铝合金熔化工艺

总结: 铝合金熔炼中最经济，最常用的熔炼方法是煤气炉熔炼，从进料顺序和温度控制的角度介绍了这种方法. 在熔炼铝合金之前，应根据要求进行配料. 有必要考虑新材料，再生材料和中间合金中各种元素的熔化过程的燃烧损失. 同时，对铝液的精炼进行了详细介绍，要求精炼后对铝液进行理化分析，并对不合格的铝液进行重新调整.

1，铝合金分类

铝合金根据用途分为变形铝合金和铸造铝合金. 变形铝合金包括日常使用的铝合金门窗和航天飞机车体材料，可以根据不同的使用要求对其进行热处理和不热处理；另一种是铸造铝合金，主要包括铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金等.

在实际生产过程中，铸造铝合金根据各种化学元素的含量进行分类. 冶炼过程需要根据实际化学成分增加或减少原料量. 一些制造商提供的成品铝锭已经包含了产品所需的各种合金元素. 冶炼过程基本上不需要添加其他化学元素，也不需要直接混合. 熔炼成铝液，没有添加顺序，这种铝合金适用于单一结构的产品.

使用纯铝锭作为原材料，并根据实际生产需要调整化学成分. 优点是可以冶炼不同品牌的铝合金液体，以适应不同产品的需求，并具有多种产品类型. 在熔炼铝合金之前，根据要求进行配料. 批次应基于合金等级. 有必要考虑新材料，再生材料和中间合金中各种元素的熔化过程中的燃烧损失.

铝合金熔炼中最经济，最常用的熔炼方法是煤气炉熔炼，它要求: 熔炼速度快，时间短，进气量少. 进料顺序不仅影响熔化效率和合金消耗，而且直接影响熔融铝的质量. 进料的原理是: 先小后大，先融化后再难融化，少燃烧后再易燃烧，最后变质.

首先添加小块再生料，熔点较低的铝合金锭（例如Al-Si合金），然后添加体积更大，熔点更高的铝锭和中间合金（例如Al-Mn），Mg等. 易于燃烧的元素最后添加. 首先将小块再磨料放入炉子底部，以保护炉体并减少装料时的重量，因为重熔料的熔点低且易于加工，因此减少了对炉壁的冲击. 熔化后，可以提高熔化效率，以便随后熔化具有更高熔点的原料. 降低温度并增加Mg以减少燃烧损失.

一些国内的汽车配套企业在熔化铝合金时采用这种方法: 首先将熔化炉预热，达到预定温度后开始进料，将小块加回到炉底，然后再添加大的铝锭. 易燃元素，添加后直接压入铝熔体中.

熔化是将固体加热成液体的过程. 加料完成后，开始熔化. 在熔炼过程中，必须保证熔炼快速型材铝沫熔炼，均匀，靠近火焰的温度较高，达到1200℃以上. 为了避免局部过热和温度过高，铝合金氧化严重，会给以后的产品精炼带来不便. 应进行搅拌，并将未熔化的炉料挤入铝液中，以使几乎所有的炉料都浸入搅拌中，以避免局部过热. 对于镁和其他元素的最终浸入，不能直接加热和熔化火焰，并且由于铝液浸入原材料中，温度降低了，镁和其他元素在相对较低的温度下融化，减少了燃烧损失，提高了燃烧效率.

铝合金在600℃左右开始熔化，加热到660℃时熔化. 熔融温度不应超过760℃. 当熔化温度超过770℃时，铝合金会被严重氧化，在熔化过程中吸氢和熔渣夹杂物增加，在铸造和凝固过程中会出在熔融过程中的氧化，在熔融过程中添加0.4％至0.5％的覆盖剂以保护氧化铝膜不被损坏. 覆盖剂的类型类似于炉渣清洁剂的化学成分.

冶炼过程中的温度控制在720至760℃. 在铝锭熔化之后，添加诸如Si元素和Ti剂的具有较高熔点的原材料. Ti在合金中形成异质晶核，并在细化结构中起作用. 将其压入熔融铝中并熔化以减少燃烧损失. 在铝锭基本熔化之后，添加容易燃烧的合金元素，例如Mg和Cu. 不能太早添加它们以减少燃烧损失，也不能太晚添加，这会影响扩散并引起偏析. 关闭炉门并继续熔炼.

熔化完成后，铝合金表面上有许多浮渣，主要是Al2O3和其他氧化物夹杂渣. 这些细小的炉渣夹杂物比铝液重，但是在聚集和附聚后，比重更轻并且漂浮在表面上. 矿渣. 按0.2％〜0.5％的比例添加炉渣清洗剂，均匀撒在铝液表面，并进行浅均匀搅拌. 将炉渣放在炉门上，关上炉门使其立起，一方面，炉渣清洗剂具有加热作用，可以使附着在炉渣上的铝液熔化；另一方面，它可以有效地将炉渣与铝液分离，这对炉渣是有好处的. 静置几分钟后，可以将铝渣从炉门上顺利去除. 铝合金冶炼是一个非常复杂的过程. 由于不同元素的燃烧损失不一致，因此在剥离矿渣后，需要对铝液进行采样以进行理化分析，以确保每种元素只能排放到合格范围内的传输范围内. 钢包脱气和精炼；否则，如果不合格，则需要适当调整.

2. 提炼过程

铝合金熔炼工艺需要对铝液进行改性. 修饰过程在精制之前进行. 在铝液从熔化炉转移到浇包之前，将改性剂添加到炉底. 它以合金形式添加，而不是直接添加. 变质元素，常用铝锶合金棒作为改性剂. Sr是一种长效改性剂，改性时间可以持续6-8小时，使粗鳞片硅细化并成为精细结构，从而进一步改善了机械性能. 这种改性效果好于将其添加到熔化炉中进行改性，这样可以减少燃烧和下降. Sr在炉底熔化后，通过旋转脱气均匀搅拌，以减少偏析. Sr变质后的铝液会更快地吸收氢并产生更多的针孔. 精制后的停留时间不应太长. 1小时以上后，有必要重新测试氢气. 使用. 将铝液转移到浇注钢包中后，撒上矿渣清洁剂，充分搅拌，并击碎矿渣灰. 测量熔融铝的温度是否可以达到精炼温度. 如果温度太高，则需要将其添加到熔炉材料中进行冷却. 如果温度较低，则需要加电以提高温度. 精炼温度控制在720〜740℃. 在表面上撒上少量的炉渣清洁剂，直到调整合格为止. 脱气和精制主要是脱气和脱氢. 由于第一次深度搅拌已清除了大部分炉渣，但是内部仍然有少量铝渣，因此第二次添加少量清洁剂.

旋转精炼脱气的常用方法是脱气精炼和粉末喷涂精炼. 原理是使惰性气体或精炼剂进入炉底. 精炼剂非常轻. 惰性气体或精炼剂从炉底开始上升. 上升过程去除了铝液中的氢和浮渣，从而达到净化铝液的目的. 用于脱气和精炼的脱气机通过电机驱动法兰，法兰连接到石墨转子上旋转. 普通石墨转子的寿命相对较短，并且容易腐蚀和破裂. 因此，将石墨转子浸入高温高压下的介质中，然后烧结固化以增加其使用寿命. 这种石墨主要依赖，成本高.

旋转粉末喷涂的效果更好，但很容易堵塞石墨转子. 在生产中，使用干燥的惰性气体或高纯度氮气进行精制. 气体连接到法兰，并且法兰在电动机的驱动下开始旋转. 石墨转子随法兰旋转，转速为400〜600 r / min，惰性气体（氩气）流量控制在15〜25 L / min，氮气为20〜40 L / min，压力（0.4±0.1）MPa. 在操作过程中，首先打开排气阀，然后缓慢降低脱气器，直到脱气器的石墨转子与浇注钢包底部之间的距离为100-150 mm，最后启动电动机以开始脱气精炼，精炼时间为10-20分钟. 为了防止铝液由于石墨转子的高速旋转而产生旋涡，将挡板放置在石墨转子的一侧或两侧，以减少旋转过程中铝液的湍流. 对石墨转子进行脱气时，气泡小，分散度高，效果好. 这样不仅可以保证脱气效果，还可以避免气泡破裂使表面氧化膜破裂的沸腾现象，避免二次抽吸. 脱气完成后，关闭电动机，将石墨转子抬离液面，然后关闭气阀. 因为在除气之前将炉渣清洁剂添加到表面，所以在除气过程中铝渣会浮在表面上型材铝沫熔炼，并且需要冲出炉渣灰. 使用专用工具将浇包中的滤液捞出. 建议将其倒入距液体表面50毫米以下的地方，以快速平稳地倒入两个专用坩埚. 其中一个坩埚在常压下固化. 另一个坩埚迅速用钟罩盖住进行抽空，真空压力必须达到8 MPa，疏散时间为3至4分钟，放入水中冷却，取出并干燥，按照常压先使用真空测量密度当量. 密度当量越小，铝液中的氢含量越低，脱气和精炼效果越好. 不同的产品对密度当量有不同的要求. 密度当量: DI =（ρ-ρ1）/ρ

其中: ρ是常压下的密度； ρ1是真空下的密度.

提炼过程伴随着元素的变化. 例如，在A356的生产过程中，脱气前的改性剂Sr的含量为0.025％，精炼和脱气后的Sr含量为0.012％〜0.02％，铸件中的Sr含量为0.008. ％〜0.018％. 提炼后，需要进行理化分析，如果失败，则需要进行调整. 密度当量和理化分析均合格后，撒上覆盖剂. 覆盖剂的作用是隔离空气并防止氧化. 在短停留时间的情况下，不需要撒上覆盖剂. 在最终转移之前，应清洁并使用覆盖剂.

作者: 和伟重庆长安汽车.

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