熔铸工艺流程图

铸轧、铸造的相关知识

——肖立隆（晟通技术总顾问）

1 熔铸工艺流程图：

电解铝液

调温调成分

交货

2 炉子准备：

烘炉

烘炉曲线

升温过程中不损害炉子寿命

3 炉料要求和加料顺序： 炉料要求: 无吸水，无油污

加料顺序：废料 中间合金 铝锭 化平后

铜、锌等 镁 添加剂 取样

4 熔化： Q=dT C TM ⎰

20

1+L+dT C T

TM

⎰2

C 1——固体比热：卡/克0C ； C 2——液体比热：卡/克0C L ——熔化潜热：卡/克0C 黑度：

5 熔化时的增气反应：

铝和水发生反应： 2Al+3H 2O=Al 2O 3+6[H]

火焰炉燃烧时发反应： C m H n +O 2 CO+CO 2+H 2O 6 熔体中氢的平衡溶解度：

S=K 2H P

7 影响熔体含气量的因素：

1) 合金元素影响：

V MeO / V

Me

＞ 1 ＜ 1 = 1

α氧化铝膜密度3.47克/㎝3，致密，可防止继续氧化：

γ氧化铝膜表面疏松，存在φ50—100×10-10 m的小孔，在熔炼温度下含有1—2%的水分；

在9000C以上时，γ完全变成α氧化铝，密度增到3.97克/㎝3，体积收缩13%，氧化铝易被搅入铝液中。

2) 熔体温度影响： 3) 熔体停留时间影响： 4) 空气湿度影响：

8 熔化时的造渣反应：

有关化学元素的氧化物生成自由能

几种氧化物和熔融铝可能发生的化学反应式：

3SiO

2 + 4Al = 2Al

2

O

3

+ 3Si 3FeO + 2Al = Al

2

O

3

+ 3Fe

Cr

2O

3

+ 2Al = Al

2

O

3

+ 2Cr SiO

2

+ 2Mg = 2MgO + Si

9 电解铝液的情况：

温度高：900——9300C

炉内停留时间长：24小时以上

含气量高，氧化夹渣多，结晶核心钝化

10 调成分调温：

1）加入废料、中间合金、铝锭； 2）加入铜、锌等其他金属

3）加入镁和其他添加剂； 4）快速升温

5) 取样分析

11 精炼：

基本原理：

1）吸附净化：依靠精炼剂产生的吸附作用达到去氧化夹杂和气体的目的。Ⅰ惰性气体吹洗：

Ⅱ活性气体（氯气）吹洗：

Cl

2 + 2H = 2HCl↑ 3Cl

2

+ 2Al = 2AlCl

3

↑

Ⅲ混合气体（惰性气体 + 氯气、惰性气体 + 氯气 + 一氧化碳）吹洗刷：

2Al

2O

3

+6Cl

2

= 4AlCl

3

+ 3O

2

3O

2 + 6CO = 6CO

2

Ⅳ熔剂法：

30%NCal + 47%KCl + 23%Na

3AlF

6

（高镁合金除外）

60%（KCl+MgCl

2） + 40%CaF

2

（用于高镁合金）

其中一部分可能发生如下反应：

3KCl + Al = AlCl

3

↑ + K

3NaCl + Al = AlCl

3

↑ + 3Na

2Na

3AlF

6

+ 4Al

2

O

3

= 3Na

2

O·Al

2

O

3

+4AlF

3

↑

Ⅴ四氯化碳精炼（将预热好的泡沫轻质砖浸泡在CCl

4

中）：

3CCl

4 + 4Al = 4AlCl

3

↑ + 3C

CCl

4

+ 4H = 4HCl↑ + C

2）非吸附法：

真空去气、静态真空去气、静态真空加电磁搅拌去气、动态真空去气

12 精炼操作：

1) 精炼温度：铸造（或铸轧）温度+100C左右

2) 精炼时间：8—20分钟（气体精炼）

3) 熔剂精炼：5—6千克/吨

4) 静置时间：15—30分钟

13 精炼须注意的几个问题：

1）工具预热5分钟以上； 2）熔剂、通气管道不得吸潮3）惰性气体中的水汽和氧含量≤20ppm； 4）通气掀起浪高在50㎜左右14 泡沫陶瓷过滤等：

泡沫陶瓷过滤原理：

η=（C

i －C

）/C

=1－exp(－K

L/U

m

)

C i ——熔体中夹杂物的初始浓度C

——过滤后熔体中夹杂物的浓度

η——过滤效率 K

0——动力学参数系数 U

m

——过滤速度

L——过滤器厚度

不同流速对夹杂物流向的影响

15 炉外在线精炼：

SNIF法

16 气体分析：

测氢原理图

1——气体减压阀 2——干燥气体装置 3——稳压调节阀

4——转子流量计 5——压力表 6——热导池参化电池7——六通阀 8——分子筛 9——热导池气体检测电池10——记录仪 11——氮气减压阀 12——针形阀

13——转子流量计 14——三通阀 15——探头

16——循环泵 17——采样管 18——熔融铝

17 结晶与变质：

结晶过程：形核长大结晶完成

决定晶粒大小的因素：晶核数量、晶粒长大速度

18 晶核的形成：均质形核（自发形核）

形核能：

自发形核的条件：

亚稳流体（处于过冷状态下的铝熔体）

能量起伏

面自由能升高，恒为正

体自由能降低,为负值

ΔG≤ΔG*

成分起伏

依靠自发形核结晶的晶粒