当铝液浇铸冷却时,铝液中的氢的溶解度会降低为原来的10%,析出的氢会在铸坯中造成气孔、空心等缺陷,使得坯料轧制后存在针眼、缩孔、起皮等缺陷,为了避免此现象,必须对 铝液进行精炼处理。在铝液的精炼与净化处理过程中,应根据实测100g铝液的含氢量(一般在0.25ml以上)进行工艺控制;待熔炼炉中铝液温度降至760~780℃时,将精炼剂(由纯净的KCl、NaCl、NaAlF6组成,按炉料量的0.10%~0.15%)随着N2自熔炼炉底部注入,精炼剂和N2在熔炼炉内缓慢移动,从里到外、从下而上、不留死角,铝液翻腾高度控制在50mm以下,使精炼剂和铝液充分接触,通过精炼剂和N2的吸附和化学作用把铝液中的杂质和H2带出液面,精炼时间控制在25~30min;精炼结束后应静置3~5min,待气泡停止冒出液面,再扒出浮渣。
在浇铸温度控制过程中,浇铸温度过高,则高电导率铝杆的晶粒粗大,力学性能降低;浇铸 温度过低,则铝液流动性相对较差,铝液内的气体排逸速度慢,如铝液凝固时不能及时补缩,在铸坯内易造成缩孔和松疏。理论上,在保证金属液体流动的前提下,应尽量降低浇铸温度,以获得晶粒度较好的组织。通过试验发现,在浇铸过程中应严格将保温炉内铝液温度控制在730~750℃,当铝液温度降至下限时应及时升温,当铝液温度过高时应通过调整铝液流量、添加冷料等方法及时降温;铝液浇铸温度应严格控制在690~720℃,并尽量减少液面波动,以获得较理想的细小、致密的结晶组织,在铸坯过程中应保持适宜的冷却强度。通过反复试验验证,在结晶铸坯冷却工艺控制过程中结晶轮外冷压力宜为0.05~0.20MPa,结晶轮内冷压力宜为0.10~0.25MPa,结晶轮侧冷压力宜为0.05~0.15MPa,采用分区冷却,冷却水温度宜低于35℃,应合理调整各区冷却水压力。
在高电导率铝杆轧制过程中,轧制速度、轧制温度和乳化液润滑温度均对轧制的高电导率铝杆性能有直接的影响。轧制速度快,则铝杆抗拉强度低、延伸率高,反之则抗拉强度高、延伸率低,生产中应根据高电导率铝杆的性能要求调整轧制速度。轧制温度由铝锭坯入轧温度、轧制速度以及乳化液温度所决定。由于铝杆经多道次轧制,各道次变形量不同,前后道次的轧制温度也不一样,导致各道次轧制变形硬化和再结晶软化各有差异,因此可通过调整铸坯时的冷却水温度和轧制速度以控制入轧温度,调整轧制过程中的乳化液温度和 流量以控制终轧温度。通过反复试验验证,轧制时入轧温度宜为480~510℃,乳化液温度宜为30~45℃,终轧温度宜为280~320℃。
由于高电导率铝杆中所含杂质成分有限,在其后续拉丝冷加工变形过程中制得的高电导率硬铝线抗拉强度提升程度稍低于由普通铝杆拉制的普通硬铝线,因此必须对高电导率铝杆的抗拉强度进行控制。对于拉制不同线径的高电导率硬铝线,高电导率铝杆的抗拉强度控制是不同的,而且铝杆在成圈过程中应进行适度的冷却处理,控制单件铝杆的重量,以确保硬铝线抗拉强度的均匀性。表1列出了本公司拉制高电导率(63%IACS)硬铝线所用的高电导率铝杆的性能指标。