CN118080799B - 一种改善铸造板锭气泡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善铸造板锭气泡的方法，其在过滤装置上分别设置有连通其内部的进气管和出气管；板锭铸造完成后等待下一炉铝水铸造的期间，通过进气管向所述过滤装置内部通入惰性气体；所述惰性气体充入压力为0.2‑0.5Mpa，第一次充入惰性气体的量大于所述过滤装置内空气体积以将过滤装置内的空气完全排出，第一次充入惰性气体后降低充气流量持续充气，使过滤装置的出气管管口手感有气体溢出；所述惰性气体的持续充气量为不低于5L/min；铸造进行时停止向所述过滤装置内充气，铸造结束时恢复充气。本发明改进后无铝水损失且制备得到的板锭前端无气泡，质量好，效果显著。

Description

一种改善铸造板锭气泡的方法

技术领域

本发明涉及铝合金加工技术领域，具体涉及一种改善铸造板锭气泡的方法。

背景技术

电子铝箔是铝电解电容器的原材料，用铝纯度≥99.99％的高纯铝为原料，通过在熔炼静置保温炉中重熔、添加一定量的微量元素，依次经过精炼除气除渣、扒渣、静置，然后将熔炼炉内铝水倒出，铝水经过流槽，然后经过除气除渣装置，然后通过流槽，然后再到过滤装置，然后再经过流槽，然后再经过分流盘，将铝水均匀分布到各个结晶器中，铝水在结晶器中冷却顺次凝固拉出形成铝板锭，板锭再通过铣面、均热化处理、热轧、冷轧、箔轧、成品退火等过程，加工成电子铝光箔，铝光箔再经过腐蚀、化成，然后分条做成铝电解电容器里的阳极。

高纯铝在重熔、铸造过程中，因铝水温度高(690-750℃)，在炉内熔炼过程中、在流出铸造的过程中，铝水表面与空气接触或与流槽接触后，会吸附空气中或流槽中的水分子，然后在铝水中分解成氢气，造成铝水的含氢量较高，这种含氢量高的板锭在均热化处理(温度580-620℃，保温时间10-50小时)过程，氢原子在高温状态被析出形成氢气，浮到铝锭表面，在铝锭表面形成一个鼓气的气泡。产生这种气泡的板锭不满足产品质量要求。在铝板锭生产过程中，为了防止上述气泡现象的产生，工艺要求铝水在熔炼炉里要通高纯氩气精炼，然后在铝水流出铸造的过程中，在流槽之间设置一个除气除渣装置，对铝水中的氢气和铝渣进行再次处理，然后再通过一个过滤装置，将产生的铝渣过滤干净，过滤后的洁净铝水通过立式铸造机铸造成板锭，经过这种工艺生产的板锭，含氢量可以控制在0.090g/100mlAl以内。这种程度含氢量的板锭在均热化处理过程中，表面不会出现气泡。但是在实际生产过程中板锭在均热化处理后，其头部(即板锭铸造开始凝固的一端)经常会出现气泡，出现区域的板锭长度约为1000mm，这部分板锭只能切除报废，除去正常的头部边角(250mm)量，气泡切除影响成材率约1％-11％。

发明内容

本发明克服了现有技术板锭头部出现气泡，成材率低的技术问题，提供一种改善铸造板锭气泡的方法。

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种改善铸造板锭气泡的方法，在过滤装置上分别设置有连通其内部的进气管和出气管；板锭铸造完成后等待下一炉铝水铸造的期间，通过进气管向所述过滤装置内部通入惰性气体；所述惰性气体充入压力为0.2-0.5Mpa，第一次充入惰性气体的量大于所述过滤装置内空气体积以将过滤装置内的空气完全排出，第一次充入惰性气体后降低充气流量持续充气，使过滤装置的出气管管口手感有气体溢出；所述惰性气体的持续充气量为不低于5L/min；铸造进行时停止向所述过滤装置内充气，铸造结束时恢复充气。

进一步的，所述惰性气体为氩气。

进一步的，所述氩气纯度为99.99％以上

进一步的，所述惰性气体持续充气量5L/min～10L/min。

进一步的，所述进气管上设置有加热管。

进一步的，所述过滤装置包括过滤容器本体；所述滤容器本体的顶部设置有盖体；所述盖体内部分布设置有若干根加热管；所述过滤容器本体的相对两侧分别设置有铝液进口槽和铝液出口槽，所述过滤容器本体内位于所述铝液进口槽和所述铝液出口槽之间设置有隔板；所述隔板与所述滤容器本体的底部不抵接；所述过滤容器本体内设置有过滤板；所述过滤板的一端与所述隔板的底部连接，另一端与过滤容器本体内侧壁且位于所述铝液出口槽下方固定连接；所述过滤板内设置有过滤介质颗粒；所述过滤容器本体的底部设置有加热器。

进一步的，所述进气管设置在所述盖体上且所述进气管的管口设置在所述过滤板的上方且靠近所述隔板；所述出气管亦设置在所述盖体上，且位于所述进气管和所述隔板之间；所述出气管的管口与所述盖体的下表面齐平；所述进气管的管口设置充气刀头，所述充气刀头的朝向背向所述出气管设置。

进一步的，所述过滤装置内分别设置有测量铝液温度和气体温度的热电偶。

进一步的，所述进气管上分别设置有调节阀、压力表和流量表；所述出气管上设置有单向阀。

本发明与现有技术相比较具有以下有益效果：

(1)电子铝箔板锭熔炼铸造的工艺过程为：熔炼炉内的铝水经过元素添加、精炼除气除渣、扒渣、静置，然后将熔炼炉内铝水倒出，铝水经过流槽，然后经过除气除渣装置，然后通过流槽，然后再到过滤装置，然后再经过流槽，然后再经过分流盘，将铝水均匀分布到3-4个结晶器中，铝水在结晶器中冷却顺次凝固拉出形成铝板锭。实际生产中，熔炼炉熔化、配元素、精炼一炉次铝水约需要6-15小时，然后铸造一次。在等待下一炉铝水熔炼完成期间，需要保持流槽在一定温度，以防止流槽温度过低而吸潮，铝水再流过时吸水使含氢量增加，流槽通过持续加热来保温；同样的，除气除渣装置和过滤装置也要保持足够的温度，但因为这两个装置是一个容积1立方米左右的空间，为了保证其除气除渣和过滤的能力，工艺设计要求必须在这两个装置内留存铝水保温。研究发现，除气除渣装置和过滤装置在等待下一炉铝水铸造的期间，其留存铝水的表面会吸附空气中的水分，而使这一部分铝水的含氢量很高。下一炉铸造时，除气除渣装置因为可以自除气，其含氢量可以控制在工艺范围内，但后面的过滤装置无此功能，因此，其留存的铝水保持很高的含氢量被首先流出进入结晶器中凝固，从而造成了板锭头部即开始凝固的这部分含氢量高，在后工序均热化处理时形成气泡。而本发明在等待铸造期间，向过滤装置中的留存铝水上表面充入高纯氩气对铝水保护，阻隔与空气的接触，从而有效防止了含氢量的上升，有效解决了板锭头部气泡的发生。与传统将过滤装置中留存铝水放流相比，本发明的方法能实现每炉次减少铝水损失1-2吨，减少放流工作时间30-60分钟，与等待铸造期间不充入惰性气体相比，本发明制备得到的板锭头部无气泡，成材率高，效果显著。

(2)本发明中，等待铸造期间，需要对过滤装置内的铝水进行保温，然而过滤装置底部设置有厚度大的过滤板，过滤板内设置有过滤介质颗粒，厚厚的过滤介质颗粒，影响传热，因此仅仅依靠底部的加热管对铝水加热，不足以对铝水进行保温，需要利用顶部的加热管对惰性气体进行加热再传热给铝水保温。在此种情况下，过滤装置顶部的温度高于铝水的温度，而充入的气体由于过滤装置内温度不均一，存在温差，气体会在过滤装置内流动，再加上盖体顶部可以对气体加热，过滤装置内的气温高于过滤装置外的气温，过滤装置外部的冷空气容易从过滤装置的缝隙进入过滤装置内，导致空气隔绝效果差，因此本发明先一次性充入足够量的惰性气体，将空气排出，再持续充气量为不低于5L/min，改小流量持续充气，使过滤装置出口缝隙中手感有气体溢出，其能保证过滤装置内具有足够的压力，可以有效防止空气再次进入过滤装置内，可以对过滤装置内的铝水达到很好的隔绝效果。

(3)本发明中，对过滤装置内的铝水进行加热保温时，需要顶部和底部的加热管同时加热才能满足保温的温度需求，加热时，顶部的加热管先对惰性气体加热，再传热给铝水，但是惰性气体导热性能差，而且等待铸造期间，盖体距铝液的高度大概为20cm，充气后惰性气体厚度大，因此对铝水的加热效果差，而本发明通过将进气管与出气管设计在过滤装置上的同一侧，且将通气管的刀头朝向与出气管位置相背设置，充入的惰性气体能在过滤装置内形成环路流动，停留时间长，气体加热时间久，对惰性气体的加热效果好，可以弥补惰性气体的导热性能差问题，因此此设计下能对铝水进行很好加热保温，过滤装置保温效果好，而将出气管设置充气刀头的正前方，气体流动路径短，气体加热时间短，保温效果差，在相同保温条件下，本发明与之相比能够减少8.0％～14.5％的能耗。而且本发明在持续充气时，限制充气量为不低于5L/min也不高于10L/min，过低的流速不能保证过滤装置的气压要求(过滤装置内的气压需大于外部大气压强，防止外部空气通过缝隙进入过滤装置内)，当气流过高的时，由于为了延长气体加热时间，将充气口与出气口设计在同一侧，而气流过高的情况下容易在出气口形成负压，容易造成空气倒吸的情况，因此本发明中出气管、进气管刀头朝向以及气流的流速设计，不仅仅可以解决惰性气体导热效果差，加热保温效果差的技术问题，同时还能保证过滤装置内不出现空气反吸，惰性气体的隔绝铝水的效果好，本发明无铝水损失，能耗低且制备得到的板顶前端无气泡，质量好，效果显著。

附图说明

图1为本发明的熔炼铸造过程示意图；

图2为本发明中过滤装置的结构示意图；

图3为本发明实施例1获得到的产品图；

图4为等待铸造期间，未向过滤装置3内充入惰性气体的情况下获得到的产品图；

1-熔炼炉、2-除气除渣装置、3-过滤装置、4-分流盘、5-过滤容器本体、6-盖体、7-加热管、8-进气管、9-出气管、10-铝液进口槽、11-铝液出口槽、12-隔板、13-过滤板、14-加热器、15-充气刀头、16-热电偶、17-调节阀、18-压力表、19-流量表、20-单向阀。

具体实施方式

下面结合实施例和试验对本发明作进一步说明。

实施例1

现有技术中，电子铝箔板锭熔炼铸造的工艺过程参见图1所示，具体为：熔炼炉1内的铝水经过元素添加、精炼除气除渣、扒渣、静置，然后将熔炼炉1内铝水倒出，铝水经过流槽，然后经过除气除渣装置2，然后通过流槽，然后再到过滤装置3，然后再经过流槽，然后再经过分流盘4，将铝水均匀分布到3-4个结晶器中，铝水在结晶器中冷却顺次凝固拉出形成铝板锭。

本实施例提供的一种改善铸造板锭气泡的方法在上述工艺过程中的过滤装置3的结构以及工艺的基础上进行改进，其中，过滤装置3的结构参见图2所示，所述过滤装置3包括过滤容器本体5；所述滤容器本体的顶部设置有盖体6；所述盖体6内部分布设置有若干根加热管7，能对充入过滤装置3内的惰性气体进行加热；进气管8上亦设置有加热管7，能对正常充入的惰性气体进行加热；所述过滤容器本体5的相对两侧分别设置有铝液进口槽10和铝液出口槽11，所述过滤容器本体5内位于所述铝液进口槽10和所述铝液出口槽11之间设置有隔板12；所述隔板12与所述过滤容器本体5的底部不抵接；所述过滤容器本体5内设置有过滤板13；所述过滤板13的一端与所述隔板12的底部连接，另一端与过滤容器本体5内侧壁且位于所述铝液出口槽11下方固定连接；所述过滤板13内设置有过滤介质颗粒，能对铝水进行过滤；所述过滤容器本体5的底部设置有加热器14，能对铝水进行加热。所述过滤装置3上分别设置有连通其内部的进气管8和出气管9；具体的，所述进气管8设置在所述盖体6上且所述进气管8的管口设置在所述过滤板13的上方且靠近所述隔板12；所述出气管9亦设置在所述盖体6上，且位于所述进气管8和所述隔板12之间；所述出气管9的管口与所述盖体6的下表面齐平；所述进气管8的管口设置充气刀头15，所述充气刀头15的朝向背向所述出气管9设置。此实施方式下，持续充入的气体能顺着充气刀头15朝向流动，再逆流至出气管9的管口，相比于将出气管9设置充气刀头15的正前方，本实施方式充入的惰性气体在过滤装置内流动的路径比较长，停留的时间长，加热时间久，因此对惰性气体对铝水加热保温效果更好，更加能减少热量损失。所述过滤装置3内分别设置有测量铝液温度和气体温度的热电偶16，其中测量铝液温度的热电偶16的底部延伸至铝液内，测量气体温度的热电偶16底部位于铝液上方。所述进气管8上分别设置有调节阀17用于调节惰性气体的充气量、压力表18用于检测充气的压力和流量表19；所述出气管9上设置有单向阀20，能够控制气体的流向。

本实施方式具体改善铸造板锭气泡的方法包括如下步骤：配合上述过滤装置3的结构，板锭铸造完成后等待下一炉铝水铸造的期间，通过进气管8向所述过滤装置3内部通入氩气；所述氩气充入压力为0.2-0.5Mpa，(压力过高容易造成氩气资源浪费，压力过低空气排不干净)，第一次充入氩气的量大于所述过滤装置3内空气体积以将过滤装置3内的空气完全排出，第一次充入氩气后降低充气流量持续充气，使过滤装置3的出气管9管口手感有气体溢出；所述氩气的持续充气量为5L/min～10L/min(充气量流速过高，容易引起空气返吸，充气量流速过低，不保证过滤装置3内具有足够的压力，也容易导致过滤装置外部的空气进入过滤装置内，导致铝水含氢量升高)；铸造进行时停止向所述过滤装置3内充气，铸造结束时恢复充气。其中，所述氩气纯度为99.99％以上。

本实施方式在结构上的改进点在于，在现有的过滤装置3内设置进气管8和出气管9及其位置关系，因此其他实施方式中，在行业内其他具有铝水过滤功能的过滤装置3上按照本实施例的方法设置进气管8和出气管9，并按照本发明的充气方法进行充气也可以实现对过滤装置3内铝水进行空气隔绝和保温。本发明工艺上，还严格控制氩气持续充气量，能够很好对铝水进行空气隔绝的同时，保温效果好，本发明能解决等待下一炉铸造期间，过滤装置3留存铝水的表面吸附空气中的水分，使这一部分铝水的含氢量很高，其首先流出进入结晶器中凝固，从而造成了板锭头部即开始凝固的这部分含氢量高，在后工序均热化处理时形成气泡，影响成材率的技术问题。

本实施方式中，在等待铸造期间，在体积为1m³的过滤装置3上，充入压力为0.2Mpa，一次充入量约为0.05立方米的氩气，然后改小流量持续充气，使过滤装置3出口缝隙中手感有气体溢出，持续充气量为5L/min，制备得到的板锭图片参见图3所示。在等待铸造期间，未向过滤装置3内充入惰性气体的情况下，铸造得到的板锭参见图4所示。由图3和图4的比对可以发现，本发明能完全解决板锭头部出现的气泡问题，成材率高，同时也避免了铝水的浪费，效果显著。在能耗上，经实验过比对发现，本实施方式在等待铸造期间与将出气管设置充气刀头的正前方的方式相比，能耗减少8.2％，能耗减少(此处能耗是指对整个过滤装置加热的电能能耗)。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (6)

1.一种改善铸造板锭气泡的方法，其特征在于，在过滤装置（3）上分别设置有连通其内部的进气管（8）和出气管（9）；板锭铸造完成后等待下一炉铝水铸造的期间，通过进气管（8）向所述过滤装置（3）内部通入惰性气体；所述惰性气体充入压力为0.2-0.5Mpa，第一次充入惰性气体的量大于所述过滤装置（3）内空气体积以将过滤装置（3）内的空气完全排出，第一次充入惰性气体后降低充气流量持续充气，使过滤装置（3）的出气管（9）管口手感有气体溢出；所述惰性气体的持续充气量为不低于5L/min；铸造进行时停止向所述过滤装置（3）内充气，铸造结束时恢复充气；所述进气管（8）上设置有加热管；所述过滤装置（3）包括过滤容器本体（5）；所述滤容器本体的顶部设置有盖体（6）；所述盖体（6）内部分布设置有若干根加热管（7）；所述过滤容器本体（5）的相对两侧分别设置有铝液进口槽（10）和铝液出口槽（11），所述过滤容器本体（5）内位于所述铝液进口槽（10）和所述铝液出口槽（11）之间设置有隔板（12）；所述隔板（12）与所述滤容器本体的底部不抵接；所述过滤容器本体（5）内设置有过滤板（13）；所述过滤板（13）的一端与所述隔板（12）的底部连接，另一端与过滤容器本体（5）内侧壁且位于所述铝液出口槽（11）下方固定连接；所述过滤板（13）内设置有过滤介质颗粒；所述过滤容器本体（5）的底部设置有加热器（14）；所述进气管（8）设置在所述盖体（6）上且所述进气管（8）的管口设置在所述过滤板（13）的上方且靠近所述隔板（12）；所述出气管（9）亦设置在所述盖体（6）上，且位于所述进气管（8）和所述隔板（12）之间；所述出气管（9）的管口与所述盖体（6）的下表面齐平；所述进气管（8）的管口设置充气刀头（15），所述充气刀头（15）的朝向背向所述出气管（9）设置。

2.根据权利要求1所述的一种改善铸造板锭气泡的方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。

3.根据权利要求2所述的一种改善铸造板锭气泡的方法，其特征在于，所述氩气纯度为99.99%以上。

4.根据权利要求1所述的一种改善铸造板锭气泡的方法，其特征在于，所述惰性气体持续充气量5L/min~10L/min。

5.根据权利要求1所述的一种改善铸造板锭气泡的方法，其特征在于，所述过滤装置（3）内分别设置有测量铝液温度和气体温度的热电偶（16）。

6.根据权利要求1所述的一种改善铸造板锭气泡的方法，其特征在于，所述进气管（8）上分别设置有调节阀（17）、压力表（18）和流量表（19）；所述出气管（9）上设置有单向阀（20）。