鋁合金的熔煉與鑄造

1、-作者xxxx-日期xxxx鋁合金的熔煉與鑄造【精品文檔】鋁合金的熔煉與鑄造發(fā)布時(shí)間：2012-4-3 21:37:13 | 38 人感興趣 | 評(píng)分：3 | 收藏： 01 配料及其計(jì)算配 料是熔體鑄的第一道工序。它的首要任務(wù)是控制成分和雜質(zhì)含量使之符合要求，其次是根據(jù)對(duì)合金的加工和使用性能的要求，確定各種爐料品種及配料比；再次是正確地計(jì)算每爐的全部爐料量。合理地吊裝各種原輔材料，管理好各種金屬及廢料(舊料)。鋁合金熔煉時(shí)，爐料大致分為三類，即：工業(yè)純金屬，或稱新料或新金屬；回爐的金屬或合金廢料，也稱舊料或返回料；以及中間合金或配制合金用的純金屬。正確地選擇配制合金的爐料，對(duì)于合金成分控制，鑄

2、錠質(zhì)量的保證，以及金屬原料的節(jié)約，都有重要的意義。總之，在保證性能合乎要求的前提下，允許利用各種廢料，節(jié)約新金屬和貴重金屬。換句話說(shuō)，就是能用廢料應(yīng)少用純金屬，能用低品位純金屬絕不用高品位的純金屬。做到廢料用盡，次料代替好料，好料精用，搭配適當(dāng)，保證質(zhì)量。1.1 工業(yè)純金屬-新料鋁合金是在純金屬熔煉的基礎(chǔ)上，加上其它合金元素配制而成因此，在配制合金以前，首先應(yīng)依所需配制的合金成分的要求，選擇所需的純金屬之品位。有色金屬的工業(yè)純金屬多來(lái)源于冶煉廠，如工業(yè)純鋁(稱原鋁)，工業(yè)純銅(稱紫銅或電解銅)，工業(yè)純鎂，以及金屬鎳等都是從電解工廠制得的。原鋁多鑄成15-20公斤的小錠(稱鋁錠)；鎂以錠狀供應(yīng)，

3、鎂錠的重量可分為2.5公斤和9公斤兩種；純銅和金屬鎳一般多以電解銅板和電解鎳板的形式供應(yīng)；金屬鋅一般鑄成重40公斤左右的扁平鋅錠，而金屬錳和鉻分別以不同的粒度供應(yīng)。這些所謂的純金屬中，雜質(zhì)仍是不可避免的。例如，原鋁錠中仍含有Fe和Si兩種主要雜質(zhì)。它們大多數(shù)是從煉鋁原料-鋁礦石中帶來(lái)的。這兩種雜質(zhì)元素對(duì)鋁及其合金的性能有極大的影響，因而使用原鋁錠時(shí)，必須注意這些雜質(zhì)的含量，根據(jù)所配制合金的要求正確地選用原鋁錠。鋁冶煉廠生產(chǎn)的原鋁新料，是按所含鐵和硅二種主要雜質(zhì)元素的多少而定其品位的。純銅內(nèi)所含雜質(zhì)元素種類很多，所以一般工業(yè)純銅基本上是按照銅的含量多少而定其品位的?？偟膩?lái)講，在選擇金屬品位時(shí)，為

4、了保證質(zhì)量，應(yīng)盡量選擇雜質(zhì)較少，純度較高的高品位的純金屬；但純度越高，生產(chǎn)越困難，成本也越高，因而應(yīng)盡量避免使用過(guò)高純度的原料，以節(jié)約生產(chǎn)成本。因此正確地選用金屬原料的品位，在配料過(guò)程中是十分重要的。鋁合金中常用的金屬原料有鋁錠，鎂錠，紫銅板、鋅錠和用于制作中間合金的電解鎳板，金屬錳，金屬鉻，結(jié)晶硅以及海棉鈦，海棉鋯等。 1.2 廢料-回爐料廢料的來(lái)源和使用原則廢料，又稱回爐料，也叫舊料。按其來(lái)源不同，大致可分為本廠廢料及廠外廢料兩大類(1)本廠廢料這部份廢料來(lái)源于熔鑄車間及各加工車間各工序所得的加工余料(一般稱幾何廢料)及不合格的報(bào)廢料(一般稱工藝廢料)。鋁合金成品率一般在6080左右，也就

5、是說(shuō)，將有20-40的原料在加工過(guò)程中變成廢料。這部份廢料大致都有可能保持質(zhì)量不受摻雜，是高質(zhì)量的廢料，是熔煉鋁合金的重要原料之一。對(duì)本廠廢料要加以仔細(xì)分離、分級(jí)，并按合金歸類分組保管。只要管理得好，這些廢料一般都能保持良好的質(zhì)量，不受摻雜，污染及混料，在工廠里稱為一級(jí)廢料或二級(jí)廢料。這部份廢料通常不需處理就可以直接入爐使用。只有從車床，刨床，鋸床等回爐的銑，鋸、刨邊碎屑料，常被油污或氧化，或含雜質(zhì)過(guò)多，這些料質(zhì)量低劣，通常稱之為三級(jí)廢料。這部份廢料不能直接入爐，事先要經(jīng)過(guò)洗滌，干燥處理，再重熔復(fù)化，經(jīng)化驗(yàn)取得準(zhǔn)確的成分后才能入爐使用在使用廢料時(shí)，要求入爐的廢料不得混合金，混級(jí)，應(yīng)清潔無(wú)油泥污

6、染。如果混料，則寧愿將少量的低成分合金(低合金)混于高成分合金(高合金)，不可使少量的高成分合金混于低成分合金。例如，純鋁混入LF21合金中，則用于LF21合金爐料中；防銹鋁(LF2-LF21)各合金廢料分別混于LY12合金中；則可用于LY12合金爐料中；LD6合金廢料混于LD2合金中，則可用于LD5合金爐料中；LD7、LD8，LD9合金廢料互混在一起，則可酌量用于LD8合金或LD9合金中。有的合金廢料互混在一起，則不能用于生產(chǎn)，如LD10合金料混入LC4合金中，則必須挑選后，經(jīng)檢查確定無(wú)混料時(shí)，方能分別用于該合金爐料中。還有一些合金廢料互混后，又難于挑選，不易檢查分辨的，應(yīng)重熔復(fù)化，取得準(zhǔn)確

7、的成分后方可作為爐料。另外， 某些廢料，雖未混料，但放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，嚴(yán)重腐蝕，或油泥污染嚴(yán)重的，也應(yīng)回爐重熔復(fù)化。總的來(lái)講，所有牌號(hào)不明，成分含量不清，腐蝕污染嚴(yán)重的一級(jí)和二級(jí)廢料和車，刨、銑、鋸碎屑都不能直接入爐，屬于工廠里規(guī)定的三級(jí)廢料范圍，應(yīng)重熔復(fù)化。 (2) 廠外廢料源于用制造工廠或市場(chǎng)上回收的廢料，大都摻雜混合，其質(zhì)量多不可靠，甚至無(wú)準(zhǔn)確的化學(xué)成分，最好不直接入爐使用。如確實(shí)保證不摻雜其它金屬者，方可按本廠廢料分級(jí)歸類使用。必須注意，這些廠外回收廢料，往往含有一般化驗(yàn)方法難于檢查出來(lái)的有害雜質(zhì)元素，其含量即使僅萬(wàn)分之一，甚至十萬(wàn)分之一，也會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量及工藝性能。因此，凡制造高質(zhì)量

8、的產(chǎn)品，最好不使用這些廠外回收廢料。 那些化學(xué)成分不明，或不符合標(biāo)準(zhǔn)的雜料，有時(shí)被稱為化學(xué)廢料，工廠里也稱之為號(hào)外料也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行復(fù)化重熔，明確其化學(xué)成分后，才能適量入爐 廢料的分級(jí)和歸類管理鋁合金廢料的分離，分級(jí)，按合金系統(tǒng)門類保管的要求是十分嚴(yán)格的。因?yàn)殇X合金一經(jīng)混雜入爐，就無(wú)法使之除去，除非加入大量純金屬予以沖淡。因此管理好廢料,正確的使用廢料對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低消耗，節(jié)約金屬極為重要。某些鋁合金的成分含差異很大,如果一種合金廢料混入另一種合金，即使數(shù)量不多，也會(huì)造成廢料無(wú)法使用。例如，超硬鋁中含Zn量都很高，而其它系列鋁合金中要求含Zn量卻很低，如果有5-10的超硬鋁合金廢料混入LY12合

9、金爐料中，就會(huì)使?fàn)t料全部報(bào)廢。又如Al-Cu-Mg-Fe-Ni系鍛造鋁合金中含Ni量都在1.0以上，而其它鋁合金中一般要求含Ni量低于0.1，當(dāng)有百之幾的高Ni廢料混入其它合金爐料中，同樣會(huì)造成全爐報(bào)廢。如果各合金廢料互混在一起，廢料中同時(shí)含有較多量的Si，Zn、Ni等元素。那么此廢料很難用于任何一種鋁合金鑄錠生產(chǎn)中,即使用量少也可能形成雜質(zhì)元素的惡性循環(huán)，影響產(chǎn)品的機(jī)械性能及加工性能。其結(jié)就只好積壓大批廢料而使用較多的新金屬，浪費(fèi)金屬材料。因此對(duì)本廠廢料要分合金或按合金系統(tǒng)嚴(yán)格管理。所有一、二級(jí)廢料必須分合金裝架打捆，三級(jí)廢料應(yīng)按合金系統(tǒng)歸類裝箱,所有廢料都必須合理分組歸類堆放，而且要有明顯

10、的標(biāo)牌或標(biāo)示。在鋁合金鑄錠生產(chǎn)中，某些制品由于用途不同，要求其雜質(zhì)含量和鑄錠的內(nèi)部質(zhì)量也不相同、因而對(duì)爐料的幾何尺寸和表面清潔度的要求也不一樣。例如，制作大梁、型材，和鍛件的合金鑄錠，要求其雜質(zhì)含量較低，非金屬夾雜物愈少愈好，其爐料一般不用碎片及薄板和油泥較多的廢料。因而，各種合金廢料除不混料外，還必須按照工藝規(guī)程的規(guī)定,根據(jù)廢料的外形尺寸和表面清潔度而分級(jí)裝架和堆碼。鋁合金廢料一般分四級(jí)，一二級(jí)廢料可直接入爐熔制成品合金鑄錠，某些特殊制品不得使用二級(jí)廢料；三、四級(jí)廢料須經(jīng)干燥，重熔復(fù)化，分析化學(xué)成分后才能使用。下表列出了某生產(chǎn)廠的廢料分類。廢料分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)第一級(jí)1 報(bào)廢的鑄錠及毛料2 鑄錠的切

11、頭切尾3 鑄錠的低倍試片 4 干燥的放干料和清理鑄造工具時(shí)大塊金屬5 包鋁板的壓延廢料7 5毫米以上厚板拉伸試樣余料8 5毫米以上厚板的切邊料9 鍛壓和模壓的廢品及中間毛料10 水壓機(jī)的壓擠殘料11 管、棒，型、板的廢品、殘料和切頭，切尾12. 模鍛件和氧化膜試片取樣余料13. 模壓毛邊料第二級(jí)2 熱壓時(shí)撕下來(lái)的包鋁邊2 所有板材的予剪碎邊料4 軟硬片精整試樣長(zhǎng)度小于300毫米之余料6 壁厚小于10毫米的管材低倍試片6 被油污，泥土弄臟的所有一級(jí)廢料第三級(jí)1 熔鑄過(guò)程中扒渣中的金屬，流盤倒出的金屬2 化學(xué)成分分析用的園并、棒狀試樣3 鋸床，車床，銑床、刨床的加工碎屑4 擠，模壓車間的所有試樣料

12、5 所有被油污，泥土弄臟的二級(jí)料第四級(jí)1 不能分開(kāi)的混合廢料2 掏鑄造井時(shí)的掏井渣3 打掃工作場(chǎng)地時(shí)的回收金屬鋁合金一，二級(jí)廢料存放專區(qū)的劃分LC4，LC5、LC6，LC9、LC10，LB1LD7，LD8，LD9LD2、LD5、LD10LF2、 LF3、 LF5、 LF6、 lF11、 LF12、 LT66等L1-7、LB2、LF21LY11、LY2，LY16，LY17，等LYl1、LT2，LT2-1工藝過(guò)程中產(chǎn)生的一、二級(jí)廢料是分合金，按不同的級(jí)別裝架或打捆，每架，每捆廢料的上，中、下部多處應(yīng)標(biāo)明合金牌號(hào)和級(jí)別；大塊廢料用鋼印在其端部打上合金牌號(hào)及熔次號(hào)，并盡快返回熔鑄車間。實(shí)際上，一種合金

13、的生產(chǎn)不是連續(xù)的，而是間斷式周期性的生產(chǎn)。各工序的廢料是按照產(chǎn)生運(yùn)輸積存待用的規(guī)律循環(huán)著。在這些過(guò)程中，由于吊裝、堆碼等多方面的原因，料架與料架之間，捆與捆之間仍有混料的可能。為了減少再次混料的幾率，便于配料吊裝，所有的一、二級(jí)廢料應(yīng)按合金成分含量歸類，每類合金存放在指定的區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一稱之為廢料專區(qū)。廢料專區(qū)的劃分應(yīng)根據(jù)合金的化學(xué)成分，品種規(guī)格和料場(chǎng)情況而合理歸類，而般而言，鋁合金一、二級(jí)廢料場(chǎng)可分為高鋅、高鎳、高硅、高鎂、純鋁和LY12及LY11專區(qū)， 因LYl2，LY11合金的生產(chǎn)量大，可單列一專區(qū)存放。按合金分級(jí)裝架，打捆的一、二級(jí)廢料必須存放在規(guī)定的專區(qū)內(nèi)。備專區(qū)內(nèi)的料架或整捆廢料要放置

14、平穩(wěn)可靠，不易傾倒，滑動(dòng)，并要定期清理，核對(duì)，以免發(fā)生混料，混級(jí).生產(chǎn)中的三級(jí)廢料大多為細(xì)碎之殘屑，分合金裝箱、堆放是有困難的，一般都分組裝箱，堆放，分組重熔復(fù)化。當(dāng)然也可將三級(jí)廢料分合金堆放，復(fù)化，這要視工藝要求條件而合理安排。生產(chǎn)實(shí)踐表明，三級(jí)廢料只要不混組，經(jīng)重熔復(fù)化后，都可作為合金鑄錠生產(chǎn)的原料。四級(jí)料也稱號(hào)外料，大部份是成分不清的混合料。由于四級(jí)料質(zhì)量低劣，成分復(fù)雜，必須重熔復(fù)化，因此，四級(jí)料也是復(fù)化料的一部份。如果廢料管理得好，四級(jí)廢料是極少的，生產(chǎn)中要求四級(jí)料越少越好混合料經(jīng)重熔復(fù)化后, 用于成品合金爐料時(shí)，要仔細(xì)調(diào)配各雜質(zhì)元素的含量，并視合金性能的要求少量用于生產(chǎn)。1.3 配料

15、計(jì)算 配料計(jì)算是合金鑄錠生產(chǎn)的重要工序，是合金成分及雜質(zhì)含量控制的首要關(guān)卡，它的首要任務(wù)是控制成分和雜質(zhì)含量使之符合要求；根據(jù)合金的加工和使用性能的要求，確定各種爐料品種的配料比；正確地計(jì)算出每爐的全部爐料量。 使用純(新)金屬和廢料的比例在確定配料比例時(shí)，應(yīng)根據(jù)下列一些原則：(1)考慮到經(jīng)濟(jì)原則，在保證產(chǎn)品質(zhì)量和性能的前提下，根據(jù)合金制品用途和加工工藝的要求，應(yīng)充分利用本身廢料，降低新料用量，做到能自身平衡，即該合金加工的產(chǎn)生的廢料，能全部回爐使用。例如，在熔制LY1l及LYl2、LC4合金的板材時(shí)，某些熔次可全部使用lOO的本身一、二級(jí)廢料;而另一些熔次則可使用一部份低合金及純鋁廢料，同時(shí)

16、配入一部份復(fù)化料及少量新金屬。(2)在考慮盡可能使用低品位純金屬的原則下，還應(yīng)注意到廢料循環(huán)使用及操作上的原因所造成的雜質(zhì)逐漸增加，使原料晶位逐步降級(jí)。例如在熔制工業(yè)純鋁時(shí)，為防止雜質(zhì)增高而使品位降級(jí)，不但應(yīng)限制廢料用量不超過(guò)50，而且應(yīng)使用一部份比制品要求品位高一級(jí)的原料，例如，全部使用新鋁熔制L3純鋁時(shí)，常用50的A1-1品位的原鋁和50A1-0品位的原鋁錠。 (3)對(duì)質(zhì)量要求較高的制品，應(yīng)盡量少用廢料，而選用高品位新鋁。例如生產(chǎn)LY12合金的大梁型材，一般只允許使用20以下的廢料，甚至全部用原鋁錠和新料，并且還要求選用Al-0品位以上的原鋁錠。又如LT66合金板材的表面質(zhì)量要求高，雜質(zhì)F

17、e的允許量要低，宜用高純鋁制作，一般不用廢料。(4)低合金的廢料(指一、二級(jí)廢料)對(duì)高合金可做新料使用，但對(duì)某些合金制品，例如模鍛件及某些特殊制品，只允許用原鋁作新鋁。所有合金廢料對(duì)本身合金不能當(dāng)做新鋁使用，只有某些合金制品使用本身一級(jí)廢料時(shí)，可代替新鋁實(shí)際用量的一半。對(duì)于LY11，LY12，LC4合金方錠，全部使用本身廢料時(shí)，可不用新鋁。 配料成分的確定原則合金的組成決定丁合金的產(chǎn)品力學(xué)性能及加工過(guò)程的工藝性能。因此正確地選擇及掌握合金成分是優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)的先決條件部頒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合金化學(xué)成分包括合金元素含量的范圍和有害雜質(zhì)的最大限量?jī)刹糠萸罢呤菫榱吮ＷC合金的標(biāo)定性能而有意加入的合金元素，后者是各

18、種原材料和工具等在熔鑄過(guò)程摻入的雜質(zhì)。這兩部分的數(shù)據(jù)是合金配料計(jì)算時(shí)的重要依據(jù)。確定合金元素在允許范圍內(nèi)的含量時(shí)，不但要考慮產(chǎn)品的使用性能，而且還要考慮合金在加工過(guò)程的工藝特性，特別是鑄造工藝性能另外還應(yīng)考慮金屬材料的節(jié)約等因素。在合金成分沒(méi)有其它特殊要求的情況下，對(duì)易于氧化和揮發(fā)損失的金屬，應(yīng)當(dāng)取偏于上限的成分，對(duì)容易帶入有害雜質(zhì)的元素，最好偏于下限，一般的合金元素常取平均值，又考慮到節(jié)約有色金屬的原則，應(yīng)該盡量考慮取偏下限，對(duì)于有回收價(jià)值的合金元素，常取較窄的成分范圍，以免經(jīng)多次回爐后，雜質(zhì)超過(guò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)范圍。為了保證工藝性能，要求某些元素含量范圍很窄，或者根據(jù)一些特殊要求，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍以

19、內(nèi)可適當(dāng)調(diào)整某些元素的含量。為此，材料生產(chǎn)廠常在部標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，又具體地規(guī)定生產(chǎn)實(shí)際采用的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，稱之為廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)或制造標(biāo)準(zhǔn)。合金中的雜質(zhì)含量亦必須在配料計(jì)算時(shí)進(jìn)行控制。例如Fe及Si二種雜質(zhì)對(duì)鋁制品質(zhì)量和加工工藝性能都有不同的重要影響。在水冷半連續(xù)鑄造大規(guī)格的錠坯時(shí)，特別是當(dāng)Fe與Si的比例失調(diào)時(shí)，鑄錠大都具有較大的裂紋傾向，嚴(yán)重失調(diào)時(shí)，則無(wú)法鑄造合格的錠坯。例如LC4和LY12合金方錠，要求FeSi。另外，還應(yīng)考慮到熔煉過(guò)程中各元素的損耗，蒸發(fā)、氧化的情況，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。2 鋁合金熔煉鋁合金在整個(gè)熔煉過(guò)程中，爐料受熱而開(kāi)始熔化，實(shí)現(xiàn)由固態(tài)到液態(tài)的轉(zhuǎn)變，在這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程中，就會(huì)使金屬氧化，燒

20、損和吸氣。金屬的氧化和燒損不但會(huì)影響合金的化學(xué)成分，而且所造成的氧化夾渣是鋁合金鑄錠最有害的缺陷之一，金屬的吸氣則會(huì)使鑄錠在凝固過(guò)程中來(lái)不及或不能逸出，而以疏松，氣孔形式存在于鑄錠中。因此，鋁合金熔煉過(guò)程的正確與否直接關(guān)系到熔休質(zhì)量的好壞，它不僅影響其化學(xué)成分，而且與其鑄錠的質(zhì)量乃至最后加工的產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)。這里將著重討淪在大氣壓下熔煉鋁合金的物理化學(xué)行為，合金中主要元素成分和雜質(zhì)含量的控制，鋁合金的般工藝流程及操作，最后還介紹幾種鋁合金的熔煉特點(diǎn)。2.1 概述 熔煉目的熔煉的基本目的是，制造出化學(xué)成分符合要求，并且熔體純潔度高的合金，為鑄成各種形狀的鑄錠創(chuàng)造有利條件具體說(shuō)來(lái)有：(1) 為了

21、獲得化學(xué)成分均勻并且符合要求的合金合金材料的組織和性能，除了工藝條件的影響而外，首先要靠化學(xué)成分來(lái)保證。如果某一成分或雜質(zhì)旦超出標(biāo)準(zhǔn)，就要按化學(xué)成分廢品處理，造成很大的損失。很明顯，控制好合金成分有著重要的意義，同時(shí)在合金成分范圍內(nèi)調(diào)整好一些元素的含量，可以大大減少鑄造的裂紋廢品。(2) 通過(guò)精爍以獲得純潔度高的合金熔體冶煉廠供應(yīng)的電解鋁液或者回爐的廢料，往往含有雜質(zhì)、氣體、氧化夾渣物，必須通過(guò)熔煉過(guò)程，藉助物理的或化學(xué)的精煉作用，以排除這些雜質(zhì)、氣體、氧化物等，以提高熔體金屬的純潔度。(3) 除上述目的外，熔鑄車間還有將回收的廢料復(fù)化的任務(wù)這些回收的廢料往往由于管理不嚴(yán)被混雜，成分不清，或者

22、被油等雜物污染、或者是碎屑不能直接用于成品合金的生產(chǎn)，必須藉助熔煉過(guò)程以獲得準(zhǔn)確的化學(xué)成分，并鑄成適用于再次入爐的鑄錠。 熔煉特點(diǎn)(1) 鋁非常活潑，除了惰性氣體，幾乎和所有的氣體發(fā)生反應(yīng)：如：A1+O2A12O3A1+H2OA12O3+H2而且這些反應(yīng)都是不可逆的，一經(jīng)反應(yīng)金屬就不能還原，這樣就造成了金屬的損失而且生成物(氧化物、碳化物等)進(jìn)入熔體，將會(huì)污染金屬，造成鑄錠的內(nèi)部組織缺陷。因此在鋁合金合金的熔煉過(guò)程中，對(duì)工藝設(shè)備(如爐型，加熱方式等)有嚴(yán)格的選擇，對(duì)工藝流程也應(yīng)有嚴(yán)格的選擇和措施，如縮短熔煉時(shí)間、控制適當(dāng)?shù)娜刍俣?，采用熔劑?fù)蓋等。(2) 制造鋁合金的原材料，必須是金屬材料形式

23、加入的極個(gè)別的組元(如Be、Zr等)可以以化工原料形式加入。不像其他有色金屬或黑色金屬制造合金時(shí)那樣，以間接形式(如以礦石之類)加入。因?yàn)檫@樣會(huì)使鋁合金帶來(lái)金屬損失，并將污染金屬。(3) 由于鋁的活性，在熔煉溫度下，它對(duì)大氣中的水分和一系列工藝過(guò)程中的水分，油，炭氫化合物等，都會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)一方面增加熔體中的含氣量，造成疏松，氣孔，另一方面其生成物可將金屬弄臟。因此，在熔化過(guò)程中必須采取一切措施盡量減少水分，對(duì)工藝設(shè)備，工具和原材料等都要嚴(yán)格保持干燥和避免油染。(4) 熔化鋁合金，任何組元的加入，一旦進(jìn)入就不能去掉所以對(duì)鋁合金的加入組元必須嚴(yán)格注意誤加入非合金組元或者加入合金組元過(guò)多或過(guò)少，都

24、要出現(xiàn)化學(xué)成分不符廢品，同時(shí)也給鑄造帶來(lái)困難。如在高鎂合金熔煉時(shí)使用含鈉的熔劑，則會(huì)引起“鈉脆性”，造成鑄造時(shí)的熱裂性和壓力加工時(shí)的熱脆性。如向LC4合金中多加入Si則會(huì)給鑄錠成型帶來(lái)一定的困難。(5) 冶金缺陷，在以后加工中難以補(bǔ)救而且冶金缺陷直接影響材料的使用性能。冶金缺陷的產(chǎn)生很大部份是在熔化過(guò)程中造成的，如含氣量高，非金屬夾渣，晶粒粗大，金屬化合物等適當(dāng)?shù)乜刂苹瘜W(xué)成分和雜質(zhì)含量以及加入變質(zhì)劑，可以改善鑄造性能，同時(shí)對(duì)提高熔體質(zhì)量是很重要的。 熔煉方法1 分批熔煉法分批熔煉法是一個(gè)熔次一個(gè)熔次的熔煉，即一爐料裝爐后，經(jīng)過(guò)熔化，扒渣，調(diào)整化學(xué)成分，再經(jīng)過(guò)精煉處理，溫度合適后就出爐，爐料一次

25、出完，不允許剩有余料，然后再裝下一爐料。這種方法適用于鋁合金的成品生產(chǎn)，它能保證合金的化學(xué)成分均勻性。2 半分批熔煉法半分批熔煉法與分批熔煉法的區(qū)別，在于出爐時(shí)爐料不是全部出完，而留下五分之一到四分之一的液體料，隨后裝入下一熔次爐料進(jìn)行熔化。此法的優(yōu)點(diǎn)是所加入的料浸在液體料中，從而加快了熔化速度，減少燒損；可以使沉于爐內(nèi)的夾雜物留在爐內(nèi)，待鑄金屬熔體中的非金屬夾雜，同時(shí)爐內(nèi)溫度波動(dòng)不大，可延長(zhǎng)爐子壽命，有利于提高爐齡。3 半連續(xù)熔煉法半連續(xù)熔煉法與半分批熔煉法相仿每次出爐量為三分之一到四分之一，即可加入下一熔次料。與半分批熔煉法所不同的是，即留于爐內(nèi)的液體料為大部份，每次出爐量不多，新加入的料

26、可以全部攪入熔體之中，以致每次出爐和加料互相連續(xù)。此法適用于雙膛爐熔煉碎屑或大批量的廢鋁回收。由于加入之爐料浸入液體之中，可以減少燒損，而且還可使熔化速度加快。4. 連續(xù)熔煉法此法加料連續(xù)進(jìn)行，出爐間歇進(jìn)行。連續(xù)熔煉法靈活性小，僅適用于純鋁的熔煉。對(duì)于鋁合金熔煉，由于爐內(nèi)結(jié)構(gòu)，熔體停留時(shí)間要盡量縮短。因?yàn)檠娱L(zhǎng)熔體停留時(shí)間，尤其在較高的熔煉溫度下，大量的非自發(fā)晶核去活，引起鑄錠晶粒粗大，造成鑄錠廢品，而且增加金屬吸氣，使熔體非金屬夾雜和含氣量增加。2.2 碎屑的復(fù)化鋁合金鑄錠在鋸切、車皮，鏜孔及銑面等加工工序中產(chǎn)生大量的碎屑，這些碎屑從成分，清潔度上看，都不適合直接生產(chǎn)成品合金，所以需要經(jīng)過(guò)復(fù)化

27、以獲得確切的成分，為熔制成品合金準(zhǔn)備好條件。 碎屑復(fù)化的目的a 這些廢料成分復(fù)雜，通過(guò)復(fù)化可以確定其化學(xué)成分。b 這些廢料粘附乳液，油類等較多，通過(guò)復(fù)化可以消除或減少這些粘附物質(zhì)的污染。c 這些廢料通過(guò)復(fù)化，可鑄成再生鋁錠，可以減少熔制成品合金時(shí)的燒損。同時(shí)也便于保管，使用。 復(fù)化前的預(yù)熱處理這些廢料含油、乳液較多，并且潮濕，如果將這些廢料直接加入爐內(nèi)，易使金屬?gòu)?qiáng)烈的吸氣，同時(shí)還有產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)性。故潮濕的廢料不能夠直接加入爐內(nèi)，應(yīng)預(yù)熱處理。通過(guò)離心機(jī)，進(jìn)行凈化，去掉油污通過(guò)臥式回轉(zhuǎn)窯，進(jìn)行干燥，去掉水分等；通過(guò)打包機(jī)或制團(tuán)機(jī)，制成一定的形狀，以便于加料，也可減少燒損。 碎屑的復(fù)化 鋁合金碎屑

28、及渣中金屬在熔煉過(guò)程中極易燒損，故應(yīng)采用連續(xù)法熔煉。.1 熔煉 第一爐應(yīng)先裝入部分大塊廢料進(jìn)行熔煉，做為底料，其底料不應(yīng)少于爐子容量的35-40。 爐料應(yīng)分批加入，每批料加入后，應(yīng)徹底攪拌，防止露出液體表面。當(dāng)前一批攪入熔體后，再投入下一批料。 熔化過(guò)程中可根據(jù)爐內(nèi)渣量情況，適時(shí)進(jìn)行扒渣，并及時(shí)使用復(fù)蓋劑對(duì)熔體進(jìn)行復(fù)蓋。 熔煉溫度為750-800。.2 鑄造 爐料全部熔化后，經(jīng)充分?jǐn)嚢杓纯设T造，并在鑄造中途取分析試樣。.3 保管復(fù)化鑄錠應(yīng)按其爐號(hào)，熔次號(hào)分組分別進(jìn)行保管。2.3 熔煉過(guò)程中的一些物理化學(xué)行為鋁是活潑的金屬元素之一；除惰性氣體外，其它元素幾乎都與鋁發(fā)生反應(yīng)生成鋁的化合物。在大氣下

29、的熔煉爐中加熱，熔煉鋁合金的過(guò)程中，隨著溫度的升高，金屬表面與爐氣或大氣接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生一系列的物理化學(xué)作用。根據(jù)溫度，爐氣和金屬性質(zhì)的不同，金屬表面可能產(chǎn)生氣體的吸附和溶解，或產(chǎn)生氧化物，氫化物，氮化物和碳化物。主要討論鋁合金在大氣壓下的熔煉中的一些物理化學(xué)行為。 爐內(nèi)氣氛 熔化金屬的爐子中的氣氛中的氣體，是最主要的氣體來(lái)源之一。根據(jù)所用的熔煉爐爐型及結(jié)構(gòu)，以及所用燃料的燃燒或發(fā)熱方式，爐內(nèi)氣氛往往含有各種不同比例的氫(H2)、氧(O2)、水蒸汽(H2O)、二氧化碳(CO2)，一氧化碳(CO)、氮(N2)、二氧化硫(SO2)此外還有各種碳?xì)浠衔?。這些結(jié)果當(dāng)然是不完全的，而且成分范圍很廣，這是

30、因?yàn)闋t內(nèi)燃燒生成物一爐氣的變化是很大的，是很不穩(wěn)定的。 熔融態(tài)鋁與氣體間的相互怍用上面討淪了幾種典型熔煉爐內(nèi)的氣體組成情況，這些氣體與熔融態(tài)鋁之間究竟起什么作用?顯然不同的氣體和金屬之間有著不同的作用。.1 氫的溶解氫是鋁及鋁合金中最易溶解的氣體之一。氫的溶解機(jī)理凡是與金屬有一定結(jié)合力的氣體，都能不同程度的熔解于金屬中。而與金屬?zèng)]有結(jié)合力的氣體，般只能進(jìn)行吸附，但不能溶解。氣體與金屬之間的結(jié)合能力不同，則氣體在金屬中的溶解度也不相同。金屬的吸氣由三個(gè)過(guò)程組成，即吸附，擴(kuò)散，溶解。吸附有物理吸附和化學(xué)吸附兩種。吸附是由于金屬表面的一層原子，當(dāng)上下兩個(gè)方向受力不平衡時(shí)，便形成一個(gè)力場(chǎng)。在這這個(gè)力場(chǎng)

31、的作用下，使氣體吸附其上，若表面力場(chǎng)很小，則氣體分子很快離去，若表面力場(chǎng)較大，則吸附的氣體離去較慢，且會(huì)形成不超過(guò)半個(gè)分子厚的連續(xù)層，這便是物理吸附。隨著溫度升高，或壓力減小，或金屬蒸氣壓增大，物理吸附逐漸減弱。物理吸附是不穩(wěn)定的，單靠物理吸附的氣體是不會(huì)溶解的。然而當(dāng)金屬與氣體有一定結(jié)合力時(shí)，氣體不僅能吸附在金屬之上，而且還會(huì)離解為原子，其吸附速度隨溫度升高而增大，達(dá)到一定溫度后才變慢，這就是化學(xué)吸附。只有能離解為原子的化學(xué)吸附，才有可能進(jìn)行擴(kuò)散或溶解。由于金屬不斷的吸附和離解氣體，當(dāng)氣體表面某氣體的分壓達(dá)到大于該氣體在金屬內(nèi)部的分壓時(shí)，氣體在分壓力及與結(jié)合力的作用下，便開(kāi)始向金屬內(nèi)部擴(kuò)散，

32、即溶解于金屬中。其擴(kuò)散速度與溫度，壓力有關(guān)，金屬表面的物理，化學(xué)狀態(tài)對(duì)擴(kuò)散也有較大影響。 氣體原子通過(guò)金屬表面氧化膜(或熔劑膜)，其擴(kuò)散速度比在液態(tài)中慢的多氧化膜和熔劑膜越致密，越厚，其擴(kuò)散速度越小。氣體在液態(tài)中擴(kuò)散速度比固態(tài)中快得多在金屬液體表面無(wú)氧化膜的情況下，氣體向金屬中的擴(kuò)散速度，與金屬厚度成反比，與氣體壓力平方根成正比，并隨溫度升高而增大其關(guān)系式如下：V = 式中，v擴(kuò)散速度 n-常數(shù)d-金屬厚度 E-激活能p-氣體分壓 R-氣體常數(shù)T-溫度°K氣體在金屬中的溶解是通過(guò)吸附，擴(kuò)散，溶解諸過(guò)程而進(jìn)到金屬中，但溶解速度主要取決于擴(kuò)散速度 氫的熔解由于氫是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的單元?dú)怏w，

33、其原子或分子都很小，較易溶于金屬中，在高溫下也容易迅速擴(kuò)散。所以氫是一種極易溶解于金屬中的氣體。氫在熔融態(tài)鋁中的溶解過(guò)程：物理吸附化學(xué)吸附擴(kuò)散(H2)2H2(H+)氫與鋁不起化學(xué)反應(yīng)而是以離子狀態(tài)存在于晶體點(diǎn)陣的間隙內(nèi)，形成間隙式固溶體。因此，在達(dá)到氣體的飽和溶解度之前，熔體溫度越高，則氫分子離解速度越快，擴(kuò)散速度也就越快，故熔體中含氣量越高。不同溫度下氫在鋁中的溶解度溫度氫在鋁中的溶解度（厘米）3/100克鋁850658658300上表說(shuō)明，在一定的大氣壓下，溫度越高，氫在鋁中的溶解度就越大，溫度越低，氫在鋁中的溶解度就越小。在固態(tài)時(shí)，氫幾乎不溶于鋁。還可以看出，由固態(tài)到液態(tài)時(shí)，氫在鋁中的溶

34、解度出現(xiàn)一個(gè)突變現(xiàn)象。這種溶解度急劇變化的特點(diǎn)，決定了鋁在凝固時(shí)，使氫原子從金屬中析出成為分子氫，最后以疏松，氣孔的形式存在于鑄錠中。.2 與氧的作用在生產(chǎn)條件下，無(wú)論采用何種熔煉爐生產(chǎn)鋁合金，熔體直接與空氣接觸，也就是和空氣中的氧和氮接觸鋁是一種比較活性的金屬，它與氧接觸后，必然產(chǎn)生強(qiáng)烈的氧化作用而生成氧化鋁。其反應(yīng)式為：4Al+3022A12O3鋁一經(jīng)氧化，就變成了氧化渣，成了不可挽回的損失。氧化鋁是十分穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)， 如混入熔體內(nèi)，便成為氧化夾渣。由于鋁與氧的親合力很大，所以氧與鋁的反應(yīng)很激烈。但是，表面鋁與氧反應(yīng)生成 A12O3，A12O3的分子體積比鋁的分子體積大，所以表面的一層鋁

35、氧化生成的A12O3膜是致密的，它能阻止氧原子透過(guò)氧化膜向內(nèi)擴(kuò)散，同時(shí)也能阻止鋁離子向外擴(kuò)散，因而就阻止了鋁的進(jìn)一步氧化。此時(shí)金屬的氧化將按拋物線規(guī)律變化，其關(guān)系式如下W：KT式中： W-氧化物重量K-氧化反應(yīng)速度常數(shù)T-時(shí)間金屬在其氧化膜的保護(hù)下，氧化率隨時(shí)間增長(zhǎng)而減慢。鋁，鈹屬于這類金屬。 若氧化物的分子體積比本金屬小，則氧化膜容易破裂或呈疏松多孔狀，氧原子和金屬離子通過(guò)氧化膜的裂縫或空隙相接觸，金屬匹會(huì)繼續(xù)氧化，氧化率將隨時(shí)間增長(zhǎng)按直線規(guī)律變化。鎂和鋰即屬于此類，即氧化膜不起保護(hù)作用，因而在高鎂合金中加入鈹，改善氧化膜的性質(zhì)，則可以降低合金的氧化性。在溫度不太高時(shí)，金屬多按拋物線規(guī)律變化

36、；高溫時(shí)多按直線規(guī)律氧化。因?yàn)闇囟雀邥r(shí)原子擴(kuò)散速度快，氧化膜與金屬的線膨脹系數(shù)不同，強(qiáng)度降低，因而易于被破壞。例如鋁的氧化腆強(qiáng)度較高，其線膨脹系數(shù)與鋁相近，其熔點(diǎn)高，不溶于鋁，在400以下呈拋物線規(guī)律，保護(hù)性好。但在500以上時(shí)，則按直線規(guī)律氧化，在750時(shí)易于斷裂。爐氣性質(zhì)要由爐氣與金屬的相互作用性質(zhì)決定。若金屬與氧的結(jié)合力比碳、氫與的結(jié)合力大，則含CO2、CO、H2O的爐氣會(huì)使金屬氧化，這種爐氣是氧化性的，否則，便是還原性的或中性爐氣。如H2O和CO2對(duì)銅是中性氣體，對(duì)含Al、Mn的銅合金是氧化性的。在大氣壓下的爐氣對(duì)鋁合金來(lái)說(shuō)都是氧化性的。生產(chǎn)實(shí)踐表明，爐料的表面狀態(tài)是影響氧化的個(gè)重要因

37、素。在合金熔爐一定時(shí)，氧化燒損主要取決于爐料狀態(tài)和操作方法。降低氧化燒損主要應(yīng)從熔煉工藝著手。一是在大氣下的熔爐中熔煉易燒損的合金時(shí)，盡量選用電阻爐或感應(yīng)電爐；二是采用合理的加料順序，快速裝料以及高溫快速熔化，縮短熔煉時(shí)間，易氧化燒損的金屬盡可能后加；其次采用復(fù)蓋劑復(fù)蓋，盡可能在熔劑復(fù)蓋下的熔池內(nèi)熔化對(duì)易氧化燒損的高鎂鋁合金及鎂合金，可加入0.0010005的鈹；最后應(yīng)正確地控制爐溫及爐氣性質(zhì)。在爐底安裝電磁攪拌裝置，使?fàn)t內(nèi)金屬熔體溫度均勻，加快了鋁合金的熔化，同時(shí)也將減少燒損。.3 與水的作用鋁與水的反應(yīng)熔爐的爐氣中雖然含有不同程度的水蒸汽，但是以分子狀態(tài)存在的水蒸汽都并不容易被金屬所吸收，

38、因?yàn)镠2O對(duì)一般金屬的溶解度是不大的。而且水在2000以后才開(kāi)始離解。水蒸汽之所以是造成鑄錠內(nèi)部疏松，氣孔的根源，是因?yàn)樵诮饘偃廴跔顟B(tài)這樣的高溫下，分子H2O要被具有比較活性的鋁所分解，而生成原于狀態(tài)的H。3H2O+2AlA12O3+6H所分解出的(H)原子，就很容易地溶解于金屬熔體內(nèi)，而成為鑄錠內(nèi)疏松，氣孔缺陷的根源。這種反應(yīng)即使是在水蒸氣分壓力很低的情況下，也可以進(jìn)行。水的來(lái)源1) 空氣中有大量的水蒸汽，尤其在潮濕季節(jié)，空氣中水汽含量更大。我國(guó)南方的夏季氣溫較高，空氣中絕對(duì)濕度較大，鋁合金在這樣條件下生產(chǎn)時(shí)如不采取措施，將會(huì)增加合金中氣體的溶解量根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)資料證明，每年五月到十月是空氣中

39、濕度較大的季節(jié)，在這個(gè)季節(jié)里生產(chǎn)的鑄錠，曾因疏松，氣孔而報(bào)廢的較多，七，八，九三月尤甚。2) 從原材料中帶來(lái)的水份用于生產(chǎn)鋁合金的原材料以及精煉用的熔劑或復(fù)蓋劑，無(wú)數(shù)的生產(chǎn)實(shí)踐已證明，這些原材料如果潮濕，一經(jīng)入爐，所蒸發(fā)出來(lái)的大量水蒸汽必定成為鑄錠的疏松，氣孔廢品的根源。所以在生產(chǎn)中都嚴(yán)禁使用潮濕的原材料。對(duì)于極易潮濕的氯鹽熔劑，尤應(yīng)注意其存放保管有些容易受潮熔劑，入爐前應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行充分烘烤。3) 燃料當(dāng)采用反射爐熔煉鋁合金時(shí)，燃料中的水份以及燃燒時(shí)所產(chǎn)生的水份，是氣體的主要來(lái)源。 4) 耐火材料 耐火材料表面吸附的水份，以及砌磚泥漿的水份，在烘爐不徹底時(shí)，在熔煉頭幾爐時(shí)，熔體中氣體含量

40、明顯偏高。由于所在地點(diǎn)不同,一年四季溫度和濕度都不一樣，在環(huán)境濕度不能控制的條件下，自然界的影響是明顯的。因此，由原材料保管到工藝過(guò)程和工藝裝備，都要進(jìn)行嚴(yán)格選擇和控制。.4 與氮的作用氮是一種惰性氣體元素，它在鋁中的溶解度很小，幾乎不溶于鋁。但也有人認(rèn)為，在較高的溫度時(shí)，鋁可能與氮結(jié)合成氮化鋁，2 A1+N22 Al4N3同時(shí)氮還能和合金組元鎂形成氮化鎂。3Mg+N2Mg3N2氮在高溫下與鋁反應(yīng)，生成氮化物，形成非金屬夾渣，影響金屬的純潔度。.5 與碳?xì)浠衔锏淖饔萌魏涡问降奶細(xì)浜匣?CmHn)，在較高的溫度下都會(huì)分解為碳和氫，其中氫溶解于鋁熔體小，而碳則以元素形式或以碳化物形式進(jìn)入液態(tài)鋁

41、，并以非金屬夾雜物形式存在。其反應(yīng)式如下：4Al+3CA14C3 影響氣體含量的因素1 合金元素的影響金屬的吸氣性是由金屬與氣體的結(jié)合能力所決定的。金屬與氣體的結(jié)合力不同，氣體在金屬中的溶解度也不同。蒸氣壓高的金屬與合金，由于具有蒸發(fā)去吸附作用，可降低含氣量。與氣體有較大結(jié)合力的合金元素，會(huì)使合金的溶解度增大，與氣體結(jié)合力較小的元素則與此相反，增大合金凝固溫度范圍且降低固相線溫度的元素，易使鑄錠產(chǎn)生氣孔，疏松。Cu，Si，Mu，Zn均可降低鋁合金中氣體溶解度，而Ti、Zr，Mg則與此相反2。 溫度的影響當(dāng)熔融金屬的溫度升高后，金屬和氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)增高，氣體在金屬內(nèi)部的擴(kuò)散速度 也增加。因而，

42、在一般情況下，氣體在金屬中的溶解度隨溫度升高而增加。許多試驗(yàn)已表明 這一普遍規(guī)律。3壓力的影響壓力和溫度是兩個(gè)互相關(guān)聯(lián)的外界條件對(duì)于金屬吸收氣體的能力而言，壓力因素也有很重要的影響隨壓力的增大，氣體溶解度也增大。其關(guān)系式如下：S=K 式中：S 氣體的溶解度(在溫度和壓力一定的條件下)，K 平衡常數(shù)。表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)金屬中氣體的平衡溶解度，也可稱為溶解常數(shù)。P 氣體的分壓力 公式表明，雙原子氣體在金屬中的溶解度與其分壓平方根成正比。4其它因素金屬表面的氧化膜以及熔煉時(shí)間對(duì)氣體在金屬中的溶解度均有影響由于金屬熔體表面有氧化膜存在，而且致密，它阻礙了氣體向金屬內(nèi)部擴(kuò)散，使溶解速度大大減慢。如果氧化膜遭

43、到破壞，就必然加速金屬吸收氣體。所以在熔鑄過(guò)程中，任何破壞熔體表面氧化膜的操作，都是不利的。其次，對(duì)任何化學(xué)反應(yīng)，時(shí)間因素總是有利于一種反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行，最終達(dá)到它對(duì)氣體溶解于金屬的飽和狀態(tài)。因此，在任何情況下暴露時(shí)間越長(zhǎng)，吸氣就越多。特別是熔體在高溫下長(zhǎng)時(shí)間的暴露，就增加了吸氣的機(jī)會(huì)。因而，在熔煉過(guò)程中，總是力求縮短熔煉時(shí)間，以盡量降低熔體的含氣量。2.4合要求且純潔度高的熔體。鋁合金的一般熔煉工藝流程及操作鋁合金的一般熔煉工藝過(guò)程如下：熔煉爐的準(zhǔn)備裝爐熔化(加銅或鋅)扒渣與攪拌(加鎂，鈹)調(diào)整成分精煉出爐清爐。熔煉工藝的基本要求是，盡量縮短熔煉時(shí)間，準(zhǔn)確地控制化學(xué)成分，盡可能減少熔煉燒損，采

44、用好的精煉辦法，以及正確地控制熔煉溫度，以獲得化學(xué)成分符熔煉過(guò)程的正確與否，與鑄錠的質(zhì)量及以后加工制品的質(zhì)量，密切相關(guān)。熔煉爐的準(zhǔn)備為保證金屬和合金的鑄錠質(zhì)量，并且要做到安全生產(chǎn)，事先對(duì)熔煉爐必需做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作這些工作包括烘爐，洗爐及清爐。1 烘爐凡新修或中修過(guò)的爐子，在進(jìn)行生產(chǎn)前需要烘爐，以便清除爐中的濕氣。2 洗爐實(shí)際生產(chǎn)中住往需要用一臺(tái)爐子熔煉多種合金，由一種含金改為生產(chǎn)另一種合金時(shí)往往需要洗爐。洗爐的目的洗爐就是將殘留在熔池內(nèi)各處的金屬和爐渣清除出爐外，以免污染另一種合金，確保產(chǎn)品的化學(xué)成分。另外對(duì)新修的爐子，可減少非金屬夾雜物。洗爐原則1) 新修，中修和大修后的爐子生產(chǎn)前應(yīng)進(jìn)行洗爐

45、；2) 長(zhǎng)期停歇的爐子可以根據(jù)爐內(nèi)清潔情況和要熔化的合金制品來(lái)決定是否需要冼爐；3) 前一爐的合金元素為后一爐的雜質(zhì)時(shí)應(yīng)該洗爐；4) 由雜質(zhì)高的合金轉(zhuǎn)換熔煉純度高的合金時(shí)需要洗爐 洗爐時(shí)用料原則1) 向高純度和特殊合金轉(zhuǎn)換時(shí)，必須用100的原鋁錠；2) 新?tīng)t開(kāi)爐，一般合金轉(zhuǎn)換時(shí)，可采用原鋁錠或純鋁的一級(jí)廢料；3) 中修或長(zhǎng)期停爐后，如單純?yōu)榍逑礌t內(nèi)臟物，可用純鋁或一級(jí)廢料進(jìn)行；4) 洗爐時(shí)洗爐料用量不得少于爐子容量的40。洗爐時(shí)的要求1) 裝洗爐料前和洗爐后都必須放干，大清爐；2) 洗爐時(shí)的熔體溫度控制在800-850，在達(dá)到此溫度時(shí)，應(yīng)徹底攪拌熔體，其次數(shù)不少于三次，每次攪拌間隔時(shí)間半小時(shí)。

46、3 清爐清爐就是將爐內(nèi)殘存的結(jié)渣徹底清除爐外。每當(dāng)金屬出爐后，都要進(jìn)行一次清爐當(dāng)合金轉(zhuǎn)換，一般制品連續(xù)生產(chǎn)5-15爐，特殊制品每生產(chǎn)一爐，都要進(jìn)行大清爐。大清爐時(shí)，應(yīng)先均勻向爐內(nèi)撒入一層粉狀熔劑，并將爐膛溫度升至800以上，然后用三角鏟將爐內(nèi)各處殘存的結(jié)渣徹底清除。熔煉工藝流程和操作1 裝爐熔煉時(shí)裝入爐料的順序和方法不僅關(guān)系到熔煉的時(shí)間，金屬的燒損，熱能消耗還會(huì)影響到金屬熔體的質(zhì)量和爐子的使用壽命。1) 裝爐料順序應(yīng)合理正確的裝料要根據(jù)所加入爐料性質(zhì)與狀態(tài)而定，而且還應(yīng)考慮到熔化速度快，燒損少，以及化學(xué)成分的控制。通常，裝料順序可按下述原則進(jìn)行。裝爐時(shí)，先裝小塊或薄板廢料，鋁錠和大塊料裝在中間

47、，最后裝中間合金。熔點(diǎn)低的中間合金裝在下層，高熔點(diǎn)的中間合金裝在最上層，所裝入的爐料應(yīng)當(dāng)在爐膛中均勻分布，防止偏重。小塊或薄板料裝在下層，這樣可減少燒損，同時(shí)還可保護(hù)爐底免受大塊料的直接沖擊。有的中間合金熔點(diǎn)高，如A1-Ni和A1-Mn合金的熔點(diǎn)為750-800，裝在上層，由于爐內(nèi)上部溫度高容易熔化，也有充分的時(shí)間擴(kuò)散，使中間合金分布均勻，則有利于熔體的成分控制。爐料裝平，各處熔化速度相差不多這樣可以防止偏重時(shí)造成的局部金屬過(guò)熱。爐料應(yīng)盡量一次入爐，多次加料會(huì)增加非金屬夾雜物及含氣量。2) 特殊制品(重要制品)的爐料除上述的裝爐要求外，在裝爐前必須向爐內(nèi)撒一定量的粉狀熔劑，這可提高爐體的純潔度

48、，也可減少燒損。3) 電爐裝料時(shí)，應(yīng)注意爐料最高點(diǎn)距電阻元件的距離不得少于100毫米。2 熔化 爐料裝完后即可升溫度熔化熔化是從固態(tài)轉(zhuǎn)度為液態(tài)的過(guò)程。這一過(guò)程的好壞，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有重大影響。1) 復(fù)蓋熔化過(guò)程中隨著爐料溫度的升高，特別是當(dāng)爐料上部熔化以后，金屬外層表面所復(fù)蓋的氧化膜很容易破裂，將逐漸失去保護(hù)作用。氣體在這時(shí)候很容易侵入，造成內(nèi)部金屬的進(jìn)一步氧化。并且已熔化的液滴或液流要向爐底流動(dòng)，當(dāng)液滴或液流進(jìn)入底部匯集起來(lái)的液體中時(shí)，其表面的氧化膜就會(huì)混入熔體中。所以為了防止金屬進(jìn)一步氧化和減少進(jìn)入熔體中的氧化膜，在爐料軟化下塌時(shí)，應(yīng)適當(dāng)向金屬表面撇上一層粉狀熔劑復(fù)蓋。這樣也可以減少熔化過(guò)程中

49、的金屬吸氣。復(fù)蓋劑用量為爐料量的0.4-0.6%。2) 加銅、鋅當(dāng)爐料熔化一部份以后，即可向液體中均勻加入鋅錠或銅板，以熔池中的熔體剛好能淹沒(méi)銅板和鋅錠為宜。這里應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出的是，銅板的熔點(diǎn)為1083，在鋁合金熔煉溫度范圍內(nèi)，銅是溶解在鋁合金熔體中。因此銅板如果加得過(guò)早，熔體未能將其蓋住，這樣將增加銅板的燒損，反之如果加得過(guò)晚，銅板來(lái)不及溶解和擴(kuò)散，將延長(zhǎng)熔化時(shí)間，影響合金的化學(xué)成分控制。3) 攪動(dòng)熔體熔化過(guò)程中應(yīng)注意防止熔體過(guò)熱。電阻爐內(nèi)的金屬熔化，主要是靠電熱元件的輻射傳熱，在上層爐料熔化后，下層爐料的受熱主要靠上層高溫爐料通過(guò)傳導(dǎo)方式進(jìn)行，此時(shí)熱量由上層傳遞到下層進(jìn)行的特別慢。此時(shí)上層金

50、屬在高溫度下容易產(chǎn)生局部過(guò)熱。當(dāng)爐料化平之后，應(yīng)適當(dāng)攪動(dòng)熔休，以使熔池里各處溫度均勻，同時(shí)也利于加速熔化。扒渣與攪拌當(dāng)爐料在熔池里已充分熔化，并且熔體溫度達(dá)到熔煉溫度時(shí)，即可扒除熔體表面漂浮的 大量氧化渣。1)扒渣扒渣前應(yīng)先向熔體上均勻撤入粉狀熔劑，使渣沖與金屬分離，有利于扒渣，可以少帶出金屬。扒渣操作要求平穩(wěn)，防止渣滓卷入熔體內(nèi)；扒渣要徹底，因浮渣的存在會(huì)增加熔體的含氣量，并弄臟金屬。2) 加鎂和鈹扒渣后便可向熔體內(nèi)加入鎂錠，同時(shí)要用2#粉狀熔劑進(jìn)行復(fù)蓋，以防鎂的燒損對(duì)于高鎂鋁合金為防止撈的燒損，并且改變?nèi)垠w及鑄錠袁面氧化膜的性質(zhì)，在加鎂后須向熔體內(nèi)加入少量(0.0010.004)的鈹鈹是以

51、鈹氟酸鈉(Na2BeF4)或Al-Be中間合金形式加入，為了提高鍍的實(shí)收率，Na2BeF4與2#粉狀熔劑按1:1混合加入，加入后應(yīng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?。Na2BeF4+A12NaF+A1F3+Be為防止鈹?shù)闹卸荆诩逾敳僮鲿r(shí)應(yīng)戴好口罩。加鈹后,扒出的渣滓應(yīng)堆積在專門的堆放場(chǎng)地或作專門的處理。3) 攪拌在取樣之前，以及在補(bǔ)料后，都應(yīng)當(dāng)及時(shí)地進(jìn)行攪拌。其目的在于使合金成分均勻分布和熔體溫度趨于一致。這看來(lái)似乎是一種極簡(jiǎn)單的操作，但是在工藝過(guò)程中是很重要的工序。它關(guān)系到合金成分是否能獲得準(zhǔn)確的控制。一些比重較大的合金元素容易沉底，另外合金元素的加入不可能絕對(duì)均勻，這就造成了 熔體上下層之間，爐內(nèi)各區(qū)域之間合

52、金元素的分布不均勻。如果攪拌不徹底(沒(méi)有保證足夠 長(zhǎng)的時(shí)間和消滅死角)，容易造成熔體化學(xué)成分不均勻。攪拌應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)進(jìn)行，不應(yīng)激起太大的波浪，以減少氧化夾雜卷入熔體中的機(jī)率。4 調(diào)整成分在熔煉過(guò)程中，由于各種原因可能會(huì)使合金成分發(fā)生改變，這種改變可能使熔體的真實(shí) 成分與配料計(jì)算值發(fā)生較大的偏差。因而須在爐料熔化后，取樣進(jìn)行快速分析，以便根據(jù)分 析結(jié)果確定是否需要調(diào)整成分。1) 取樣熔體經(jīng)充分?jǐn)嚢柚?，即?yīng)取樣進(jìn)行爐前快速分析，分析化學(xué)成分是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。 取樣時(shí)的爐內(nèi)熔體溫度不應(yīng)低于熔煉溫度中限。快速分析試樣的取樣部位要有代表性，一般在二分之一熔體的中心部位取兩組試樣取樣前試樣勺要進(jìn)行預(yù)熱。2)

53、 成分調(diào)整當(dāng)快速分析結(jié)果和求成分不相符時(shí)，就應(yīng)調(diào)整成分-補(bǔ)料，或沖淡。調(diào)整成分是為了保證合金的化學(xué)成分在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，避免由于主要的合金成分超出 內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)范圍而降低合金的工藝性能和最終制品性能，當(dāng)然，調(diào)整組元及雜質(zhì)的配比，顯然 也可以改善合金的鑄造性能。 補(bǔ)料快速分析結(jié)果低于合金要求的化學(xué)成分時(shí)就需要補(bǔ)料。 沖淡分析結(jié)果高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)成分上限時(shí)就需要沖淡。 調(diào)整成分時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)若發(fā)現(xiàn)快速分析結(jié)果與實(shí)際相差太大，或有些值得懷疑之處，則應(yīng)分析產(chǎn)生偏差的原 因，如不加分析就進(jìn)行補(bǔ)料，則會(huì)造成大量的成爐化學(xué)成分不符廢品。因此沖淡補(bǔ)料不僅僅 是一個(gè)計(jì)算過(guò)程，而且還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。a 試樣有無(wú)

54、代表性試樣無(wú)代表性是因?yàn)?，某些元素比重較大，溶解擴(kuò)散速度慢，或易于偏析分層故取樣 前應(yīng)充分?jǐn)嚢?，以均勻其成分，由于熔池表面溫度高，爐底溫度低，取樣前要多次攪拌，每次攪拌時(shí)間不得少于五分鐘。b 取樣部位和操作方法要合理由于熔池大，盡管取樣前進(jìn)行多次攪拌，熔池內(nèi)各部位的成分仍然有一定的偏差，因此試樣應(yīng)在熔池中部最深部位的二分之一處取出。取樣前應(yīng)將試樣模充分加熱干燥，取樣時(shí)操作方法該正確，使試樣符合要求，否則試樣有氣孔，夾渣或不合要求，都會(huì)給快速分析帶來(lái)一定的誤差。c 取樣時(shí)溫度要適當(dāng)某些比重大的元素，它的溶解擴(kuò)散速度隨著溫度的升高而加快。如果取樣前熔體溫度較 低，雖然經(jīng)過(guò)多次攪拌，其溶解擴(kuò)散速度仍

55、然緩慢，此時(shí)取出的試樣仍缺乏代表性，因此取 樣前應(yīng)控制熔體溫度適當(dāng)高些。d 補(bǔ)料和沖淡時(shí)一般用中間合金，避免使用熔點(diǎn)較高和較難熔化的新金屬。e 補(bǔ)料量或沖淡量在保證合金元素要求的前提下應(yīng)越少越好，且沖淡時(shí)應(yīng)考慮熔煉爐的容量和是否便于沖淡的有關(guān)操作f 沖淡量如果在較多的情況下，還應(yīng)補(bǔ)入其他合金元素，使這些合金元素的含量不低 于它們所要求的化學(xué)成分5 精煉工業(yè)生產(chǎn)的鋁合金絕大多數(shù)在熔煉時(shí)都要有精煉過(guò)程，其目的是為了提高熔體的純潔度。這些精煉方法可分為兩類：即氣體精煉法和熔劑精煉法。6 清爐鋁熔體鑄造完后，要對(duì)爐子進(jìn)行清理。2.5 合金元素和雜質(zhì)含量控制合金成分的控制熔煉時(shí)要控制好合金成分，除了采用

56、措施控制燒損以外，還要做好幾項(xiàng)工作，原材料的檢查，合理的加料順序，做好爐前的成分分析和調(diào)整等。1 檢查原材料爐料配到熔煉加料點(diǎn)，由于配料計(jì)算，稱重及吊運(yùn)等都可能發(fā)生差錯(cuò)，甚至還可能出現(xiàn) 缺料或多料的情況。如果不進(jìn)行檢查，就可能使合金元素的含量超出或低于控制成分所要求的范圍，甚至造成整爐的化學(xué)成分不符的廢品。因此對(duì)原材料的檢查這一工作是熔煉生產(chǎn)時(shí) 的重要工序之一。1) 清潔無(wú)腐蝕所配入的原材料要求表面清潔無(wú)腐蝕，爐料要做到三無(wú)(無(wú)灰， 無(wú)油污、無(wú)水)，否則將會(huì)影響合金熔體的純潔度。2) 成分符合要求如果原材料的成分不符合要求，就會(huì)直接影響合金成分的控制為此： 對(duì)于無(wú)印記、或印記不清的爐料，在未確定成分前嚴(yán)禁入爐； 對(duì)于中間合金應(yīng)有成分分析單，或標(biāo)明爐號(hào)熔次，否則不準(zhǔn)入爐； 另外，加工方法和材料的供應(yīng)狀態(tài)不同，對(duì)成分的要求也就不同。3) 重量要準(zhǔn)確原材料的重量準(zhǔn)確與否，不但影響合金的成分，而且影響鑄錠的尺寸。因此在檢查原材料時(shí)對(duì)這一工作也不可忽視。2 加料順序要合理爐料入爐的順序不僅關(guān)系到熔煉時(shí)間，金屬的燒損，還會(huì)影響到金屬的熔煉質(zhì)量。正確 的裝料要根據(jù)所配入之爐料的狀態(tài)和性質(zhì)而定，以便獲得最準(zhǔn)確的化學(xué)成分。1) 為了避免爐底受到撞擊，減少燒損，一般邊角廢料或鋁錠先入爐，然而再