熔铸工艺规程

熔铸工艺操作规程

1 目的

为了规生产铝合金的工艺程序，安全、优质、低成本地熔铸合格圆铸锭，特制定本规程。

2 适用围

本规程适合于公司生产铝合金圆铸锭的工艺操作。

3 引用标准

GB/T1196—2002 重熔用铝锭

GB/T3499—2003 重熔用镁锭

YS/T 282—2000 铝中间合金锭

GB/T3190—1996 变形铝及铝合金化学成分

YS/T 67—2005 变形铝及铝合金圆铸锭

4 工艺流程图及说明

4.1 流程图

关键工序控制点精炼扒渣，铸造工序为特殊工序，工艺检查项目为精炼温度、铸造温度、铸造速度、冷却水压和化学成分。

4.2 流程图说明

4.2.1 “原辅料准备”为生产高质量铸锭的基础。

a)原铝锭、镁锭、铝硅锭的准备主要是保管好库存，入炉前能保证干燥。

b)表面无泥砂、油污等赃物。

c)对本厂废料则要求按压余、废铸锭、废型材(切头、切尾)、铝渣分类

存放，废型材在投料前打包存放。如果成分差别较大则应按成分分类

存放并作好标志。

d)如果外购废铝，则抽样检验化学成分后分类打包存放，并作好标记。

e)为保证铸锭的质量，尽量延长炉子的寿命，并且要做到安全生产，事

先必须对炉子作好各种准备工作，主要是烘炉、洗炉和清炉。

4.2.2 “配料”前应尽量准确地掌握生产条件下的Al、Mg、Si等烧损数据，并了解各种炉料的化

学成分，这样配料可以得到较为理想的铸锭成分，尽量减少冲淡或补料的可能性。

4.2.3 “装炉”合理地装入各种炉料可以加速熔化，减少烧损。

4.2.4 “熔化”是炉料从固态转变为液态的过程，这一过程工艺操作的好坏，对产品质量有重大的

影响。该工序的要点是加强搅拌使铝液温度均匀，使用覆盖剂覆盖液面以减少烧损和吸气，以及在熔化的后期注意控制温度防止熔体过热。

4.2.5 “搅拌扒渣”是熔铸工艺过程中很重要的操作过程，因为这关系到熔体温度是否均匀和加镁

后合金成分是否获得准确控制。搅拌应平稳进行，不应激起太大的波浪，以防氧化膜卷入熔体中。在炉料化平后如果浮渣较多则应扒渣，并在扒渣后用覆盖剂覆盖液面，这样做有利之处是一方面由于熔体表面无较厚的浮渣可以提高了熔体和高温燃气流及炉膛的热交换系数，另一方面覆盖剂在熔体表面会迅速熔化形成一层液态溶剂层可以覆盖液面而减少烧损和吸气。

4.2.6 “加镁”操作时应注意镁锭要没于液面之下以减少镁的烧损，在镁锭没于液面下熔化的过程

中应移动镁锭，并在加镁完毕后搅拌熔体以使合金化学成分均匀。熔体温度对加镁操作的质量和效率也有较大影响。温度过低，镁锭熔化慢，并且熔体粘度大使得熔入的镁元素在熔体中扩散困难，不利于成分均匀化。温度过高，则增加镁的烧损同时也使操作人员操作难度增大。在715~725℃之间加镁是较为适宜的。

4.2.7 “精炼扒渣”目的在于除气除杂（渣）得到洁净的熔体。如果在熔炼时不能有效地除去熔体

中所含的氧化夹杂和氢而让其保存至铸锭中，那么无论后续工艺中采用何种方式也不能再除去它们了。精炼工艺的关键在于合理选择精炼温度、使用质量优良的精炼剂以及严格执行工艺规定的精炼操作。精炼完毕后应当扒去熔体表面的浮渣。

4.2.8 “调整成分”是保证铸锭质量的关键。加镁后取样前一定要充分搅拌熔体使成分均匀。由于

15吨熔化炉熔池面积较大，而镁锭又是放在钟罩自炉门伸入炉膛并压入铝液液面的，受此操作方式的限制，熔入的镁元素在钟罩没入位置的附近浓度很高，其他部分浓度则相对很低。

如果仅靠熔体中的宏观浓度差异而扩散的话，要得到均匀一致的熔体所需时间是相当长的。

因此应使用渣耙搅动熔体，使聚集于加镁位置附近的高浓度Mg散布于熔体各位置，变镁元素的宏观不均匀为微观不均匀，然后通过扩散及在精炼工艺操作时喷入的高纯氮气流的搅拌作用，可以很快地得到成分比较均匀的熔体。如果熔体成分不均匀而使炉前分析结果失真的话，那么调整成分所进行的冲淡或补料是无效的。

4.2.9 “扒渣转炉”当调整好成分和温度后就需要将6063铝水由熔化炉转到保温炉中。转炉前如

果熔体表面浮渣较多，就应再进行一次扒渣操作，否则这些浮渣在转炉时由于液面逐渐下降过程，将粘附在炉壁或沉积于炉底上，既影响熔铝炉的容量又有可能对后续熔次的铝水造成污染。当需要加快生产节奏以提高产量时，如果熔化炉中炉前分析显示出的熔体成分与控制成分标准相差不大时，允许将熔体转炉到保温炉中再微调成分。

4.2.10 “精炼扒渣”铝水自熔化炉转到保温炉后，需再次精炼以除去转炉过程中所增加的含气量

并进一步提高熔体的纯净度。精炼完毕后应当扒去液面浮渣，并撒上足量的覆盖剂覆盖液面。

4.2.11 “静置调温”保温炉中再次精炼后应静置一段时间，这是喷粉精炼工艺所要求的。喷粉精

炼的原理是喷入的氮气在熔体中形成气泡，利用气泡外氢的分压差使氢进入到气泡中，同时气泡本身具有的物理吸附作用使熔体中细小的夹杂物吸附在气泡上，气泡上升到熔体表面后，氢气进入空气中，而夹杂则被熔体表面或液态的熔剂层所捕获。同时由高纯氮气所载入的精炼剂也会在熔体中产生气泡，而且精炼剂中的冰晶石等组份可以溶解、吸附一定量的氧

化夹杂物，增加精炼效率。体积较大的气泡上升很快，而细小的气泡则上升很慢，静置的作用就在于使精炼操作中弥散于熔体中的细微气泡和熔剂及它们所携带的氢气、夹杂能上升到液面而除去。在实际生产中静置30分钟是适宜的。在静置的同时也就在进行熔体温度的调整。在稳定的铸造条件下，铝液从保温炉经流槽到分流盘上的温度梯度是确定的，只有调整保温炉铝液温度才能在分流盘上获得适宜的铸造温度。

4.2.12 “晶粒细化”目的在于通过人工引入的晶核使结晶过程中生成弥散分布的结晶核心，从而

得到细小均匀的结晶组织。使用AlTi

5B

1

（或AlTi

5

B

1

Re

1

）来细化晶粒是一种有效的成熟技术。

其添加方式有两种，即炉细化和在线细化。炉细化方式是在保温炉精炼操作时直接投入约

0.09%的AlTi

5B

1

合金块，静置调温后出炉铸造。该方法虽然操作简便，但是由于铸造时间通

常长达3~5小时（如果铸造系统出现故障则时间会更长），AlTi

5B

1

中的有效细化成分TiB

2

粒子会在熔体中聚集团化，其后果是一方面降低有效晶核数量，另一方面是聚集团化的TiB

2

会污染炉体造成个别熔次Ti含量偏高，从而影响着色型材的着色质量，而且较大尺寸的TiB

2

团聚物也影响挤压模具的寿命。在线细化是在铸造开始后，使用AlTi

5B

1

喂丝机将AlTi

5

B

1

丝连续地添加到流槽中进行晶粒细化，该方法可以根据铸造流量调整细化剂添加量，AlTi

5B 1

用量比炉细化的用量低，也无TiB

2

团聚的现象。缺点是操作相对要复杂一些。通常情况下

应当采用在线细化方式。

4.2.13 “过滤”采用安装在过滤盆中的瓷过滤板来过滤熔体中的夹渣或夹杂，这是必要的。因为

精炼操作虽然能消除去熔体部分的渣或夹杂，但由于铝熔体中的金属氧化物的比重与液态6063的比重较为接近，当其尺寸细小到一定程度时，即使静置30分钟也不能使它们完全上浮到液面而除去。此外铸造时铝液流经铸造流口、流槽时也会使一些耐火砖、泥屑混入铝水中，而形成夹渣或夹杂。“过滤”的目的就在于使铝液通过瓷过滤板细小曲折的活性瓷表面所构成的通道时，通过吸附淀积等物理作用而滤掉铝液中偶然混入的大尺寸渣滓及进一步除去小尺寸的夹杂。

4.2.14 “铸造”铝熔体经过分流盘的导管进入结晶器，结晶器中水冷的石墨环对铸锭起成型和定

径作用，并对成型中的铸锭表面有良好的润滑作用。由于传热的原因，结晶器固----液界面是一个曲面，即形成所谓的“液穴”。其上部是位于石墨环附近的凝固薄壳，液穴的下部则伸到结晶器喷出的冷却水帘与铸锭的交汇处（即见水线）附近，具体位置是铸造速度、浇注温度及冷却水量水温的函数，也与合金牌号及铸锭规格相关。如果铸造速度慢、浇铸温度偏低则会造成凝固薄壳上升过高，则引起铸锭表面拉裂、波纹和冷隔（成层）；反之铸造速度过快而浇注温度偏高，那么凝固前沿向下移动趋近于见水线，这时由水冷石墨环冷却收缩形成的很薄的初生凝固外壳在到达液穴下部的凝固前沿以前将经过一段低冷却区，这时该凝固外壳处于高于合金固相线温度的状态而且是多孔性的，因而将导致熔析或偏析浮出物的产生。所以应当控制好铸造温度、铸造速度、和冷却水量以得到质量优良的铸锭。

4.2.15 “锯切均热”通常情况下铸锭是锯切后再均热，即所谓“短锭均热”当然也可根据需要实

行长锭均热。均热的目的在于提高挤压型材的表面质量，提高挤压速度，延长模具寿命，以及改善复杂断面、空心型材的成型性。之所以如此是由于均热处理能消除铸锭晶粒化学成分

的不均匀，改善铸锭的显微组织，使粗大的Mg

2

Si析出相在高温保温过程中溶解，并在保温结束后的快速冷却过程中以细小的粒子析出。同时均热处理还促使β-AlFeSi相转变为α