铸轧

铝及铝合金基本知识介绍

1.1铝的性质

（1）密度小：密度范围在2.63-2.85g/cm3之间，一般计算时取2.7g/cm3；

（2）导电性和导热性好；

（3）化学性比较活泼：主要由于铝的晶体结构为面心立方结构；

（4）塑性和延伸性好，具有良好的加工性能。

1.2铝合金的分类

铝合金分为以下几种：

1.3变形铝合金牌号表示方法

采用国际四位数表示方法：

第一位数：表示合金系；

第二位数：在纯铝中表示受控杂质的个数；在铝合金中表示对原合金改进的次数；

第三、四位数：在1×××中表示Al 含量百分小数点后的最低含量；在其他系列中无特殊意义，只是为了相互区别。例如：1100合金其中“00”表示铝的含量为99.00%，1235合金其中“35”表示铝的含量为99.35%。

熔炼部分

熔炼目的：获得化学成分，温度符合要求，纯洁度高的熔体。

1.1 熔炼的设备

熔炼的设备分为熔炼炉和保温炉（或称静置炉），蓄热式烧嘴熔炼炉如下图：

我公司的熔炼炉采用是燃油火焰反射炉（０＃轻柴油），现有铸轧炉组是“黑格慕

林”提供的双通道热交换（雾化空气）反射炉。炉组容量为：熔炼炉25吨，静置炉30吨。

1.2 熔炼炉内气氛

熔炼炉内气氛：指熔炼炉内的气体组成。熔炼时炉内气氛包括空气、燃烧物及燃烧产物。

炉内气氛随熔炼炉型及结构所用燃料的不同而含有不比例的H 2、Q 2、H 2O 、CO 2、CO 、N 2、SO 2、及碳氢化合物。

熔炼炉示意图

燃油反射炉内气体：氧、二氧化碳、一氧化碳、氢水蒸气，溶解在铝合金熔体中最主要的气体是氢，铝合金在熔炼过程中易吸气（超温更为严重）和氧化，从而使铝熔体中含有大量的夹杂物。造成炉气不稳定和燃烧状态不同，炉内有大量的H2O，主要来源：炉料燃料中吸附水分（空气，燃油），此外炉气中水蒸汽含量还与环境的湿度有关，湿度越大，炉气中水蒸汽含量越多。

根据铸轧实际生产情况：氢的溶解是在铝液中最易溶解的气体，其含量在所溶解的气体占90％。氢是造成铸轧及下道工序产生气孔，疏松板带，起皮的重要原因（铝合金在熔炼过程中易吸氢和氧化从而使铝熔体中含有大量的夹杂物）。减少氢含量的措施：（1）减少炉料含水量。（2）控制炉气性质（不超温，炉前准备）。（3）采用覆盖剂覆盖。（4）彻底精炼除气。

常用有覆盖剂、精炼剂、清炉剂、打渣剂。覆盖剂是碱土金属氯化物。作用：（表面张力小，润湿性好）覆盖隔离铝液，减少铝液吸气和烧损。精炼剂（氟化物）作用：吸附溶解的AL2O3等夹渣，便于渣铝分离，增大净化效果（精炼，过滤）。

1.3熔炼工艺流程

熔炼工艺流程如下：

熔炼炉的准备（烘炉、洗炉、清炉）—备料—投料—熔化（点火-停火）—（搅拌）—预分析—配料—搅拌—精炼—扒渣—转炉

（1）熔炼炉准备

烘炉：新、中、大修后，炉子都要按烘炉制度进行烘炉，以驱赶潮气；清炉：将炉内残留渣彻底清出炉外以保证炉膛清洁。

洗炉：将残留在熔池里的不合格成分金属和炉渣清除干净以免污染其它合金。

清炉：将炉内残留渣彻底清出炉外以保证炉膛清洁。在熔炼过程中出现炉渣，经过扒渣后，还会吸附在炉底和炉壁上。日积月累后占据了炉子大量地方，导致投料量的减少，大量的炉渣污染Al熔体，提高了柴油烧损能力(最不可取)，加大各种有害气体存在的可能，所以必须清炉。清炉分为冷清炉和热清炉两种。

（2）备料

根据工艺要求，将纯铝锭、废料、再生锭等（或电解铝水）准备在料斗（或真空包）中。

废料根据其厚度、形状、污染程度分为一级废料、二级废料、三级废料。一级废料为立板废卷、放流块板样、废卷1.2mm以上冷轧废料，2.0mm以上冷轧切头、切尾料。适用加入高要求产品内（如BP等产品），而且按工艺要求的比例加入。废料越薄，其烧损（即损失量的百分比）越大，造渣越厉害，对产品质量不利。

我公司废料标色：红色为（1235、1050合金）；绿色为（1100、8011合金）；黑色为（3003合金）；黄色为（3105合金）；蓝色为（5052、5005合金）

备料时的数量必须估算准确，防止炉料太多使铝液溢出。

（3）投料

即将备好的料投入熔炼炉中。为减少烧损，装炉时先装小块料，后装薄板废料、大块料，最后装铝锭。

（4）熔化（点火-停火）

点火时间需保证铸轧过程的连续性，同时保证铝水在熔炼炉停留时间尽可能短。

停火时间主要控制熔体的熔炼温度。铝的熔点为660℃，理论上铝合金的熔炼温度应在液湘线上方50~100℃，在700~750℃左右，实际上根据产品质量的要求进行具体确定熔炼温度。

（5）预分析、配料

预分析：即在熔炼炉两个炉门附近取样去化验。

配料：根据预分析结果和产品规定的化学成分要求，进行配料计算，确定添加剂、中间合金的添加量，往熔体加添加剂、中间合金，调整熔体化学成分，以符合产品化学成分要求。

铸轧所使用的添加剂一般有铁剂、铜剂、锰剂、钛剂，合金含量为75%左右。即重

量2Kg的添加剂，其所含铁、铜、锰、钛只为2*0.75=1.5Kg。其余0.5Kg为助溶剂、粘结剂等。铸轧所使用的中间合金有铝硅锭、镁锭。由于添加剂、中间合金等在使用过程中存在损失现象，故存在实收率概念。

实收率的计算公式为：X=（熔体重量×熔体中所增加金属元素的质量百分数/添加剂中的纯金属质量）×100%

例如：熔炼炉内铝液重量20500kg，预分析成份：Fe0.11%,Si0.08%，为提高铁含量，加入Fe75添加剂20kg，再次分析成分Fe0.18%，试计算铁添加剂的实收率。

X=[(20500+20) ×(0.18%-0.11%)/20×75%]×100%

配料计算公式为：熔体重量×熔体中所增加金属元素的质量百分数

熔炼炉内20吨3003合金，预分析成份Mn0.90%，要求将锰含量提高到1.05%，应加入多少锰75。

X=20000×（1.05%-0.90%）/75%

（6）搅拌

为了获取均匀的化学成分及加快熔化过程。现在新上熔炼炉一般利用电磁搅拌设备进行搅拌操作。

（7）精炼、扒渣

精炼时在熔炼炉内的精炼温度应控制在熔炼温度上限，利用惰性气体作为载体，将精炼剂通入熔体的过程。

目的：除去熔体中的各种夹渣物、氢气。

要求：精炼均匀、无死角。

（8）转炉

将熔炼炉中的铝熔体引入保温炉（或称静置炉）的过程。要求：转炉过程必须潜流（即铝水在氧化膜底部流动，不与空气接触的过程），在保证潜流的情况下，为了减少再次造渣、吸气，尽量缩短转炉时间。