先进 的几个净化设备生产厂家中选择，并对所选铝液净化设备的净化工艺进行优化。 山东大学硕 卜 学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 1 . 3国内外铝液净化存在的问题 目 前，国内双零铝箔 ( 最小厚度0 . 0 0 5 m m )的生产规模逐步扩大，对铝液净 化提出的要求越来越高， 只有在技术上有大的突破， 才能适应国内铝行业的发展 现状。双零铝箔 ( 最小厚度 0 . 0 0 5 m m )的生产对铸造冶金质量的要求非常高，对 氢含量以及氧化夹杂物的含量要求非常高， 所以， 必须提高对铝液净化基础理论 以及净化过程的研究，提高熔体处理质量，才能满足铝箔生产的要求。 当前铝液净化过程中存在的问题主要包括: ( 1 ) 能耗及净化气体消耗量大 生产同种铝加工产品每吨能耗及气体消耗远高于国外能耗及气体消耗。 ( 2 ) 铝熔 体精炼和除气水平低， 所生产的铝铸锭的氢含量和氧化夹杂含量高， 超出 产品质 量要求， 造成一部分质量要求较高的铝加工产品， 如双零铝箔( 最小厚度0 . 0 0 5 m m ) 产品生产成品率低， 市场竞争力低， 往往依靠进口此类产品来满足市场要求。 ( 3 ) 在处理铝熔体时， 通常只注重除气， 除渣，除碱金属，和降低成本， 但对除气除 渣除碱金属的控制要求不严格， 导致产品质量降低。( 4 )当前， 在铝合金净化技 术中仍然大量使用n a c i , n a f , k c l，n a _,a l f , ， 和c l z ，虽然精炼效果较好，但它 们的副产品a i c i :, h c i , c l , 等对设备、环境及操作者个人危害都非常大。 1 . 4 本论文主要研究和解决的问题 本论文主要是针对我厂主要产品结构， 特别是针对双零铝箔的生产要求， 结 合目 前熔铸分厂整体设备配置， 根据所掌握的铝液净化理论， 特别是根据国内外 先进的设备以及熔体净化理论， 选择恰当的熔体净化设备， 主要从国外技术先进 的几个净化设备生产厂家中选择，并对所选铝液净化设备的净化工艺进行优化。 山东大学硕 卜 学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 在整个工艺流程中， 保温炉内也要通过透气塞， 用 n , + c 1 , 进行除气， 除渣， 除 碱金属的净化过程， 本课题进行过程中， 要对比各种形式透气塞， 选择恰当的透 气塞设备以及生产工艺，使保温炉内铝液净化达到良 好的技术指标，降低到 0 . 3 0 m l / l 0 0 g a l 以下， 为炉外净化处理创造条 件。炉外精炼主 要采用a r ( n , ) + c l , 进行铝液净化， 另外采用泡沫陶瓷过滤器对氧化夹杂物进行处理， 木课题进行过 程中， 要根据产品需求选择合适的除气设备以及过滤器， 同时确定合适的生产工 艺， 使铝液中氢含量以及氧化夹杂物含量达到双零铝箔的生产要求， 氢含量降低 到j : 艺要求的范围0 . 1 5 m l / l 0 0 g a l以下。在工艺净化处理的同时，采用a l s c a n 在线测氢仪对铝液中的氢含量进行检测， 采用l i m c a i i 测渣仪检测铝液中的氧化 夹杂物的含量。 本课题进行过程中，通过a l s c a n 在线测氢仪以及l 工 m 以h 钡 叨 渣 仪检测并记 录整个净化处理效果以及生产过程的工艺参数， 作为进一步提高熔体 处理质量的依据。 熔铸过程中的铝液净化，包括去除氢气、碱金属、氧化夹杂物，将对最终 产品质量产生重要的影响。 铝液净化效果与空气湿度、 室温、 铝液温度关系密切， 从6 6 0 一7 5 0 范围， 熔体氧化膜可看成是缺位尖晶石结构的y -a 1 , 0 , ， 对熔体的 保护性能较好， 温度超过 8 0 0 ,c ，就转变成六方密集结构的。 -a i , 0 :氧化膜的 保护性能就会恶化 1 0 ) 。 所以， 采用先进的铝液净化处理设备、正确的熔炼铸造 工艺、 合理的铝液净化工艺， 是保证铝液净化效果的关键。 铝液净化的最终效果 与熔炼铸造工艺过程息息相关。 熔炼过程所采用的原料状况对最终铝液净化效果 影响很大， 原料本身夹杂物较多， 则铝液净化效果会降低: 原料本身洁净度较高， 则铝液净化效果也会提高。 铝液净化的最终效果， 对整个铸造工艺影响巨大。 如 果铝液氢含量超过0 . 1 5 m l / l 0 0 g a l ， 铸造扁锭时铸锭中会产生微气孔或组织疏松， 导致生产双零铝箔时轧制成品率降低。 如果铝液中夹杂物含量超标， 特别是尺寸 山东大学硕十学位论文 一 超薄铝箔铝液净化过程研究 大于 1 5 p m的氧化夹杂物含量大于3粒/ 1 0 0 k g时，会导致生产双零铝箔时产生 铝箔断带， 成品率降低。 钠在含镁量较高的5 1 8 2 合金中容易引起钠脆性， 影响熔 体的流动性能和铸造性能， 所以必须经过合适的铝液净化方法对钠以及其它碱金 属进行净化 ( 1 1 ) 。本研究课题的目 标是:采用 6 0 t 在线处理系统，包括除气及 过滤装置，在保温炉中采用透气塞进行精炼处理， 在精炼除气箱与陶瓷过滤器之 间采用a 1 t i b 丝进行精炼细化处理，但铝认硼中间合金本身的夹杂物含量要少 否则， 在使用夹杂物含量高的铝钦硼中间合金时， 用量越大， 对铝合金的污染就 越严重，对铝合金性能的损害也越大 1 2 ) 。经过以上处理方式，辅之以合适的 铸造工艺， 使铸造扁锭的冶金质量， 主要包括夹杂物指标和氢含量指标， 达到生 产双零铝箔的要求。 山东大学硕十学位论文 一 超薄铝枯铝液净化过程研究 参考文献 1 、杨长贺石墨转子的损坏机理与延长其使用寿命的措施 轻合金加工技 术). 1 9 9 8 ( 1 ) :4 一7 . 2 、杨长贺铝熔体净化用石墨转子涂料的研究. 特种铸造及有色合 金. 1 9 9 9 ( 2 ) :7 - 9 . 3、m a r t i n b t a y l o r， e n g . ， m . s c , r e c e n t e x p e r i e n c e w i t h t h e a l c a n c o m p a c t d e g a s s e r i n t w o p l a n t s， l i g h t m e t a l s 2 0 0 0 , p p 7 7 9 . 4 、陈岁元.铝及其合金组合精炼剂的研究. 有色金属加工. 1 9 9 8 ( 2 ) : 8 9 - 9 6 . 5 、李丁. 铝熔体喷射精炼新工艺. 上海金属. 1 9 9 2 ( 4 ) : 6 6 - 7 0 . 6 , c r e p e a u p n，s o l i d f l u