劉傳寶

鋁合金熔煉工藝研究

劉傳寶

（哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

熔煉是使金屬合金化的一種方法。它是采用加熱的方式改變金屬物態(tài)，使基體金屬和合金化組元按要求的配比熔制成成分均勻的熔體，并使其滿足內(nèi)部純潔度、鑄造溫度和其他特定要求的一種工藝過(guò)程。本文就鋁合金熔煉工藝進(jìn)行了必要的研究，以此提高鋁合金熔煉工藝水平。

鋁合金；工藝；技術(shù)；熔煉

1 熔煉前的裝料準(zhǔn)備

（1）裝料的原則。裝爐料順序應(yīng)合理。正確的裝料要根據(jù)所加入爐料性質(zhì)與狀態(tài)而定，而且還應(yīng)考慮到最快的熔化速度，最少的燒損以及準(zhǔn)確的化學(xué)成分控制。

（2）裝料時(shí)，先裝小塊或薄片廢料，鋁錠和大塊料裝在中間，最后裝中間合金。熔點(diǎn)易氧化的中間合金裝在中下層。所裝入的爐料應(yīng)當(dāng)在熔池中均勻分布，防止偏重。小塊或薄板料裝在熔池下層，這樣可減少燒損，同時(shí)還可以保護(hù)爐體免受大塊料的直接沖擊而損壞。中間合金有的熔點(diǎn)高，如AL-NI和AL-MN合金的熔點(diǎn)為780～820℃，裝在上層，由于爐內(nèi)上部溫度高容易熔化，也有充分的時(shí)間擴(kuò)散；使中間合金分布均勻，則有利于熔體的成分控制。

（3）嚴(yán)格控制爐料質(zhì)量。嚴(yán)格控制爐料中新舊爐料的比例，回爐料所占爐料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)≤75%，保證爐料干凈，爐料需經(jīng)吹砂處理后使用。回爐料使用前應(yīng)經(jīng)重熔精煉處理。爐料應(yīng)充分預(yù)熱，去除水分、油污等雜質(zhì)。

2 溫度的選擇

（1）選擇好溫度。只有合適的溫度才能獲得高質(zhì)量的合金液，避免過(guò)熱。若溫度過(guò)高，會(huì)加大合金中各種元素的氧化燒損，引起合金中化學(xué)成分的變化。溫度過(guò)低，會(huì)使合金的化學(xué)成分不均勻，合金中的氧化夾雜物、氣體等不易排出，合金的理化性能下降，影響鑄造性能。

（2）合金液快速升至較高的溫度（690℃左右），進(jìn)行合理的攪拌，以促進(jìn)所有合金元素的溶解，確認(rèn)所有元素全部溶解后，進(jìn)行精煉除氣，扒除浮渣后將至澆注溫度。（因鋁溶液的溫度難以用肉眼來(lái)判斷的，所以必須用測(cè)溫儀表控制溫度，測(cè)溫儀表應(yīng)定期校準(zhǔn)和維修；熱電偶套管應(yīng)周期的用金屬刷刷干凈，涂以防護(hù)性涂料，以保證測(cè)溫結(jié)果的準(zhǔn)確性及延長(zhǎng)使用壽命。

（3）鋁合金熔點(diǎn)攝氏612～634℃熔煉溫度不宜過(guò)高在625～645℃之間。鋁合金液吸人的氫，如在合金液面上方的水汽壓力下降時(shí)（如在真空中）則會(huì)從鋁合金液內(nèi)析出。但由于鋁合金液內(nèi)都存在著氧化夾雜，它有強(qiáng)烈的吸附氫氣和水汽的作用，總是成為形成氣泡的核心，再加上合金液中一些合金元素，如s、Mg等都使氫的擴(kuò)散逃逸速度下降，這樣就減緩或阻滯了氣泡的擴(kuò)散和析出。所以，通過(guò)熔劑熔化法（即在鋁合金液表面撤上一層能溶解或松散氧化膜的熔劑，使氧化膜不致阻擋氫氣泡的逸出）等辦法，盡量使氣體逸出，減少氣孔缺陷的形成。

3 精煉工藝

（1）鋁合金精煉的主要目的是清除熔液內(nèi)的氣體和非金屬夾雜物、均勻合金成分。精煉是熔煉中極為重要的一個(gè)工藝過(guò)程。應(yīng)正確選用精煉劑、控制好加入量份般加入合金質(zhì)量的0.44～0.67%）及把握好精煉溫度，精煉溫度一般控制在690～740℃。精煉劑（充分預(yù)熱）加入量鋁液重的0.14～0.19%，用鐘罩壓入。處理時(shí)間為4～6min后靜止6～12min，扒除浮渣進(jìn)行澆注，澆注溫度為680～760℃。

（2）鋁合金的精煉一般采用六氯乙烷、DSG鋁合金除渣除氣劑、鋁精煉劑ZS-AJ01C等精煉劑。六氯乙烷使用前，置于熔爐旁預(yù)熱。DSG鋁合金除渣除氣劑、鋁精煉劑ZS-AJ01C等精煉劑，存放時(shí)要防止吸潮，使用前應(yīng)置于熔爐旁預(yù)熱。為了減少合金液的吸氣和氧化的污染，應(yīng)盡快熔化，防止過(guò)熱，根據(jù)需要，有的鋁合金液須加覆蓋劑保護(hù)。爐料熔化后，進(jìn)行精煉處理，以凈化鋁合金液，并進(jìn)行精煉效果的檢驗(yàn)。另外，還要根據(jù)需要，進(jìn)行變質(zhì)處理和細(xì)分組織處理以提高性能，并檢驗(yàn)處理效果。

（3）選擇合適的精練工藝也是非常重要的在精煉的過(guò)程中，用鐘罩將精煉劑分批壓入熔液面下約2/3處，均勻緩慢做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，速度要緩、動(dòng)作要平穩(wěn)，避免金屬液大幅度攪動(dòng)，以防增加氫含量和卷入夾雜。目前多數(shù)鋁合金的精煉絕大多數(shù)采用噴粉精煉，這種精煉方法能使精煉劑與鋁液充分接觸，可使精煉劑發(fā)揮最大效能。雖然這個(gè)特點(diǎn)是顯而易見的，但是精煉工藝也必須注意，否則得不到應(yīng)有效果，噴粉精煉中所用氮?dú)鈮毫σ孕楹?，能滿足吹出粉劑為佳，精煉中如果使用的氮?dú)獠皇歉呒兟?，吹入鋁液的氮?dú)庠蕉?，氟氣中的水份使鋁液產(chǎn)生的氧化和吸氫越多。

4 出爐和清爐

（1）出爐。當(dāng)熔體經(jīng)過(guò)精煉處理后，并扒出表面浮渣后，如果溫度合適時(shí)，就可將金屬熔體輸注到靜置爐內(nèi)，以便準(zhǔn)備鑄造。

（2）清爐。清爐就是將爐內(nèi)殘存的結(jié)渣徹底的清出爐外。當(dāng)合金轉(zhuǎn)換后，普通制品連續(xù)生產(chǎn)6～17爐，特殊制品每生產(chǎn)一爐，一般就要進(jìn)行大清爐。待大清爐時(shí)，應(yīng)先均勻向爐內(nèi)撒入一層粉狀熔劑，這是必要的程序，同時(shí)還必須將爐膛溫度升至790℃以上，然后用三角鏟將爐內(nèi)各處殘存的結(jié)渣徹底清除。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，鋁合金零部件具有質(zhì)量輕、導(dǎo)電性能和耐腐蝕性能強(qiáng)的特點(diǎn)，一些高性能、高精度、高韌性的優(yōu)質(zhì)鋁合金產(chǎn)品也被用于大型飛機(jī)、船舶等要求比較高的行業(yè)中。因此鋁合金熔煉工藝的質(zhì)量控制和工藝持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)是保證鋁件內(nèi)外在質(zhì)量的關(guān)鍵，是確保鋁合金系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定的重要技術(shù)。

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2016-10-9