一、連鑄連軋

鋁合金導(dǎo)體制造關(guān)鍵在于鋁合金桿的成分均勻、質(zhì)量穩(wěn)定、無鑄造與軋制缺陷。為了生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的鋁合金桿，就要求對裝備及生產(chǎn)工藝提出了新的要求。

連鑄連軋基本工藝流程：將熔化后的鋁液（也可以直接采用電解鋁液）經(jīng)過精煉、除氣、過濾，通過中間包（澆包）進入連鑄機進行連續(xù)鑄造，連鑄坯經(jīng)過預(yù)處理后進入連軋機組軋制成圓鋁桿，然后在線冷卻，最后進入卷取機成卷。

1、設(shè)備組成

生產(chǎn)線的設(shè)備組成基本都是熔化爐、保溫爐、除氣過濾裝置，輪帶式鑄造機、多機架連軋機和卷取機等組成。國產(chǎn)設(shè)備和進口設(shè)備的主要差異在于連鑄機、連軋機和卷取機的設(shè)備結(jié)構(gòu)、裝機水平和自動化程度以及生產(chǎn)工藝等。

（1）熔鋁爐

熔鋁爐是制備鋁合金導(dǎo)體的頭道工序，用于將鋁錠熔化成鋁液然后流入保溫爐內(nèi)，再進行合金化處理。冷鋁錠從上方爐口裝入爐內(nèi)，燃燒器安裝在爐子底部。燃燒熱量從爐底的高溫熔化區(qū)經(jīng)過豎爐的抽力作用往上運動，冷鋁錠在重力作用下往下運動時，與熱流接觸吸收熱量，溫度逐漸升高。經(jīng)歷預(yù)熱、加熱、熔化三個階段。鋁錠在爐內(nèi)溶化后，流出熔鋁爐，進入保溫爐內(nèi)，可以連續(xù)熔化鋁錠，鋁液溫度均勻?；磩偃蹮挔t的生產(chǎn)能力可達6t/h。

圖1 熔鋁爐構(gòu)造示意圖

（2）保溫爐

保溫爐的作用是將溶化后的鋁液溫度達到可以滿足澆鑄要求的溫度，溫度均勻化，加入中間合金進行合金化和精煉處理，最后通過扒渣清潔鋁合金熔體。

淮勝保溫爐的爐型是傾動式。傾動式保溫爐在澆鑄時可以傾斜爐子，傾倒鋁液以保持爐內(nèi)的液面高度恒定，穩(wěn)定澆鑄壓力，獲得良好的澆鑄質(zhì)量。此外可以排盡爐內(nèi)鋁液，減少殘余鋁液對后一爐的影響，保證每一爐的鋁液成分符合要求?；磩俦貭t為圓形爐，圓形爐的有點在于旋轉(zhuǎn)阻力最小，避免存在死角，導(dǎo)致鋁液沒有流動，導(dǎo)致部分合金不溶或者成分偏析；此外圓形爐也有利于扒渣過程。鋁中間合金錠溶解后，需要進行除氣精煉，使廢金屬夾雜物浮上鋁液表面，然后扒出爐外以凈化鋁合金熔體。圓形爐形結(jié)構(gòu)也便于燃燒器的安裝，有利于組織合理的爐內(nèi)氣流流動，提高熱交換效率，降低噸鋁能耗。淮勝連鑄連軋生產(chǎn)線保溫爐數(shù)量為兩個，容量為10t，能夠確保生產(chǎn)的連續(xù)性。

鋁合金導(dǎo)體生產(chǎn)要在鋁液中添加其它中間合金，需對鋁液進行攪拌熔化，使合金元素快速溶解、分布均勻溫度均勻化。保溫爐攪拌方式為利用外力使鋁液形成渦流狀旋轉(zhuǎn)，從而溶解鋁中間合金。淮勝生產(chǎn)線采用電磁攪拌的方式進行攪拌，電磁攪拌相對人工攪拌具有鋁合金成分和溫度均勻、避免破壞鋁液表面氧化層，減少鋁液吸氫和吸氧反應(yīng)，減少燒損、提高勞動效率、避免污染鋁液、減輕工人勞動強度等優(yōu)點。

（3）連鑄設(shè)備

澆鑄是鋁合金桿制造質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。淮勝生產(chǎn)線的澆鑄工序為人工澆鑄。人工澆鑄相對于自動澆鑄有澆鑄速度不穩(wěn)定、澆鑄溫度不穩(wěn)定、工人勞動強度大、鋁液飛濺燙傷風(fēng)險高、停機調(diào)節(jié)冷卻水壓力帶來生產(chǎn)效率低等諸多不利因素。連鑄機為五輪式，鑄坯離開澆鑄輪時不會發(fā)生扭轉(zhuǎn)，保證進入軋機時平直。澆鑄輪采用四面冷卻，噴嘴流量可以調(diào)節(jié)，冷卻水成扇狀，鑄坯冷卻比較均勻。

（4）連軋設(shè)備

錠坯引出鑄機后，先修理飛邊和棱角，再進入連軋機。軋件無扭擰的通過各機架，為此采用平-立布置的或者45°交叉布置的二輥串列軋機和V型機架，但也常采用三角Y軋機，它通常和二輪鑄機相配合。所謂的連軋就是若干個機架排列成一串，機架間距約為0.5m左右，軋件通過這一串機架，同時受到軋制，如下圖所示。雖然越軋越細，越軋越長，然而因機架的速度一臺快于一臺，故而只要控制恰當，機架間的軋件長度不會變長。

圖2 鋁桿連軋示意圖

連軋機分為初軋、中軋、精軋三個區(qū)域。初軋主要采用大軋制量，對鋁合金軋制坯料進行大加工量壓下，已達到細化晶粒目的，中軋主要對軋制坯進行形狀加工以接近成品尺寸，精軋對鋁合金桿線坯的外形進行加工，提高鋁合金桿的溫度。淮勝電纜的連軋設(shè)備自動化程度不高，手工操作環(huán)節(jié)較多。軋制乳液和淬火水流量不能自動控制，完全依靠工人經(jīng)驗調(diào)節(jié)，不能夠精確控制鋁合金桿軋制溫度，性能穩(wěn)定性較差。

二、生產(chǎn)工藝及性能控制

在鋁合金桿生產(chǎn)工藝流程中，常見的性能指標有強度與壓蠕變性能，塑性，導(dǎo)電率等，生產(chǎn)過程中需要對這些性能進行控制。

（1）強度與壓蠕變性能

（a）化學(xué)元素的影響：

鋁合金桿的制備過程中，除了要達到良好電性能外，還有一個因素就是控制強度，提高壓蠕變性能。在鋁中添加少量鐵元素可以增加強度提高壓蠕變性能。

（b）爐子溫度與保溫時間對強度的影響

溫度的影響主要表現(xiàn)在兩個方面，若保溫爐溫度過高，則易使鋁液過燒，而使得鋁晶粒粗大，再者容易被空氣中的水分子侵入。如下圖所示，爐內(nèi)溫度與侵入鋁液中的氫氣成正比關(guān)系。由于鋁液中含有氫氣，在鋁液澆鑄冷卻時，氫的溶解度突然減小而析出，從而在鑄錠中會出現(xiàn)氣孔、砂眼、空心等缺陷，是的鋁桿軋制后產(chǎn)生了縮孔、針眼、起皮等缺陷，嚴重者甚至斷裂，從而導(dǎo)致鋁桿的強度降低。

氫在99.99%鋁液中的溶解度

（c）連鑄速度、溫度對強度的影響

在一定的溫度下，連續(xù)澆鑄的速度與鋁桿強度成反比關(guān)系，即澆鑄的速度越快，那么進入鑄模鋁液總量增加。由于冷卻系統(tǒng)帶走的熱量不變，從而導(dǎo)致鑄錠的溫度上升，使得鑄錠內(nèi)部樹狀晶體發(fā)育完全，導(dǎo)致組織上的疏松，晶粒粗大，最終引起抗拉強度的下降。

在一定的速度和冷卻水量的條件下，澆鑄溫度與強度成反比關(guān)系。較低的澆鑄溫度易產(chǎn)生有方向性的細小結(jié)晶組織；較高的澆鑄溫度容易產(chǎn)生樹枝狀結(jié)晶組織及不致密的組織。

澆鑄溫度與晶粒度關(guān)系圖

影響鋁桿強度及壓蠕變性能的因素主要有以下幾個方面：（a）鋁中化學(xué)元素；（b）熔化溫度與保溫時間；（c）連鑄機的澆鑄溫度及速度；（d）連軋機的軋制溫度、速度、壓縮率；（e）鋁桿成圈的形狀及冷卻速度。