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(duì)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(jìn)入連鑄機(jī)進(jìn)行連續(xù)鑄造，連鑄坯經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)入連軋機(jī)組軋制成圓鋁桿，然后在線冷卻，最后進(jìn)入卷取機(jī)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(jī)、多機(jī)架連軋機(jī)和卷取機(jī)等組成。國(guó)產(chǎn)設(shè)備和進(jìn)口設(shè)備的主要差異在于連鑄機(jī)、連軋機(jī)和卷取機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)、裝機(jī)水平和自動(dòng)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(jìn)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(yùn)動(dòng)，冷鋁錠在重力作用下往下運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(gè)階段。鋁錠在爐內(nèi)溶化后，流出熔鋁爐，進(jìn)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(dá)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(dá)到可以滿足澆鑄要求的溫度，溫度均勻化，加入中間合金進(jìn)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(dòng)式。傾動(dòng)式保溫爐在澆鑄時(shí)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(duì)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(diǎn)在于旋轉(zhuǎn)阻力最小，避免存在死角，導(dǎo)致鋁液沒有流動(dòng)，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(jìn)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(dòng)，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(gè)，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(duì)鋁液進(jìn)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?；磩偕a(chǎn)線采用電磁攪拌的方式進(jìn)行攪拌，電磁攪拌相對(duì)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(dòng)效率、避免污染鋁液、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。

（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?；磩偕a(chǎn)線的澆鑄工序?yàn)槿斯茶T。人工澆鑄相對(duì)于自動(dòng)澆鑄有澆鑄速度不穩(wěn)定、澆鑄溫度不穩(wěn)定、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、鋁液飛濺燙傷風(fēng)險(xiǎn)高、停機(jī)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(jī)為五輪式，鑄坯離開澆鑄輪時(shí)不會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，保證進(jìn)入軋機(jī)時(shí)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?jiān)O(shè)備

錠坯引出鑄機(jī)后，先修理飛邊和棱角，再進(jìn)入連軋機(jī)。軋件無扭擰的通過各機(jī)架，為此采用平-立布置的或者45°交叉布置的二輥串列軋機(jī)和V型機(jī)架，但也常采用三角Y軋機(jī)，它通常和二輪鑄機(jī)相配合。所謂的連軋就是若干個(gè)機(jī)架排列成一串，機(jī)架間距約為0.5m左右，軋件通過這一串機(jī)架，同時(shí)受到軋制，如下圖所示。雖然越軋?jiān)郊?xì)，越軋?jiān)介L(zhǎng)，然而因機(jī)架的速度一臺(tái)快于一臺(tái)，故而只要控制恰當(dāng)，機(jī)架間的軋件長(zhǎng)度不會(huì)變長(zhǎng)。

圖2 鋁桿連軋示意圖

連軋機(jī)分為初軋、中軋、精軋三個(gè)區(qū)域。初軋主要采用大軋制量，對(duì)鋁合金軋制坯料進(jìn)行大加工量壓下，已達(dá)到細(xì)化晶粒目的，中軋主要對(duì)軋制坯進(jìn)行形狀加工以接近成品尺寸，精軋對(duì)鋁合金桿線坯的外形進(jìn)行加工，提高鋁合金桿的溫度?；磩匐娎|的連軋?jiān)O(shè)備自動(dòng)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(dòng)控制，完全依靠工人經(jīng)驗(yàn)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(biāo)有強(qiáng)度與壓蠕變性能，塑性，導(dǎo)電率等，生產(chǎn)過程中需要對(duì)這些性能進(jìn)行控制。

（1）強(qiáng)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(dá)到良好電性能外，還有一個(gè)因素就是控制強(qiáng)度，提高壓蠕變性能。在鋁中添加少量鐵元素可以增加強(qiáng)度提高壓蠕變性能。

（b）爐子溫度與保溫時(shí)間對(duì)強(qiáng)度的影響

溫度的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)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(shí)，氫的溶解度突然減小而析出，從而在鑄錠中會(huì)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(yán)重者甚至斷裂，從而導(dǎo)致鋁桿的強(qiáng)度降低。

氫在99.99%鋁液中的溶解度

（c）連鑄速度、溫度對(duì)強(qiáng)度的影響

在一定的溫度下，連續(xù)澆鑄的速度與鋁桿強(qiáng)度成反比關(guān)系，即澆鑄的速度越快，那么進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)度成反比關(guān)系。較低的澆鑄溫度易產(chǎn)生有方向性的細(xì)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(qiáng)度及壓蠕變性能的因素主要有以下幾個(gè)方面：（a）鋁中化學(xué)元素；（b）熔化溫度與保溫時(shí)間；（c）連鑄機(jī)的澆鑄溫度及速度；（d）連軋機(jī)的軋制溫度、速度、壓縮率；（e）鋁桿成圈的形狀及冷卻速度。