铝合金熔铸加工技术原理

铝合金熔铸加工技术原理

铝合金熔铸加工技术原理 作者：王大伟 __铝业集团公司 一、铝合金熔炼方法 熔铸生产是铝及合金产品生产中最重要的工序过程实现由固态向液态再向固态的转变以及合金元素溶解于铝中的合金化过程其基本作用是能量和物质的转移。同时熔体也与周围介质之间发生一系列的物理化学变化使熔体净化或产生污染并由液态加工成可供压力加工的铸坯。因此熔铸生产关系到后续加工全过程的成败。

1、熔炼工艺过程 本过程包括二部分：铝合金的熔炼和锭坯铸造 熔炼过程包括： 备料（熔化炉中）→配料计算→金属熔化过程控制（温控合金加入）合金熔化→电磁搅拌→导入保温炉→加入镁锭→除氢→除渣精炼→扒渣覆盖→静置（15～30分）→熔体成分检查化验→调整合金成分→调整温度→合格的铝合金熔体→浇注准备； 2、铸造过程 →接静置工序→炉前测氢→测温调温→开炉口放流→铝熔体过滤→二次除氢（氮+氩）→控制浇温→铝液入结晶器→铸造开始→控制冷却水强度→液面及浇速控制→铸造结束→停车停水吊铸锭→铸锭质量检验→锯切头尾→均热处理→合格铸坯→→转压力加工工序。

第 1 页 共 5 页

小节：熔铸过程若对工艺控制不好所产生的冶金缺陷如：结晶弱面、成分偏析、粗大晶粒、氧化物及金属化合物夹杂、气孔、疏松等将会给后续工序带来不可逆转的严重后果和影响。这种影响也称为“冶金遗传性”影响。因此必须用严格的工艺技术条件来保证防止熔炼废品和能量损失的产生。

二、铝合金熔炼工艺的特点 熔炼过程中最重要的环节就是对铝合金化及合金成分、杂质的控制。与钢铁冶炼不同的是整个冶炼为物理冶金过程是金属的重熔和形态的改变的过程。但由于在加热时受诸多因素的影响也会产生微小的化学变化。

熔炼生产工艺的基本任务就是要获得合金成分均匀、含气含渣（杂）少、合金成分达标的铝合金熔体。确保下一步铸造工艺的顺畅实施最终生产出组织性能、表面质量和尺寸都符合工艺要求的合格铸坯。

对一般合金；含氢量含氢量熔炼时炉料的温度应在液相线以上50～110℃一般为720℃。

下面就铝熔炼过程的特点进行介绍 1、铝合金熔炼能量消耗大 铝合金熔炼能量消耗多难以达到理想热效率。铝在熔炼时消耗热量多。虽然铝的熔点低但是熔化潜热大

（394KJ/Kg ）比热容大（固态1.139kJ、液态1.046kJ）黑度小仅为铜、铁的25%对热的反射强。比其它金属熔化时消耗热量多。铁、铜、铝热特性比较参看 表（20） 在实际生产

第 2 页 共 5 页

中每熔化1吨铝在反射炉中需要天然气60～65标米/T。电阻炉中需要电力700KWh、工频感应炉需要500～600KWh。

熔炼铝合金时对炉气的要求是微氧化性或中性气氛。炉子温升不能过快连续生产时炉内最好留存15～20%铝液。由于各种因素影响在熔炼铝合金时即使连续生产每炉所消耗的能量也不尽相同吨铝能耗约50～70×104千卡/t。对熔铝炉而言普通热传导炉有效传热只有28%、对流传热炉只有46.7%。目前,最好的熔铝炉据厂家介绍也只有55%的热效率难以达到理想热效率。

铁、铜、铝热特性比较 表（20） 金 属 密度 g/㎝3 比热容 KJ/(kg℃) 熔点 ℃ 熔化潜热 KJ/kg

加热到熔点所需热量KJ/kg 熔点﹢100℃热量KJ/kg 黑 度 铁 固相 液相 7.36 6.9 0.691 0.867 1536 272 1319 1470 0.8 铜 固相 液相 8.62 8.36 0.481 0.544 1083 214 724 779 0.8 铝 固相 液相 2.70 2.38 1.139 1.047 660 394 1122 1227 0.2 2、铝金属性质活泼、易氧化、烧损 铝对氧有很大的亲和力氧化反应方程式： 4AI﹢3O2＝2AI2O3 生成Al2O3膜浮在熔体表面形成的Al2O3膜虽然有保护作用但一旦被破坏膜进入熔体就很难除去。因为Al2O3在此条件下不能被还原。它的密度与熔体

第 3 页 共 5 页