第28次课 铸造铝合金熔炼原理

熔炼熔炼和铸造生产是铝及铝合金加工工艺中的组成部分，其主要目的是：配制合金；通过适当的工艺措施（如精练和过滤）提高金属净度；铸造成型。

它不仅提供符合加工要求的优质铸锭，而且铸锭质量在很大程度上影响压力加工过程和制品的质量，熔炼过程中的吸气和夹杂物会在铸锭中造成疏松、气孔、夹渣等冶金缺陷。

为此必须采取相应的净化处理措施予以防止和清除。

烘炉操作：新修、大修后的熔炼炉，其自然干燥时间在夏季不应小于半个月，在冬季不应小于一个月，中修后的炉子，其自然干燥时间不应小于一个星期。

烘炉的目的是：使炉体各部分内外层均匀缓慢地升温，避免炉衬受急冷急热而开裂。

同时，更充分地排除砌体中的水分，防止熔炼时金属吸气和氧化。

煤气反射炉烘炉制度序号炉膛温度/℃新修及大修后中修及长期停炉后升温速度/℃/h保温时间/h烘炉时间累计/h升温速度/℃/h保温时间/h烘炉时间累计/h1 室温20℃ 6 - 30 15 - 122 200 - 24 54 - 8 203 200 10 - 79 25 - 524 450 - 8 87 - - -5 450 10 - 112 - - -6 700 - 12 124 - - -7 700 15 - 144 - - -8 1000 - 6 150 - 4 56注：1.大修后，自然干燥时间少于半个月时，夏季应延长低温（200℃）烘炉时间24h，冬季延长36h。

2.停炉在5昼夜以内及5-10昼夜时，关上炉门用微火苗分别烘烤8h和12h后，将炉温升至900℃即可装炉。

3.停炉在10-15昼夜及小修后，先敞开炉门用木柴烘烤4h，再关上炉门用轻微火苗烘烤12h,然后将炉温升至900℃,即可装炉。

一、烧损合金在熔炼过程中由于氧化反应，挥发，以及与炉墙，精练剂等作用而造成的不可回收的金属损失称为烧损，总烧损率一般为 2.5-5.0%之间。

在火焰炉中熔炼成品合金和重熔低品位废料时的不可回收损失合金组别成品合金低品位废料烧损/% 渣中金属+溅渣+浮渣烧损/% 总熔损/% 其中，烧损/%工业纯铝、3A21、6061、6063 0.7 1.4 0.85 5.0 2xxx及其他0.9 2.1 1.3 7.05xxx、7xxx 1.1 2.4 1.4 8.0二、熔炼温度过低的熔炼温度在生产实践中没有实际意义，在生产中既要防止熔体过热（使金属与炉气、炉衬等相互作用），又要缩短熔炼时间。

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。

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<0.13ml/100g、特殊合金；含氢量<0.1ml/100g。

铸造合金原理及熔炼一、名词解释l．铸铁：是C的含量大于2.14%或者组织中具有共晶组织，并含有较多Si.Mn.P.S杂质元素的铁碳合金。

2．白口铸铁：少数C固溶于铁素体，其他以碳化物存在。

3．灰口铸铁：c主要结晶成石墨，并呈片状形式存在于铸铁中，断口为暗灰色。

4．球墨铸铁：铁水在浇注前经球化和孕育处理，C主要以球状形式存在于铸铁中。

5．球化处理：向铁水中加入稀土镁合金（球化剂）。

（其中镁是具有很强球化能力的元素）。

球化剂的作用是使石墨呈球状析出。

我国应用最广的球化剂是稀土镁合金。

6．孕育处理：向铁水中加入硅铁合金（孕育剂）颗粒。

孕育剂的作用是促进铸铁石墨化，防止产生白口，细化石墨。

常用的孕育剂为硅的质量分数75%硅铁。

7．蠕墨铸铁；是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的．由金属基体和蠕虫状石墨构成。

8．可锻铸铁：是由白口铁经过退火而制得的一种高强度铸铁，白口铸铁中的渗碳体分解成团絮状石墨的灰口铸铁，性能优于灰铸铁，耐磨性和减震性优于普通碳索钢，可部分代替碳钢，合金钢和有色金属。

9．奥氏体（A或γ）：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体。

晶格结构：面心立方晶格fcc。

10．铁素体（F或α）：碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，晶格结构：体心立方晶格bcc。

11.δ-铁素体：碳溶于δ-Fe中所形成的间隙固溶体。

12．碳当量定义：将合金元素对共晶点碳量的影响折算成铸铁碳量的增减，折算后的值称之为碳当量，以CE表示。

碳当量：CE=C+1/3(Si+p) 13．共晶度：铁液实际含碳量和共晶点的实际碳量的比值为共晶度，以sc表示。

共晶度：Sc=C/[4.26%-(Si+p)l/3l 14．钢的腐蚀金属表面在周围介质的作用下逐渐被破坏的现象称为金属的腐蚀。

15．化学腐蚀是指金属表面与周围介质发生化学反应而引起的破坏，如高温下金属的氧化等。

16．电化学腐蚀是指金属与电解质溶液发生电化学作用而使金属破坏的现象。

17．耐热钢是指在高温下对氧化性气体具有抗氧化性的钢种。

铝合金的熔炼与铸造发布时间：2012-4-3 21:37:13 | 38 人感兴趣 | 评分：3 | 收藏：01 配料及其计算配料是熔体铸的第一道工序。

它的首要任务是控制成分和杂质含量使之符合要求，其次是根据对合金的加工和使用性能的要求，确定各种炉料品种及配料比；再次是正确地计算每炉的全部炉料量。

合理地吊装各种原辅材料，管理好各种金属及废料(旧料)。

铝合金熔炼时，炉料大致分为三类，即：工业纯金属，或称新料或新金属；回炉的金属或合金废料，也称旧料或返回料；以及中间合金或配制合金用的纯金属。

正确地选择配制合金的炉料，对于合金成分控制，铸锭质量的保证，以及金属原料的节约，都有重要的意义。

总之，在保证性能合乎要求的前提下，允许利用各种废料，节约新金属和贵重金属。

换句话说，就是能用废料应少用纯金属，能用低品位纯金属绝不用高品位的纯金属。

做到废料用尽，次料代替好料，好料精用，搭配适当，保证质量。

1.1 工业纯金属--新料铝合金是在纯金属熔炼的基础上，加上其它合金元素配制而成．因此，在配制合金以前，首先应依所需配制的合金成分的要求，选择所需的纯金属之品位。

有色金属的工业纯金属多来源于冶炼厂，如工业纯铝(称原铝)，工业纯铜(称紫铜或电解铜)，工业纯镁，以及金属镍等都是从电解工厂制得的。

原铝多铸成15-20公斤的小锭(称铝锭)；镁以锭状供应，镁锭的重量可分为2.5公斤和9公斤两种；纯铜和金属镍一般多以电解铜板和电解镍板的形式供应；金属锌一般铸成重40公斤左右的扁平锌锭，而金属锰和铬分别以不同的粒度供应。

这些所谓的纯金属中，杂质仍是不可避免的。

例如，原铝锭中仍含有Fe和Si两种主要杂质。

它们大多数是从炼铝原料---铝矿石中带来的。

这两种杂质元素对铝及其合金的性能有极大的影响，因而使用原铝锭时，必须注意这些杂质的含量，根据所配制合金的要求正确地选用原铝锭。

铝冶炼厂生产的原铝新料，是按所含铁和硅二种主要杂质元素的多少而定其品位的。

第二章铝合金的冶炼1.金属铝的制取金属铝最初是用化学法制取的。

1825年丹麦化学家H.C.Örested和1827年德国Wöhler F.分别用钾汞齐和钾还原无水氯化铝，都得到少量金属粉末。

1854年Wöhler F.还用氯化铝气体通过熔融钾的表面，得到了金属铝珠，每颗重约10～15mg，因而能够初步测定铝的密度，并认识到铝的熔点不高，且具有延展性。

后来，法国S.G。

Deville用钠代替钾还原熔融的氯化钠_氯化铝络盐，也制取金属铝。

1854年他在法国巴黎附近建立了一座小型炼铝厂。

1865年俄国 H.H.BeKeTOB 提议用镁来置换冰晶石中的铝，这一方案被德国Gmelingen Aluminium und Magnesium Fabrik 采用。

由于电解法兴起，化学法便渐渐被淘汰。

在整个化学法炼铝阶段中（1854～1895年）,大约总共生产了200Ton铝。

电解法熔炼铝起源与1854年。

当时德国R.W.Bunsen和法国S.C.Deville分别电解氯化钠_氯化铝络盐，得到金属铝。

1883年美国S.Bradley申请了电解熔融冰晶石的专利。

1886年美国的C.M.Hall 和法国的L.T.Héroult同时发明了冰晶石_氧化铝融盐电解法并申请到专利。

此法便是一百年来全世界炼铝工业上采用的唯一方法，统称为霍尔_埃鲁法。

中国的炼铝试验工作起始自1934年天津的黄海化学工业社，用800A预焙阳极电解槽炼出金属铝。

抚顺铝厂开始兴建于1937年，电解槽为自焙阳极式，电解强度为2400 A，最高年产铝量达到8000Ton。

台湾省高雄铝厂亦兴建于1937年。

从南阳 Bintan岛运来三水铝土矿，在厂内用拜耳法生产氧化铝，用24000A 和30000A自焙阳极电解槽生产铝，最高年产量达到10KTon。

新中国成立后，铝合金工业得到迅速的发展。

我国的铝冶炼工业经过几十年的发展，取得了前所未有的成绩，2000年氧化铝产量达429万Ton，铝锭283万Ton，我国已成为世界铝生产和消费的大国。

铝合金熔炼与铸造铝合金是一种常见且广泛使用的金属材料，具有较低的密度、良好的导热性和耐腐蚀性，因此在许多行业中得到了广泛的应用。

铝合金的熔炼和铸造是制造铝合金制品的关键步骤。

本文将介绍铝合金熔炼和铸造的基本原理、工艺和注意事项。

一、铝合金熔炼1.1 熔炼原理铝合金熔炼的主要原理是将铝及其他合金元素加热至其熔点，使其融化成液态，以便进行后续的铸造工艺。

铝的熔点较低，约为660°C，因此相对较容易熔化。

而其他合金元素的加入可以改变铝合金的性质，例如提高其强度、耐腐蚀性或者改善加工性能。

1.2 熔炼工艺铝合金熔炼工艺一般分为两种：批量熔炼和连续熔炼。

批量熔炼是将一定量的铝和其他合金元素加入炉内，通过加热熔化成液态，并进行充分混合。

这种方法适用于小规模生产，常用的炉型有电阻炉和燃气炉。

而连续熔炼是将铝合金材料加入熔炉的顶部，通过炉内的加热和熔化过程，使得底部的液态铝合金不断流出。

这种方法适用于大规模生产，常用的炉型有回转炉和隧道炉。

1.3 熔炼注意事项在铝合金的熔炼过程中，需要注意以下几个方面。

首先，炉内的温度需要控制在适当的范围内，以避免过度燃烧或者过度冷却。

其次，需要保持良好的熔炼环境，防止氧气、水分或杂质等对炉内材料的影响。

最后，在加入其他合金元素时，需要根据配比和工艺要求进行准确的添加，以保证最终铝合金的性能。

二、铝合金铸造2.1 铸型设计铝合金铸造的第一步是进行铸型设计。

铸型设计的目的是根据最终产品的形状和要求，确定合适的铸造方法和材料，以及适当的铸型结构。

常见的铸型结构有砂型、金属型和陶瓷型等。

其中砂型是最常用的铸造方法，可以应用于各种形状和尺寸的产品。

2.2 铸造工艺铝合金的铸造工艺可以分为传统铸造和压铸两种。

传统铸造是将熔融的铝合金液体倒入铸型中，并通过自然冷却形成最终产品。

这种方法适用于小批量生产，但精度和表面光滑度相对较低。

压铸是将高压液压机将铝合金液体注入铸型中，通过压力传递和快速冷却，实现快速成型。