第一章緒論1.1選題的背景當(dāng)前全球的年需求量在2100億只左右,占全球金屬容器產(chǎn)量的一半還多ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙千紅</Author><Year>2012</Year><RecNum>849</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>849</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vfrwaaddwrea0aes0f75s02vp2r9d05xxd0e">849</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">趙千紅</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王祝堂</style></author></authors></contributors><titles><title>中國(guó)罐料生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望</title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">輕合金加工技術(shù)</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>輕合金加工技術(shù)</full-title></periodical><pages><styleface="normal"font="default"size="100%">1</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">-9</style></pages><volume>40</volume><number>10</number><section>1</section><keywords><keyword>罐料；罐體料；罐蓋料；二片罐；鋁帶冷連機(jī)</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"趙千紅,2012#849"1]。這種易拉罐的出現(xiàn)就給食品包裝帶來極大的便利。直到19世紀(jì)80年代，在歐洲等發(fā)達(dá)地區(qū)基本用易拉罐來作為碳酸飲料、啤酒等包裝的容器。隨著易拉罐行業(yè)的逐步發(fā)展，人們對(duì)易拉罐的需求漸漸增大，對(duì)易拉罐的品質(zhì)和款式等也有講究。因此，一款輕量化、無毒無害、環(huán)保、外觀精美的易拉罐正被市場(chǎng)所加大需要ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙千紅</Author><Year>2012</Year><RecNum>849</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>849</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vfrwaaddwrea0aes0f75s02vp2r9d05xxd0e">849</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">趙千紅</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王祝堂</style></author></authors></contributors><titles><title>中國(guó)罐料生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望</title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">輕合金加工技術(shù)</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>輕合金加工技術(shù)</full-title></periodical><pages><styleface="normal"font="default"size="100%">1</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">-9</style></pages><volume>40</volume><number>10</number><section>1</section><keywords><keyword>罐料；罐體料；罐蓋料；二片罐；鋁帶冷連機(jī)</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[2]。通過對(duì)許多種材料的選擇，最終鋁制易拉罐可以滿足上述所需。如今，我國(guó)隨著制造鋁制易拉罐企業(yè)的逐漸興起，正對(duì)易拉罐的需求正處在較為快速的階段，為了節(jié)約制造成本，減少用料，輕量化就成為易拉罐的發(fā)展得主要趨勢(shì)。到目前為止，各大企業(yè)在生產(chǎn)易拉罐過程中，拉環(huán)、罐身、罐底、所使用的鋁合金板材也是非常講究的?，F(xiàn)在市場(chǎng)上普遍使用的鋁合金易拉罐板材有兩種：罐體采用3104H19鋁合金，罐蓋和拉環(huán)采用5182鋁合金ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙千紅</Author><Year>2012</Year><RecNum>849</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>849</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vfrwaaddwrea0aes0f75s02vp2r9d05xxd0e">849</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">趙千紅</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王祝堂</style></author></authors></contributors><titles><title>中國(guó)罐料生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望</title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">輕合金加工技術(shù)</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>輕合金加工技術(shù)</full-title></periodical><pages><styleface="normal"font="default"size="100%">1</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">-9</style></pages><volume>40</volume><number>10</number><section>1</section><keywords><keyword>罐料；罐體料；罐蓋料；二片罐；鋁帶冷連機(jī)</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"趙千紅,2012#849"3]。企業(yè)選擇鋁合金作為易拉罐的原材料，是因?yàn)殇X制易拉罐具有除了環(huán)保之外還有安全、美觀、耐腐蝕等一系列優(yōu)點(diǎn)。正因?yàn)檫@樣，我國(guó)開始加大對(duì)鋁制易拉罐的批量生產(chǎn)，以便滿足市場(chǎng)需求。但是，在企業(yè)生產(chǎn)鑄造易拉罐的過程中，往往會(huì)因?yàn)楦鞣N原因?qū)е乱恍┡髁弦苯鹑毕莸漠a(chǎn)生，導(dǎo)致廢品率及其高，直接影響易拉罐的合格率，造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)上的損失。如今，我國(guó)開始了真正意義上的批量生產(chǎn)，各大企業(yè)漸漸發(fā)展起來，也就意味著對(duì)于冶煉易拉罐坯料的缺陷問題不容忽視。本文針對(duì)這個(gè)易拉罐缺陷的問題，提出來一些有關(guān)的控制措施，希望對(duì)易拉罐生產(chǎn)企業(yè)有所幫助。

1.2研究的目的和意義鋁制易拉罐正逐步走進(jìn)我們的日常生活，在當(dāng)今食品包裝方面有飛快的發(fā)展，在食品包裝行業(yè)占據(jù)了半壁江山。特別是在平日里喝的雪碧、可樂等碳酸飲料和啤酒，幾乎過半是使用鋁制易拉罐作為包裝容器。之所以會(huì)選擇它作為包裝容器，除了它的外觀款式精美多樣之外，更重要的是鋁制易拉罐具有安全、可靠、環(huán)保、節(jié)約用料等優(yōu)點(diǎn)。隨著近些年的漸漸發(fā)展，使用的人數(shù)在全球范圍都大幅度增加，人們對(duì)鋁制易拉罐的需求也就漸漸加大了。不僅需求量有加大的趨勢(shì)，人們對(duì)易拉罐的傾向也變得更加輕量化。因此，一款輕便、環(huán)保的鋁合金易拉罐就逐漸走進(jìn)人們的市場(chǎng)。然而，在大量需求鋁制易拉罐的當(dāng)今ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙千紅</Author><Year>2012</Year><RecNum>849</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>849</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vfrwaaddwrea0aes0f75s02vp2r9d05xxd0e">849</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">趙千紅</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王祝堂</style></author></authors></contributors><titles><title>中國(guó)罐料生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望</title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">輕合金加工技術(shù)</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>輕合金加工技術(shù)</full-title></periodical><pages><styleface="normal"font="default"size="100%">1</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">-9</style></pages><volume>40</volume><number>10</number><section>1</section><keywords><keyword>罐料；罐體料；罐蓋料；二片罐；鋁帶冷連機(jī)</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[4]，各大企業(yè)在鑄造鋁制易拉罐過程中通常會(huì)面臨著廢品率的控制問題?？刂埔桌奚a(chǎn)過程中的廢品率，就要控制在坯料冶金過程中的缺陷問題，常見的扁鑄錠缺陷包括通裂和銑面夾渣等。根據(jù)資料調(diào)查顯示，在許多易拉罐生產(chǎn)廠中，僅僅因?yàn)橥讶毕荻鴮?dǎo)致的廢品就達(dá)到幾百噸，在總的扁鑄錠數(shù)量中就高達(dá)二十分之一。從上述的調(diào)查即可得出結(jié)論：易拉罐冶金坯料缺陷是一種常見的、危害極大的缺陷，它會(huì)直接或間接地造成了企業(yè)生產(chǎn)成本地增加。因此，必須要采取相應(yīng)的控制措施ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙千紅</Author><Year>2012</Year><RecNum>849</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>849</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vfrwaaddwrea0aes0f75s02vp2r9d05xxd0e">849</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">趙千紅</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王祝堂</style></author></authors></contributors><titles><title>中國(guó)罐料生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望</title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">輕合金加工技術(shù)</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>輕合金加工技術(shù)</full-title></periodical><pages><styleface="normal"font="default"size="100%">1</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">-9</style></pages><volume>40</volume><number>10</number><section>1</section><keywords><keyword>罐料；罐體料；罐蓋料；二片罐；鋁帶冷連機(jī)</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"趙千紅,2012#849"5]，控制缺陷發(fā)生的概率，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的，減少企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)損失。迄今為止，許多文獻(xiàn)資料已經(jīng)對(duì)3系和5系鋁合金的缺陷形式、均勻化退火工藝、熱變形行為、組織控制等方面進(jìn)行了深入研究ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>黃瑞銀</Author><Year>2011</Year><RecNum>708</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[2]</style></DisplayText><record><rec-number>708</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vfrwaaddwrea0aes0f75s02vp2r9d05xxd0e">708</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">黃瑞銀</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">尹志民</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">廖明順</style></author></authors></contributors><titles><title>3104易拉罐體用鋁合金制備技術(shù)研究進(jìn)展</title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">鋁加工</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>鋁加工</full-title></periodical><pages><styleface="normal"font="default"size="100%">4</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">-8</style></pages><volume>4</volume><section>4</section><keywords><keyword>易拉罐；3104合金；織構(gòu)</keyword></keywords><dates><year>2011</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"黃瑞銀,2011#708"6,7,8]。在已有的研究基礎(chǔ)上，本文現(xiàn)在打算通過分析鋁制易拉罐的冶煉過程中主要的缺陷形式，對(duì)易拉罐扁鑄錠通裂、銑面夾渣等缺陷類型做出研究分析其產(chǎn)生機(jī)理，針對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、工藝路線、操作方法等方面提出控制這些坯料冶金缺陷的控制方法。在此寫出的研究易拉罐缺陷的控制問題，希望通過本文的研究結(jié)論，讓相關(guān)的研究者更加重視易拉罐的缺陷問題，給鑄造易拉罐的工作人員帶來一定的便利，這也是這篇論文的意義所在。

第二章易拉罐冶金缺陷種類2.1錠坯銑面夾渣及其特征2.1.1錠坯銑面夾渣：在鋁制易拉罐的鑄造中，表面會(huì)存在不同程度的缺陷，夾渣就是一種常見的并且危害及其大的缺陷。夾渣指的是錠坯表層兩毫米到十毫米鑲嵌有體積較大的渣粒。表面上的渣粒如果不及時(shí)清除，將會(huì)大大影響易拉罐成品的質(zhì)量問題，造成經(jīng)濟(jì)上的嚴(yán)重?fù)p失。為了降低鋁合金易拉罐夾渣的程度，目前通常運(yùn)用機(jī)械銑削的方法，即通過銑床去除鋁合金扁錠最外層的表皮（銑面）來達(dá)到降低夾渣缺陷和使得表面氧化后色澤均勻。2.1.2錠坯銑面夾渣的特征：圖2-1為某熔鑄廠銑面夾渣鑄錠統(tǒng)計(jì)，根據(jù)下圖可以看出來，鑄錠銑面夾渣的比例有一定的季節(jié)性。具體表現(xiàn)在：夏季和秋季的熔鑄銑面夾渣比例偏高，而冬季和春季的熔鑄銑面夾渣比例偏低。圖2-1熔鑄廠銑面夾渣統(tǒng)計(jì)圖如圖2-2所示，這是銑面夾渣比例-分線分合金的一副折線統(tǒng)計(jì)圖，從圖中可以得出以下結(jié)論：從合金比例上看，5系合金夾渣比例高于其他合金。圖2-2銑面夾渣比例圖圖2-3到圖2-6為5052合金具體到每一種規(guī)格出現(xiàn)銑面夾渣的具體分布為位置分布。上下表面為熱軋反饋夾渣位置，其上表面為我們我們生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)鑄錠的下表面，在銑面過程中為后銑面，下表面為我們生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)鑄錠的上表面，在銑面過程中為先銑的一面。從夾渣分布看：下表面夾渣較多，即在熱軋銑面過程中，先銑的一面夾渣較多。圖2-3520X1480上、下表面銑面夾渣比例圖圖2-4620X上、下表面銑面夾渣比例圖圖2-5620X上、下表面銑面夾渣比例圖圖2-6620X上、下表面銑面夾渣比例圖2.1.3錠坯銑面夾渣結(jié)論：從以上數(shù)據(jù)上看，熔鑄銑面夾渣具有季節(jié)性。5系合金高于其他系列合金，5052合金高于5182合金。規(guī)格性，5052合金集中在幾個(gè)規(guī)格上。階段性，長(zhǎng)度方向上集中在2米以內(nèi)，寬度方向上的居中位置（即分配袋兩側(cè)位置）。與熱軋銑面程序存在一定的相關(guān)性，在銑面過程中，先銑的一面夾渣情況多于后銑的一面。2.2鑄錠通裂及其特征2.2.1鑄錠通裂：鑄錠通裂裂紋宏觀上，斷口寬度一般為0.05~0.5mm，呈氧化色（黃褐色），末端為接近圓形。微觀上，沿晶粒的邊界分布，晶間斷裂，斷口為韌窩狀，屬于熱裂裂紋。鑄錠通裂是一種對(duì)易拉罐成品質(zhì)量危害極大的一種熱裂紋，它破壞了易拉罐坯料的金屬結(jié)構(gòu)，使得在后續(xù)的加工過程中無法正常地進(jìn)行。因此，可以說鑄錠通裂的易拉罐可以當(dāng)成是廢品，無法正常地使用了，在企業(yè)的生產(chǎn)或制造過程中，應(yīng)用合理的手段控制鑄錠通裂的生成，不論是對(duì)制造廠還是加工廠，都是一種減少經(jīng)濟(jì)損失的重要手段，這也是本文的研究重點(diǎn)。在通過資料的查詢，初步推斷鑄錠通裂到底是熱裂紋還是冷裂紋，對(duì)此做出如下的對(duì)比分析：（1）在形成溫度上：冷裂紋的形成溫度大約在五十?dāng)z氏度到兩百攝氏度之間；而熱裂紋主要在有效結(jié)晶溫度區(qū)域。（2）在斷口特征上：冷裂紋呈亮灰色或淺灰色，裂口寬度差距很小，很少有出現(xiàn)分叉；而熱裂紋呈現(xiàn)的是氧化色，即黃褐色，在裂口處寬度并不一致，差距很大，而且走向曲折而不規(guī)則。（3）在金相特征方面：冷裂紋穿過晶粒；而熱裂紋不穿過晶粒，沿著晶界通過。（4）在裂口部位上：冷裂紋多分布在具有最大拉應(yīng)力的地方；而熱裂紋多分布在最后凝固的地方。（5）在伴隨現(xiàn)象方面：冷裂紋形成時(shí)常常伴隨著巨大響聲，有時(shí)甚至將鑄錠撕裂開來；熱裂紋處常有低熔物填充。對(duì)于通裂屬于熱裂紋還是冷裂紋的問題探討，現(xiàn)在通過分析了解鑄錠通裂的特征后再下結(jié)論。2.2.2鑄錠通裂的特征：如圖2-7所示，通過對(duì)扁鑄錠靠近軋制面的部位裂紋斷面的宏觀形貌觀察，可以發(fā)現(xiàn)其斷面顏色呈明顯的氧化色（黃褐色），這是由于冷卻結(jié)晶過程中過熱氧化導(dǎo)致的。而冷裂紋一般呈現(xiàn)的亮灰色或者淺灰色。圖2-7扁鑄錠表面裂紋形貌從圖2-8所示的裂紋微觀組織可以看出，裂紋形狀曲折，粗細(xì)不均勻。具體表現(xiàn)在中間裂紋較為粗大，而起只有一條，可以看成是裂紋的骨干。在這條粗大的骨干裂紋旁邊，有多條小裂紋，小裂紋形狀不規(guī)則。在這條粗大的骨干裂紋兩兩旁發(fā)生了非常顯著的氧化現(xiàn)象，并且發(fā)現(xiàn)生成了許多枝晶結(jié)構(gòu)。這種枝晶結(jié)構(gòu)是由于在高溫下，冷卻水沿裂縫進(jìn)入裂紋，對(duì)裂紋附近組織產(chǎn)生了急冷的效果而導(dǎo)致的。由覆膜后的金相組織可以明顯觀測(cè)到次裂紋為沿晶斷裂ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙千紅</Author><Year>2012</Year><RecNum>849</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>849</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vfrwaaddwrea0aes0f75s02vp2r9d05xxd0e">849</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">趙千紅</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王祝堂</style></author></authors></contributors><titles><title>中國(guó)罐料生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望</title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">輕合金加工技術(shù)</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>輕合金加工技術(shù)</full-title></periodical><pages><styleface="normal"font="default"size="100%">1</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">-9</style></pages><volume>40</volume><number>10</number><section>1</section><keywords><keyword>罐料；罐體料；罐蓋料；二片罐；鋁帶冷連機(jī)</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[9]。圖2-8裂紋的金相組織2.2.3鑄錠通裂的結(jié)論：綜上所述，通裂裂紋呈氧化色。裂紋形狀不規(guī)則，中間一條粗大的裂紋兩旁存在很多細(xì)小的旁支裂紋。中間較粗的裂紋兩側(cè)有顯著的氧化現(xiàn)象，兩側(cè)裂紋是明顯的沿晶斷裂，并且存在枝晶結(jié)構(gòu)。且裂紋呈現(xiàn)出類似韌性斷裂的韌窩狀組織。所以可以得出結(jié)論：引起通裂的裂紋性質(zhì)為熱裂紋。2.3本章小結(jié)本章主要介紹易拉罐冶金坯料缺陷的主要兩種形式：錠坯銑面夾渣和鑄錠通裂的定義和主要特征。這兩種缺陷形式是影響易拉罐成品質(zhì)量的常見缺陷，存在這兩種缺陷的鋁合金鑄錠，將無法繼續(xù)后續(xù)的加工和鑄造。錠坯銑面夾渣比例有一定的季節(jié)性，鑄錠通裂在性質(zhì)上屬于熱裂紋。

第三章鑄錠通裂的形成機(jī)理及其影響因素3.1形成機(jī)理通過研究證明，扁錠通裂屬于熱裂紋，而熱裂紋是合金在凝固過程中收縮受到外界阻礙在晶界處產(chǎn)生的一種冶金缺陷。在研究易拉罐坯料冶金通裂時(shí)，有學(xué)者表示，通裂的成因主要從扁鑄錠通裂時(shí)形成的溫度范圍、凝固時(shí)的力學(xué)行為、晶界狀態(tài)、凝固過程產(chǎn)生的收縮應(yīng)力和熱應(yīng)力等方面去研究。雖然形成扁錠通裂的機(jī)理的原因多種多樣，眾說紛紜，但最終結(jié)果主要還是兩個(gè)方向：第一個(gè)是扁錠的凝固方式；第二個(gè)是扁錠在凝固收縮時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。關(guān)于分析通裂的形成機(jī)理，目前主要有液膜理論和強(qiáng)度理論兩種說法被大部分人認(rèn)可。3.1.1液膜理論當(dāng)鋁合金易拉罐扁鑄錠逐漸凝固到接近固相線時(shí)，晶界處存在極少量的未凝固的液相，我們稱之為液膜。液膜理論的研究者認(rèn)為：鑄錠發(fā)生通裂就跟液膜的存在和性質(zhì)有關(guān)。認(rèn)為液膜的存在是根本原因，也是內(nèi)在因素，而凝固收縮受阻是外在動(dòng)力，通裂的產(chǎn)生就是跟這兩者有密切關(guān)系。在冶煉易拉罐過程中，鋁合金扁鑄錠的凝固溫度區(qū)間包括固相區(qū)、固—液相區(qū)和液相區(qū)。液膜理論觀點(diǎn)是：當(dāng)鋁合金還處于液相區(qū)時(shí)，流動(dòng)性很好，這一時(shí)期不會(huì)發(fā)生通裂;隨著溫度的降低，鋁合金易拉罐錠坯凝固到接近固相區(qū)時(shí)，枝晶間形成了連續(xù)骨架，鋁合金扁錠具有一定的強(qiáng)度。而在準(zhǔn)液相區(qū)內(nèi)，枝晶間結(jié)合能力弱，還未形成連續(xù)骨架，合金強(qiáng)度幾乎接近于零。扁錠通裂主要發(fā)生準(zhǔn)固相區(qū)，此時(shí)枝晶相互接觸，晶界有少量流動(dòng)極慢的液相，又因?yàn)榫Ы绾茈y形成結(jié)合，晶間裂紋會(huì)隨著應(yīng)力的增大而漸漸增多，裂紋一點(diǎn)一點(diǎn)產(chǎn)生，由于液相的流動(dòng)速度很慢導(dǎo)致無法結(jié)合，故此階段最易產(chǎn)生鑄錠通裂。3.1.2強(qiáng)度理論近年來，有許多不同地學(xué)者用各種各樣的方式對(duì)一些合金固液兩相區(qū)的合金的強(qiáng)度、斷裂應(yīng)力塑性、斷裂應(yīng)變以及斷裂韌性等力學(xué)性能與溫度之間的關(guān)系進(jìn)行了研究和定量分析。其測(cè)量結(jié)果有力地證明了鋁合金扁鑄錠產(chǎn)生通裂的原理。如圖3-1所示為溫度對(duì)鋁—銅合金強(qiáng)度的影響曲線圖。（1—AL—1%Cu、2—AL—2%Cu、3—AL—4%Cu、4—AL—6%Cu、5—AL—8%Cu）可以從圖中看到：橫坐標(biāo)表示溫度范圍，縱坐標(biāo)表示合金強(qiáng)度。合金在平衡固相線溫度附近強(qiáng)度急劇下降，當(dāng)溫度上升到一定的區(qū)間之后，合金的強(qiáng)度下降緩慢并趨于零。圖3-1溫度對(duì)鋁—銅合金強(qiáng)度的影響如圖3-2所示為溫度對(duì)鋁—銅合金塑性的影響曲線圖。（1—AL—1%Cu、2—AL—2%Cu、3—AL—4%Cu、4—AL—6%Cu、5—AL—8%Cu）可以從圖中看到：橫坐標(biāo)表示溫度范圍，縱坐標(biāo)表示合金塑性。合金在平衡固相線溫度附近塑性同強(qiáng)度一樣會(huì)急劇下降，不同的是，合金塑性下降到一定的最小值后，會(huì)開始上升。圖3-2溫度對(duì)鋁—銅合金塑性的影響曲線圖近些年，有不少學(xué)者展開易拉罐鋁合金坯料扁鑄錠通裂產(chǎn)生的溫度進(jìn)行分析，測(cè)量結(jié)果表明：鋁合金扁錠通裂產(chǎn)生于固相線溫度左右。這就意味著，無論是在這條固相線溫度的鋁合金坯料強(qiáng)度有多大，均有發(fā)生扁錠通裂的概率，而且發(fā)生通裂的概率很大。如果在生產(chǎn)易拉罐坯料中，扁錠高于這一固相線溫度，盡管此時(shí)扁錠的強(qiáng)度很小，幾乎接近于零，但是，通過研究發(fā)現(xiàn)，這種情況幾乎沒有扁錠發(fā)生通裂的現(xiàn)象。因此，強(qiáng)度理論認(rèn)為合金在固液區(qū)內(nèi)，存在一個(gè)強(qiáng)度極低，伸長(zhǎng)率極小的“脆性溫度區(qū)間”。合金在這個(gè)區(qū)間凝固過程中，由于收縮受到外界阻礙時(shí)而產(chǎn)生的應(yīng)力超過了當(dāng)時(shí)合金的強(qiáng)度，或者由應(yīng)力引起的變形超過了金屬的塑性，就會(huì)極大地導(dǎo)致鑄錠通裂的產(chǎn)生的概率。3.2影響因素影響易拉罐坯料扁鑄錠通裂的因素有多種多樣，有鑄錠設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和規(guī)格、鑄造工藝、熔體質(zhì)量、鑄造設(shè)備等方面有關(guān)ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙千紅</Author><Year>2012</Year><RecNum>849</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>849</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vfrwaaddwrea0aes0f75s02vp2r9d05xxd0e">849</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">趙千紅</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王祝堂</style></author></authors></contributors><titles><title>中國(guó)罐料生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望</title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">輕合金加工技術(shù)</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>輕合金加工技術(shù)</full-title></periodical><pages><styleface="normal"font="default"size="100%">1</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">-9</style></pages><volume>40</volume><number>10</number><section>1</section><keywords><keyword>罐料；罐體料；罐蓋料；二片罐；鋁帶冷連機(jī)</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[10]。3.2.1鑄錠設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和規(guī)格影響扁鑄錠通裂的因素還包括鑄錠自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如若扁鑄錠的兩個(gè)直角之間沒有過渡，或者兩個(gè)直角間過渡的圓弧半徑過小，在兩個(gè)直角之間容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致扁鑄錠通裂的生成。因此在設(shè)計(jì)鑄件的時(shí)候，通常要將兩個(gè)直角之間的部分用半徑較大的圓弧過渡，這樣的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)可有效地降低通裂的比例。除了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)扁鑄錠通裂比例造成影響之外，扁錠的規(guī)格也會(huì)造成一定的影響，例如：扁錠本身厚薄程度不一樣，導(dǎo)致凝固時(shí)冷卻速度有差異，溫度也不相同，較厚的部分易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致通裂的比例也有所上升。3.2.2鑄造工藝析易拉罐扁鑄錠通裂的影響因素時(shí)，除了上面提到的熔體質(zhì)量以外，鑄造工藝對(duì)易拉罐扁鑄錠通裂的形成也會(huì)有影響ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙千紅</Author><Year>2012</Year><RecNum>849</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>849</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vfrwaaddwrea0aes0f75s02vp2r9d05xxd0e">849</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">趙千紅</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王祝堂</style></author></authors></contributors><titles><title>中國(guó)罐料生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望</title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">輕合金加工技術(shù)</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>輕合金加工技術(shù)</full-title></periodical><pages><styleface="normal"font="default"size="100%">1</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">-9</style></pages><volume>40</volume><number>10</number><section>1</section><keywords><keyword>罐料；罐體料；罐蓋料；二片罐；鋁帶冷連機(jī)</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[11]。原因是在易拉罐扁鑄錠凝固結(jié)晶的時(shí)候，會(huì)受到一定的收縮應(yīng)力與一定的摩擦阻力作用，造成通裂的趨勢(shì)。鑄造工藝因素包括多方面，下面舉例說明：填充。在填充時(shí)，盡量要求易拉罐坯料扁鑄錠在其錠位上的液穴高度還有扁鑄錠的溫度相差不大，否則，在同樣的生產(chǎn)環(huán)境下，也會(huì)產(chǎn)生不一樣的凝固程度。在后期的鑄造中，溫度上升時(shí)，液穴會(huì)隨之變深，柱狀晶逐漸有形成的趨勢(shì)，易拉罐扁鑄錠的熱脆性就會(huì)增加，容易導(dǎo)致通裂的產(chǎn)生。鑄造溫度。鑄造溫度對(duì)鋁合金扁鑄錠在冶煉過程中的影響是一個(gè)綜合的因素。除了我們本文研究的范圍是在裂紋方面之外，其實(shí)鑄造溫度還對(duì)鋁合金的表面質(zhì)量，力學(xué)性能，強(qiáng)度和塑性等一系列的性質(zhì)均有不同程度的影響。單單從缺陷的層面去分析，鑄造溫度的選擇也會(huì)有不一樣的缺陷形式。比如說，較低的鑄造溫度，可以在一定程度上控制易拉罐冶金坯料通裂的產(chǎn)生，原因是：溫度越低，形核率越高，晶粒就越細(xì)小，鋁合金在凝固時(shí)期可有保證一定的塑性和強(qiáng)度。但是，鑄造溫度過低的話，在鑄造過程中，液態(tài)的金屬熔融物的粘性也會(huì)增加，流動(dòng)性會(huì)隨之降低，會(huì)導(dǎo)致疏松、縮孔等類型的缺陷。這些金屬缺陷的出現(xiàn)也會(huì)影響鋁合金的質(zhì)量，增加了企業(yè)生產(chǎn)的成本。因此說，一個(gè)合適的鑄造溫度可以讓在生產(chǎn)鋁合金易拉罐的過程中，保證鋁合金扁鑄錠在結(jié)晶器中擁有良好的鑄造性能，減少?gòu)U品率。較低的鑄造溫度可以減少扁鑄錠通裂的傾向，原因是鑄造溫度過高，易拉罐坯料的過冷度會(huì)減小，形核率會(huì)下降，晶粒會(huì)變得粗大，導(dǎo)致在易拉罐冶金坯料在凝固過程整體的材料強(qiáng)度下降，塑性變差。因此，在鋁合金易拉罐扁鑄錠的表面的厚度和液膜數(shù)量、扁錠的液穴深度、溫度梯度、鑄造的收縮應(yīng)力等都增大，這樣就導(dǎo)致了易拉罐扁鑄錠的產(chǎn)生通裂的比例增大。綜上所述，鑄造溫度不宜過高，否者定會(huì)導(dǎo)致扁錠的通裂的形成概率加大。那是不是鑄造溫度越低就越好呢？顯然不是。鑄造溫度過低,鋁合金扁鑄錠在結(jié)晶器內(nèi)的氣體來不及上浮逸出液面,會(huì)導(dǎo)致氣孔、疏松、夾渣等鑄錠質(zhì)量缺陷。因此，在選擇鑄造溫度時(shí)要考慮綜合因素。（3）鑄造速度。當(dāng)水冷強(qiáng)度和鑄造溫度一定時(shí)，鑄造速度對(duì)易拉罐扁鑄錠通裂的影響很大。原因是鑄錠液穴深度與鑄造速度成正比。當(dāng)鑄造速度增大時(shí)，鑄錠液穴深度及溫度梯度增大，將在液穴中心的底部出現(xiàn)無法補(bǔ)縮的液穴區(qū)段，并產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，鑄錠通裂傾向增大。因此，為了控制在鋁合金冶煉過程中產(chǎn)生通裂，應(yīng)選擇適當(dāng)較低的鑄造速度。（4）潤(rùn)滑。在鋁合金鑄造過程中，結(jié)晶器的潤(rùn)滑程度是一個(gè)關(guān)鍵因素。因?yàn)樵阼T造時(shí)，鋁合金扁鑄錠和結(jié)晶器內(nèi)表面之間存在一定的摩擦。如果結(jié)晶器的潤(rùn)滑效果不佳，則會(huì)導(dǎo)致鋁合金熔融物在冶煉過程中與結(jié)晶器的摩擦應(yīng)力增大。當(dāng)這種摩擦應(yīng)力超過其強(qiáng)度時(shí)，就容易導(dǎo)致鋁合金扁鑄錠的通裂現(xiàn)象的產(chǎn)生。嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致漏鋁，使得鋁合金鑄錠不能補(bǔ)縮，最終導(dǎo)致鑄造工藝無法繼續(xù)進(jìn)行。因此說，在鋁合金鑄造過程中要保持結(jié)晶器的潤(rùn)滑程度。（5）冷卻方式。冷卻方式主要是考慮冷卻強(qiáng)度，冷卻強(qiáng)度又可以理解為冷卻速度。冷卻強(qiáng)度的因素主要有三種：一種是冷卻強(qiáng)度過大，另一種是冷卻強(qiáng)度過小，還有一種是冷卻不均勻。在易拉罐進(jìn)行冷卻的過程中，特別要注重冷卻強(qiáng)度的把控，如若出現(xiàn)冷卻強(qiáng)度不當(dāng)?shù)那闆r，就會(huì)造成在易拉罐坯料冶金過程中出現(xiàn)一定大小的冷卻應(yīng)力值，冷卻應(yīng)力越大，對(duì)鋁合金錠坯的通裂程度影響越大，通裂現(xiàn)象更加嚴(yán)重。第一種情況是冷卻強(qiáng)度過大，鑄錠的液穴深度變小，但液穴在邊角部位卻變陡，導(dǎo)致鑄錠表面的溫度梯度變大。因?yàn)槭湛s應(yīng)力是與溫度差是成正比的，因此在鑄錠內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力。產(chǎn)生的這種較大的收縮應(yīng)力直接影響扁鑄錠內(nèi)部的橫向晶界，晶界處是脆性區(qū)，強(qiáng)度低，容易導(dǎo)致鑄錠通裂的產(chǎn)生。并且冷卻強(qiáng)度越大，導(dǎo)致鑄錠通裂的傾向也就越大。第二種情況是冷卻強(qiáng)度過小，鑄錠表面會(huì)產(chǎn)生偏析瘤，增大了拉裂傾向，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較厚的鑄錠疏松層，在隨后的易拉罐生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生起泡，裂紋等缺陷。第三種情況是冷卻不均勻，對(duì)于鋁合金遍錠來說，表面積較大的部位冷卻一般較表面積小的要慢很多，表面積小的部位冷卻快，強(qiáng)度高，就會(huì)對(duì)表面積大的面產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起應(yīng)力集中、拉裂和裂紋，最終導(dǎo)致扁錠通裂的產(chǎn)生。（6）扁鑄錠的擺放方式。如若將扁鑄錠的擺放方式擺成線性，則會(huì)導(dǎo)致中間部分的扁鑄錠的溫度較兩側(cè)的扁鑄錠的溫度高。距離中間的定位的位置越遠(yuǎn)，則鑄造溫度越低，并且呈現(xiàn)出對(duì)稱的特點(diǎn)。在鑄造過程，如果各個(gè)扁錠不集中擺放，而是線性長(zhǎng)距離擺放，則會(huì)為了保證兩側(cè)最低鑄造溫度而導(dǎo)致中間錠位的溫度過高，導(dǎo)致扁鑄錠的通裂大部分產(chǎn)生與中間部分。3.2.3熔體質(zhì)量影響熔體的質(zhì)量的因素有很多，首先介紹一下幾種情況：（1）熔體中的雜質(zhì)。當(dāng)鑄錠中的雜質(zhì)含量高于一定的值之后，鋁合金鑄錠的金相組織的畸形化就越來越嚴(yán)重，并且內(nèi)應(yīng)力也隨之增加，因此鑄錠的抗塑性變形的能力便會(huì)隨之減弱，導(dǎo)致鋁合金鑄錠通裂的形成。（2）熔體的化學(xué)元素。當(dāng)鋁合金鑄錠中含有過高的鈉元素時(shí)，容易導(dǎo)致在凝固過程中，鈉吸附在晶界，在熱加工過程中，也會(huì)導(dǎo)致鑄錠通裂。除了鈉元素以外，鉀元素和錫元素這些低熔點(diǎn)元素也會(huì)引起一定的鑄錠通裂現(xiàn)象。原因是像鉀元素和錫元素這些是低熔點(diǎn)元素，在鑄造成品過程中往往是最后結(jié)晶，并且圍繞在晶界周圍，導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生鑄錠通裂的現(xiàn)象。(3)熔體的含氣量和夾雜物含量。而夾雜物和氣孔的存在，會(huì)削弱晶粒間的聯(lián)結(jié)，造成應(yīng)力集中，使扁鑄錠的塑性和強(qiáng)度下降A(chǔ)DDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙千紅</Author><Year>2012</Year><RecNum>849</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>849</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vfrwaaddwrea0aes0f75s02vp2r9d05xxd0e">849</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">趙千紅</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王祝堂</style></author></authors></contributors><titles><title>中國(guó)罐料生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望</title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">輕合金加工技術(shù)</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>輕合金加工技術(shù)</full-title></periodical><pages><styleface="normal"font="default"size="100%">1</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">-9</style></pages><volume>40</volume><number>10</number><section>1</section><keywords><keyword>罐料；罐體料；罐蓋料；二片罐；鋁帶冷連機(jī)</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[12]。在生產(chǎn)易拉罐的過程中，少不了對(duì)鋁合金進(jìn)行熔煉的環(huán)節(jié)。在熔煉過程中，熔煉爐中的一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)?、氧氣、氫氣等氣體會(huì)和空氣中的氣體接觸而發(fā)生一定的作用，鑄錠坯料氧化生成氧化錳、氧化鎂、二氧化硅、氧化鋁等氧化夾渣。這些氧化夾渣的產(chǎn)生，加大了在生產(chǎn)易拉罐時(shí)產(chǎn)生鑄錠通裂的比例。（4）晶粒細(xì)化效果。在鋁合金易拉罐成型之前，向熔體加入一定量的晶粒細(xì)化劑可以有效降低易拉罐扁鑄錠通裂的比例。原因是加入晶粒細(xì)化劑之后，鋁合金晶粒被細(xì)化，防止因?yàn)榫Я４执蠖鴮?dǎo)致的脆性增加。因此，鋁合金的強(qiáng)度、抗裂性顯著增強(qiáng)，可以有效防止通裂的產(chǎn)生。在鋁合金易拉罐鑄造過程中，通常選用質(zhì)量好、用量少、性能優(yōu)越的Ti-B晶粒細(xì)化劑。然而，在使用Ti-B晶粒細(xì)化劑時(shí)要防止Ti元素和B元素生產(chǎn)化合物聚集沉淀，原因是Ti-B化合物難溶，沉淀之后晶粒細(xì)化效果會(huì)逐漸削弱，不能達(dá)到很好的晶粒細(xì)化效果，最終晶粒長(zhǎng)大，脆性增加，抗裂性減弱，通裂的比例提高。因此，在鑄造易拉罐坯料扁錠時(shí)，晶粒細(xì)化劑失效也是會(huì)造成鑄錠通裂的原因之一，細(xì)化的效果也會(huì)影響鑄錠的通裂比例。（5）熔體的過熱溫度和靜置時(shí)間。易拉罐扁鑄錠熔體過熱時(shí)，既使得氧化燒損增加，又導(dǎo)致吸氣增加。從微觀上解釋便是異質(zhì)晶核減少，形核率下降，容易產(chǎn)生晶粒粗大的現(xiàn)象，使得扁鑄錠中羽毛狀晶粒逐漸增多，晶粒表面積減小，單位表面上的液膜數(shù)量和其厚度增大，從而使得易拉罐坯料冶金扁鑄錠產(chǎn)生鑄錠通裂的現(xiàn)象。若是在易拉罐坯料冶金時(shí)扁鑄錠熔化后的熔體靜置時(shí)間過長(zhǎng)，坯料熔體中存在能量起伏與結(jié)構(gòu)起伏，這樣一來導(dǎo)致扁鑄錠的局部產(chǎn)生形核及長(zhǎng)大的現(xiàn)象，隨著靜置時(shí)間的推移，后面就變得粗大，最終導(dǎo)致易拉罐扁鑄錠的抗裂性能下降，因而會(huì)產(chǎn)生鑄錠通裂的現(xiàn)象。（6）化學(xué)成分。從化學(xué)成分的角度去分析易拉罐扁鑄錠產(chǎn)生的通裂現(xiàn)象，無非是要控制扁鑄錠熔融物的有效結(jié)晶溫度區(qū)間。提高扁鑄錠的補(bǔ)縮能力,降低脆性，控制易拉罐成品的通裂現(xiàn)象。對(duì)易拉罐扁鑄錠造成通裂的主要元素成分是鐵元素和硅元素。在純鋁上分析，當(dāng)硅元素的含量大于鐵元素的含量時(shí)，生成一種三元共晶物分布于晶界處，游離硅元素和針狀的β（FeSiAl5）相脆性較大，削弱了基體的塑性，從而易產(chǎn)生鑄錠通裂現(xiàn)象；當(dāng)硅元素的含量小于鐵元素的含量時(shí)，在629℃產(chǎn)生包晶轉(zhuǎn)變使得其有效結(jié)晶的溫度區(qū)間減小，降低通裂的概率。對(duì)于Al-Mn系，當(dāng)硅元素的含量大于鐵元素的含量時(shí)，且w（Si）>0.2％時(shí)，因形成分布于晶界的熔點(diǎn)為575℃的三元共晶α（Al）＋（FeMn）3Si2Al15十Si而易產(chǎn)生裂紋；當(dāng)硅元素的含量小于鐵元素的含量時(shí)，形成（FeMn）3SiAl12化合物，降低鑄錠通裂的概率。綜上所述，要想控制易拉罐扁鑄錠通裂現(xiàn)象的產(chǎn)生或者降低鑄錠通裂發(fā)生的概率，必須嚴(yán)格按照要求控制化學(xué)成分。3.2.4鑄造設(shè)備造成鋁合金鑄錠的通裂的因素除了熔體質(zhì)量和鑄造工藝之外，鑄造設(shè)備的好壞也會(huì)對(duì)鋁合金扁鑄錠通裂的比例有很大的影響。鑄造設(shè)備因素主要包括結(jié)晶器和鑄造機(jī)。鑄造設(shè)備的運(yùn)行平穩(wěn)程度、操作人員的使用情況、設(shè)備內(nèi)部的潤(rùn)滑效果和定期維修等均對(duì)鑄錠通裂造成一定的影響。一、結(jié)晶器：1、結(jié)晶器有效高度的確定對(duì)通裂的影響。在易拉罐鑄造以及生產(chǎn)過程史中，所用到的結(jié)晶器的有效高度幾乎是呈現(xiàn)出一個(gè)這樣的趨勢(shì)——那就是結(jié)晶器的有效高度越來越低。結(jié)晶器的有效高度對(duì)鋁合金扁鑄錠的力學(xué)性能、扁錠組織、扁錠表面質(zhì)量、扁錠裂紋傾向性等均有很大的影響，結(jié)晶器有效高度是引起鑄錠通裂的嚴(yán)重性的一個(gè)及其重要的參數(shù)。在鋁合金鑄造時(shí)，有效結(jié)晶區(qū)會(huì)隨著結(jié)晶器的增高而變長(zhǎng)。冷卻速度會(huì)變慢，溶質(zhì)元素?cái)U(kuò)散的相對(duì)程度變小，活性質(zhì)點(diǎn)少，晶粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)粗大，上部熔體溫度低,流動(dòng)性變差,不利于氣體和非金屬夾雜物上浮,疏松傾向大;隨著有效結(jié)晶區(qū)的變長(zhǎng),晶粒粗大,這樣導(dǎo)致了鋁合金扁鑄錠的強(qiáng)度和塑性變差。因此，采用結(jié)晶器的高度過高時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致鑄錠通裂的產(chǎn)生。在實(shí)際的鋁合金鑄造過程中，在半連續(xù)鑄錠生產(chǎn)中，大多采用矮結(jié)晶器。但是，采用矮結(jié)晶器時(shí)，扁鑄錠冷卻強(qiáng)度隨著結(jié)晶器有效高度的降低而增加，在其他的因素不變的前提下，扁錠形成冷隔的傾向性增大。鑄錠的溫度梯度大，其收縮應(yīng)力大，故易產(chǎn)生心部裂紋。因此，在結(jié)晶器的高度選擇參數(shù)上，要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求和具體的鑄造方法來確定。如下表所示，為結(jié)晶器高度對(duì)2A50合金鑄錠力學(xué)性能的影響：有效高度越小，扁鑄錠的力學(xué)性能越好。表3-1結(jié)晶器高度與合金力學(xué)性能表2、結(jié)晶器進(jìn)水孔、出水孔尺寸因素。出水孔的大小和間距首先應(yīng)保證沿鑄錠周邊冷卻的均勻性和足夠的冷卻水量。在出水孔總面積和水壓一定的情況下，縮小出水孔截面,使孔間距離小,有利于均勻冷卻。但出水孔過小會(huì)增加鑄造過程中被臟物堵塞的可能性。為了提高二次水冷強(qiáng)度,結(jié)晶器出口處的水溫必須低于40℃。所以，冷卻水的原始溫度應(yīng)越低越好,一般不應(yīng)高于30℃。出水孔對(duì)鑄錠中心線的傾角決定著鑄錠的見水位置,通常為20°～30°。角度過小，則鑄錠見水晚,使冷卻強(qiáng)度降低;角度過大,則冷卻水濺散,不能使冷卻水沿鑄錠均勻流下,降低冷卻效果,同時(shí)還有可能將水逼入結(jié)晶器內(nèi)液面上而造成事故。進(jìn)水孔的截面積總和應(yīng)該比出水孔截面積總和大15%～20%,以使結(jié)晶器水路系統(tǒng)完全被水充滿,并提高出水孔的噴水速度。通常進(jìn)水孔直徑為2mm～5mm,進(jìn)水孔的個(gè)數(shù)根據(jù)鑄錠直徑大小、出水孔截面積總和及進(jìn)水孔的單孔直徑而確定。3、結(jié)晶器水套具有連鑄機(jī)心臟之稱的結(jié)晶器的使用極大地影響扁錠的質(zhì)量。在結(jié)晶器銅管外有一水套管，通過結(jié)晶器銅管和水套管兩者之間所形成水縫進(jìn)行通水冷卻，冷卻的原理是水縫中的冷卻水流動(dòng)帶走熱扁錠的熱量，從而達(dá)到扁錠冷卻和結(jié)晶的目的。結(jié)晶器的水套設(shè)計(jì)會(huì)影響水縫的流量大小、流速的快慢等，這些因素容易造成扁鑄錠的通裂的產(chǎn)生，進(jìn)而影響易拉罐的成品質(zhì)量。在目前的生產(chǎn)廠中，對(duì)于結(jié)晶器內(nèi)水套的處理一般會(huì)采用折彎——校形——再加工——焊接成形這一流程的工藝。折彎成型嚴(yán)重影響結(jié)晶器水套壁厚的均勻性，進(jìn)而嚴(yán)重影響了水套的結(jié)構(gòu)的精密度，導(dǎo)致水縫均勻性也不符合要求，因此，在冷卻過程中會(huì)影響扁鑄錠冷卻過程、結(jié)晶過程，在這種影響之下，容易導(dǎo)致扁鑄錠的通裂的產(chǎn)生。4、結(jié)晶器的磨損在易拉罐扁鑄錠加工工藝過程中，結(jié)晶器常常會(huì)與液態(tài)鋁合金發(fā)生一定的摩擦作用，隨著加工的不斷進(jìn)行，會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶器磨損現(xiàn)象。易拉罐扁錠的力學(xué)性能與表面質(zhì)量會(huì)因?yàn)榕髁吓c結(jié)晶器的界面作用發(fā)生變化而變化，從而將導(dǎo)致扁錠發(fā)生通裂的概率。二、鑄造機(jī)。鑄造機(jī)在運(yùn)行過程中，應(yīng)該保證較好的平穩(wěn)性。如果在鑄造時(shí)底座的傾斜程度過大，鑄造機(jī)會(huì)由于晃動(dòng)過大而失去平穩(wěn)性，這樣將會(huì)導(dǎo)致扁錠的彎矩過大，會(huì)增加扁錠在鑄造過程中發(fā)生通裂的概率。3.3本章小結(jié)本章主要介紹了易拉罐坯料冶金缺陷的一種形式——鑄錠通裂的形成機(jī)理和影響因素。形成機(jī)理主要包括液膜理論和強(qiáng)度理論。影響因素多種多樣，概括起來主要有：鑄錠設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和規(guī)格、鑄造工藝、熔體質(zhì)量、鑄造設(shè)備等因素。探究清楚影響鑄錠通裂的原因，是提出控制通裂具體措施的解決關(guān)鍵。

第四章控制易拉罐鑄錠通裂冶金缺陷的解決措施4.1主要解決措施4.1.1選擇合理的鑄造工藝采用正確的鑄造工藝是能夠控制易拉罐鑄錠通裂的直接有效措施，因?yàn)樵谏a(chǎn)鋁制易拉罐的過程中，其他的設(shè)備以及外在條件一般難以改變，比如生產(chǎn)設(shè)備等。如果說，為了控制鋁制易拉罐在鑄造中產(chǎn)生的通裂現(xiàn)象，就要把整套生產(chǎn)設(shè)備換掉明顯不太合適，這時(shí)候，改善鑄造工藝，通過改善之后的鑄造工藝來控制易拉罐冶金坯料的通裂，以達(dá)到減少?gòu)U品率的目的。在研究采用何種鑄造工藝是正確的，就要考慮在鑄造過程中影響扁錠通裂的參數(shù)。通過文章前一章的研究，可以知道影響鋁制易拉罐在鑄造過程中產(chǎn)生扁錠通裂的現(xiàn)象的主要參數(shù)包括鑄造速度、鑄造溫度、冷卻方式、潤(rùn)滑條件等。本章主要針對(duì)這一些參數(shù)提出相應(yīng)的解決措施。（1）合理降低鑄造速度。首先，在眾多影響鋁合金扁錠的通裂過程中，要數(shù)鑄造速度影響最大最主要。一般來說，鑄造過程中鑄造速度越大，液穴深度越深，就是說熔體液穴下降，溫度梯度變大，增大了組織應(yīng)力，增大了扁鑄錠通裂的現(xiàn)象。如果要控制扁鑄錠熱裂紋的形成，應(yīng)該要合理的降低鑄造速度。通過本文的第二章的研究，證實(shí)了鋁制易拉罐扁錠通裂現(xiàn)象是屬于熱裂紋的一種，因此，在鑄造鋁制易拉罐的過程中，為了控制扁鑄錠通裂的產(chǎn)生，因該合理地降低鑄造速度。（2）控制鑄造溫度。對(duì)于制造易拉罐來說，所選的材料是扁鑄錠，建議是合理地降低鑄造溫度。鑄造溫度對(duì)易拉罐冶金坯料的影響是一個(gè)多方面的因素：扁鑄錠和圓鑄錠所選擇地鑄造溫度也會(huì)有所差異。另一方面，鑄造溫度除了對(duì)鋁合金扁錠通裂傾向有影響之外，還對(duì)扁錠的力學(xué)性能和表面質(zhì)量以及鋁合金材料的內(nèi)部組織都有影響，正如開頭說的，鑄造溫度是一個(gè)多方面的影響因素。鑄造溫度不僅影響在熔煉過程中液態(tài)鋁合金在結(jié)晶器內(nèi)的流動(dòng)性，還可以通過影響易拉罐鋁合金坯料的過冷度還有形核率，導(dǎo)致結(jié)晶時(shí)晶粒過于粗大，直接影響了鋁合金扁錠的強(qiáng)度還有塑性，導(dǎo)致通裂的產(chǎn)生。但是，并不是說在易拉罐鑄造過程要一味地降低鑄造溫度，因?yàn)槿绻T造溫度過于低地話，在熔煉地過程當(dāng)中，我們所選擇的鋁合金熔融物的粘度會(huì)變得十分大，不方便流動(dòng)和補(bǔ)縮，也會(huì)導(dǎo)致疏松、縮孔等缺陷。在實(shí)際生產(chǎn)中，疏松和縮孔等缺陷同我們?cè)谖恼轮醒芯康谋忮V通裂有一樣的地方，那就是都會(huì)導(dǎo)致廢品率增加。因此，在企業(yè)指導(dǎo)生產(chǎn)中，對(duì)于鑄造溫度要合理地把控，要有針對(duì)性地分析材料形狀、尺寸等，還要根據(jù)要求來選擇鑄造溫度。例如，在冶煉過程中會(huì)涉及到熔融物轉(zhuǎn)注的過程，在這個(gè)過程中，也應(yīng)當(dāng)考慮轉(zhuǎn)注過程的時(shí)間和距離的長(zhǎng)短等問題。對(duì)于扁鑄錠，在鑄造過程中鑄造速度一般較大，熔融物流量也大，轉(zhuǎn)注的時(shí)間和溫降也不大，從本文的中心目的出發(fā)，要控制易拉罐扁鑄錠通裂的產(chǎn)生趨勢(shì)，可以選擇較低的鑄造溫度，一般建議在700℃左右。（3）適當(dāng)降低冷卻強(qiáng)度和保證冷卻均勻。冷卻強(qiáng)度又被稱作冷卻速度，它是表示單位時(shí)間內(nèi)金屬熔融物降低的溫度值。對(duì)于本文選研究的對(duì)象是易拉罐扁鑄錠的通裂的控制措施，也就是說要從防止通裂的產(chǎn)生的角度去研究，在這里建議的是在實(shí)際的生產(chǎn)中要適當(dāng)降低冷卻強(qiáng)度。在降低冷卻強(qiáng)度之后，在鑄造生產(chǎn)易拉罐的過程中，溫度梯度就不會(huì)過大，易拉罐扁錠在鑄造時(shí)收縮是可以同步的，在防止扁鑄錠產(chǎn)生通裂的現(xiàn)象中可以起到一定的抑制作用。冷卻過程中，除了保證冷卻強(qiáng)度之外，還要保證冷卻時(shí)候的均勻性。（4）保證鑄造時(shí)良好的潤(rùn)滑效果。具體的做法是在鑄造時(shí)往結(jié)晶器內(nèi)添加潤(rùn)滑油。在添加潤(rùn)滑油的時(shí)候，特別要注意潤(rùn)滑油的種類、使用方法、用量的多少以及每段時(shí)間的定期檢查。4.1.2提高鋁合金坯料的熔體質(zhì)量鋁合金熔體質(zhì)量的把握，是控制鑄造過程中扁鑄錠產(chǎn)生通裂的一大因素ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙千紅</Author><Year>2012</Year><RecNum>849</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>849</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vfrwaaddwrea0aes0f75s02vp2r9d05xxd0e">849</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">趙千紅</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王祝堂</style></author></authors></contributors><titles><title>中國(guó)罐料生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望</title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">輕合金加工技術(shù)</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>輕合金加工技術(shù)</full-title></periodical><pages><styleface="normal"font="default"size="100%">1</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">-9</style></pages><volume>40</volume><number>10</number><section>1</section><keywords><keyword>罐料；罐體料；罐蓋料；二片罐；鋁帶冷連機(jī)</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[13]。對(duì)于如何提高熔體的質(zhì)量，以下給出幾點(diǎn)建議：（1）在易拉罐冶煉時(shí)，及時(shí)將氣體排出。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在鋁合金易拉罐鑄造時(shí)，冶煉過程會(huì)有氫氣、氧氣、氮?dú)?、一氧化碳、二氧化碳等氣體產(chǎn)生，如若這些氣體無法排除，將會(huì)和熔體里的金屬生成氧化錳、氧化鎂、二氧化硅、氧化鋁等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)降低扁鑄錠的力學(xué)性能，導(dǎo)致通裂的比例加大。（2）降低鉀元素、鈉元素、錫元素的含量。鈉元素會(huì)吸附在晶界，降低鈉元素的含量，凝固時(shí)晶界處附上的鈉元素就會(huì)降低，在一定程度上可以降低產(chǎn)生扁鑄錠通裂的比例。鉀元素、錫元素的熔點(diǎn)低，凝固時(shí)后結(jié)晶，也會(huì)吸附在晶界，降低鉀、鈉元素的含量，在一定程度上也會(huì)減低通裂的產(chǎn)生。（3）防止熔體過熱和過靜置時(shí)間。熔體過熱容易導(dǎo)致晶粒粗大，形核率降低，液膜厚度變厚數(shù)量也隨之增多；靜置時(shí)間越長(zhǎng)，致使晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象一直持續(xù)進(jìn)行，同樣導(dǎo)致形核率下降。因此，無論是熔體過熱還是靜置時(shí)間過長(zhǎng)都會(huì)使得鑄錠的合金性能有所降低。在實(shí)際的生產(chǎn)或鑄造過程中，應(yīng)當(dāng)把控好熔體的溫度，防止過熱，除此之外，靜置時(shí)間不宜過久。（4）向鋁合金熔體加入Ti-B晶粒細(xì)化劑。Ti-B晶粒細(xì)化劑可以有效提高鋁合金熔體的質(zhì)量。在鑄造的時(shí)候，加入適量晶粒細(xì)化劑可以將鋁合金鑄錠晶粒細(xì)化，防止晶粒長(zhǎng)大而導(dǎo)致的脆性增加，抗裂性減弱。另外，在加入Ti-B晶粒細(xì)化劑后要注意防止其生成沉淀物，若生成沉淀物細(xì)化效果會(huì)減弱。4.1.3選用合理的鑄件規(guī)格與結(jié)構(gòu)一般而言，對(duì)于鋁合金扁鑄錠，寬厚比越大，通裂的傾向性越大。因此，在冶煉鋁合金易拉罐過程中，應(yīng)當(dāng)適度降低寬厚比，有利于降低通裂的產(chǎn)生。另外，還要保證易拉罐鑄錠的結(jié)構(gòu)是否合理，否則，出現(xiàn)厚薄不均的情況的時(shí)候，通裂常常產(chǎn)生在扁鑄錠較厚的部分。原因是在凝固過程中，鋁合金薄的部分先凝固，凝固之后薄的部分溫度下降，強(qiáng)度逐漸升高，并且對(duì)厚的部分的凝固過程起到一定的阻礙作用，導(dǎo)致厚的部分常常會(huì)發(fā)生通裂現(xiàn)象。4.1.4防止熔體過熱和靜置時(shí)間過長(zhǎng)熔體過熱現(xiàn)象在易拉罐冶金缺陷現(xiàn)象中經(jīng)常存在，熔體過熱最終會(huì)因?yàn)檠趸紵潭燃哟螅斐赏讶毕?，因此在鑄造工藝上常常需要防止這種過熱現(xiàn)象的產(chǎn)生。具體措施：例如，在冶煉鋁合金時(shí)，應(yīng)當(dāng)控制好溫度。其次，還要對(duì)通入氧氣的含量加以控制。靜置時(shí)間過長(zhǎng)，容易造成熔體的形核率增加，局部會(huì)產(chǎn)生形核長(zhǎng)大的現(xiàn)象。使得金屬的力學(xué)性能降低，最后引起鑄錠通裂的生產(chǎn)。4.2輔助解決措施4.2.1增強(qiáng)結(jié)晶器的保養(yǎng)與維護(hù)隨著鋁合金易拉罐的加工過程的進(jìn)行，結(jié)晶器會(huì)發(fā)生一定的損耗。結(jié)晶器的磨損損耗在一定程度上影響了它的性能和使用壽命，不僅如此，結(jié)晶器的損耗通過降低鋁合金熔體的質(zhì)量間接影響鋁合金扁鑄錠通裂的產(chǎn)生。故而，必須要增強(qiáng)結(jié)晶器的保養(yǎng)和維護(hù)，以達(dá)到降低扁鑄錠通裂的概率。具體有如下措施：第一，應(yīng)當(dāng)防止鋁合金熔體進(jìn)入結(jié)晶器時(shí)的溫度過高，以減低結(jié)晶器冷熱接觸面之間的應(yīng)力；第二，及時(shí)檢查結(jié)晶器的密封性，若結(jié)晶器的密封圈出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，就要及時(shí)聯(lián)系更換人員及時(shí)將老化的密封圈加以更換。第三，要防止結(jié)晶器內(nèi)壁結(jié)垢，及時(shí)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行軟化處理。4.2.2減少人為因素的影響在前面分析的眾多影響易拉罐扁鑄錠的通裂的因素以及解決措施當(dāng)中，其大部分在客觀的機(jī)械設(shè)備和工藝技術(shù)的層面進(jìn)行分析。然而，人為因素也是這些影響因素當(dāng)中不可忽視的一類。例如，在易拉罐生產(chǎn)廠中，需要制定并且要遵循各類生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的使用守則。對(duì)于老化的或者不合格的生產(chǎn)設(shè)備要及時(shí)提出維修更換。以及在生產(chǎn)的過程，所有的工作人員必需按照工藝路線進(jìn)行生產(chǎn)，減少不必要的操作上的失誤。4.2.3及時(shí)對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行補(bǔ)充在鋁合金易拉罐冶煉過程中，保證結(jié)晶器內(nèi)的潤(rùn)滑油的量是否充分，決定了鋁合金扁鑄錠的通裂的發(fā)生比例。若結(jié)晶器潤(rùn)滑油出現(xiàn)不足，鋁合金扁錠會(huì)與結(jié)晶器內(nèi)壁發(fā)生摩擦，將嚴(yán)重影響了扁錠的表面質(zhì)量。在連續(xù)鑄造過程時(shí)，要根據(jù)實(shí)際的鑄造生產(chǎn)情況及時(shí)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)的潤(rùn)滑效果進(jìn)行檢測(cè)。若發(fā)現(xiàn)隨著易拉罐錠坯的生產(chǎn)而產(chǎn)生潤(rùn)滑不足的情況，要對(duì)里