鋁合金熔煉工藝流程和操作工藝

熔煉時，裝入爐料的順序和方法不僅關系到熔煉的時間、金屬的燒損、熱能消耗，還會影響到金屬熔體的質量和爐子的使用壽命。裝料的原則有：

  1、裝爐料順序應合理。正確的裝料要根據所加入爐料性質與狀態而定，而且還應考慮到的熔化速度，最少的燒損以及的化學成分控制。

  裝料時，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。熔點易氧化的中間合金裝在中下層。所裝入的爐料應當在熔池中均勻分布，防止偏重。

  小塊或薄板料裝在熔池下層，這樣可減少燒損，同時還可以保護爐體免受大塊料的直接沖擊而損壞。中間合金有的熔點高，如AL-NI和AL-MN合金的熔點為750-800℃，裝在上層，由于爐內上部溫度高容易熔化，也有充分的時間擴散；使中間合金分布均勻，則有利于熔體的成分控制。

  爐料裝平，各處熔化速度相差不多這樣可以防止偏重時造成的局部金屬過熱。

  爐料應進量一次入爐，二次或多次加料會增加非金屬夾雜物及含氣量。

  2、對于質量要求高的產品（包括鍛件、模鍛件、空心大梁和大梁型材等）的爐料除上述的裝料要求外，在裝料前必須向熔池內撒20-30kg粉狀熔劑，在裝爐過程中對爐料要分層撒粉狀熔劑，這樣可提高爐體的純潔度，也可以減少損耗。

  3、電爐裝料時，應注意爐料最高點距電阻絲的距離不得少于100mm，否則容易引起短路。

  熔化

  爐料裝完后即可升溫。熔化是從固態轉變為液態的過程。這一過程的好壞，對產品質量有決定性的影響。

  A、覆蓋

  熔化過程中隨著爐料溫度的升高，特別是當爐料開始熔化后，金屬外層表面所覆蓋的氧化膜很容易破裂，將逐漸失去保護作用。氣體在這時候很容易侵入，造成內部金屬的進一步氧化。并且已熔化的液體或液流要向爐底流動，當液滴或液流進入底部匯集起來時，其表面的氧化膜就會混入熔體中。所以為了防止金屬進一步氧化和減少進入熔體的氧化膜，在爐料軟化下塌時，應適當向金屬表面撒上一層粉狀熔劑覆蓋，其用量見表。這樣也可以減少熔化過程中的金屬吸氣。

覆蓋劑種類及用量

爐型及制品 電氣熔煉 煤氣爐熔煉

覆蓋劑用量 普通制品 特殊制品 普通制品 特殊制品

（占投量）/% 0.4-0.5 0.5-0.6 1-2 2-4

覆蓋劑種類 粉狀熔劑 Kcl：Nacl按1：1混合

  B、加銅、加鋅

  當爐料熔化一部分后，即可向液體中均勻加入鋅錠或銅板，以熔池中的熔體剛好能淹沒住鋅錠和銅板為宜。

  這時應強調的是，銅板的熔點為1083℃，在鋁合金熔煉溫度范圍內，銅是溶解在鋁合金熔體中。因此，銅板如果加得過早，熔體未能將其蓋住，這樣將增加銅板的燒損；反之如果加得過晚，銅板來不及溶解和擴散，將延長熔化時間，影響合金的化學成分控制。

  電爐熔煉時，應盡量避免更換電阻絲帶，以防臟物落入熔體中，污染金屬。

  C、攪動熔體

  熔化過程中應注意防止熔體過熱，特別是天然氣爐（或煤氣爐）熔煉時爐膛溫度高達1200℃，在這樣高的溫度下容易產生局部過熱。為此當爐料熔化之后，應適當攪動熔體，以使熔池里各處溫度均勻一致，同時也利于加速熔化.

  扒渣與攪拌
  當爐料在熔池里已充分熔化，并且熔體溫度達到熔煉溫度時，即可扒除熔體表面漂浮的大量氧化渣。

  A、扒渣

  扒渣前應先向熔體上均勻撒入粉狀熔劑，以使渣與金屬分離，有利于扒渣，可以少帶出金屬。扒渣要求平穩，防止渣卷入熔體內。扒渣要，因浮渣的存在會增加熔體的含氣量，并弄臟金屬。

  B、加鎂加鈹

  扒渣后便可向熔體內加入鎂錠，同時要用2號粉狀熔劑進行覆蓋，以防鎂的燒損。

  對于高鎂鋁合金為防止鎂的燒損，并且改變熔體及鑄錠表面氧化膜的性質，在加鎂后須向熔體內加入少量（0.001%-0.004%）的鈹。鈹一般以Al-BeF4與2號粉狀熔劑按1：1混合加入，加入后應進行充分攪拌。

  Na BeF +Al→2NaF+AlF +Be

  為防止鈹的中毒，在加鈹操作時應戴好口罩。另外，加鈹后扒也的渣滓應堆積在專門的堆放場地或作專門處理。

  C、攪拌

  在取樣之前，調整化學成分之后，都應當及時進行攪拌。其目的在于使合金成分均勻分布和熔體內溫度趨于一致。這看起來似乎是一種極其簡單的操作，但是在工藝過程中是很重要的工序。因為，一些密度較大的合金元素容易沉底，另外合金元素的加入不可能均勻，這就造成了熔體上下層之間，爐內各區域之間合金元素的分布不均勻。如果攪拌不（沒有保證足夠長的時間和消滅死角），容易造成熔體化學成分不均勻。

  攪拌應當平穩進行，不應激起的波浪，以防氧化膜卷入熔體中。

  調整成分

  在熔煉過程中，由于各種原因都可能會使合金成分發生改變，這種改變可能使熔體的真實成分與配料計算值發生較大的偏差。因而需在爐料熔化后，取樣進行快速分析，以便根據分析結果是否需要調整成分。

  A、取樣

  熔體經充分攪拌后，即應取樣進行爐前快速分析，分析化學成分是否符合標準要求。取樣時的爐內熔體溫度應不低于熔煉溫度中限。

  快速分析試樣的取樣部位要有代表性，開然氣爐（或煤氣爐）在兩個爐門中心部位各取一組試樣，電爐在二分之一熔體的中心部位取兩組試樣。取樣前試樣勺要進行預熱，對于高純鋁及鋁合金，這了防止試樣勺污染，取樣應采用不銹鋼試樣勺并涂上涂料。

  B、成分調整

  當快速分析結果和合金成分要求不相符時，就應調整成分——沖淡或補料。

  （1）補料?？焖俜治鼋Y果低于合金化學成分要求時需要補料。為了使補料，應按下列原則進行計算：

  1）先算量少者后算量多者；

  2）先算雜質后算合金元素；

  3）先算低成分的中間合金，后算高成分的中間合金；

  4）最后算新金屬

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  一般可按下式近似地計算出所需補加的料量，然后予以核算，算式如下：

  X=

  式中X——所需補加的料量，kg;

  Q——熔體總量（即投料量），kg;

  a——某成分的要求含量，%；

  b——該成分的分析量，%；

  c c ——分別為其它金屬或中間合金的加入量，kg;

  d——補料用中間合金中該成分的含量（如果是加純金屬，則d=100），%。

  （2）沖淡。

  快速分析結果高于化學成分的標準、交貨標準等的上限時就需沖淡。

  在沖淡時高于化學成分標準的合金元素要沖至低于標準要求的該合金元素含量上限。

  我國的鋁加工廠根據歷年來的生產實踐，對于鋁合金都制定了廠內標準，以便使這些合金獲得良好的鑄造性能和力學性能。為此，在沖淡時一般都沖至接近或低于該元素的廠內化學成分標準上限所需的化學成分。

  在沖淡時一般按照下式計算出所需的沖淡量。

  X=Q（b-a）/a

  式中b——某成分的分析量，%；

  a——該成分的（廠內）標準上限的要求含量，%；

  Q——熔體總量，kg;

  X——所需的沖淡量，kg;

  C 調整成分時應注意的事項

  （1）試樣用元代表性。試樣無代表性是加為，某些元素密度較大，溶解擴散速度慢，或易于偏析分層。故取樣前應充分攪拌，以均勻其成分，由于反射爐熔池表面溫度高，爐底溫度低，沒有對流傳熱作用，取樣前要多次攪拌，每次攪拌時間不得少于5min。

  （2）取樣部位和操作方法要合理。由于反射爐熔池大而深，盡管取樣前進行多次攪拌，熔池內各部位的成分仍然有一定的偏差，因此，試樣應在熔池中部最深部位的二分之一處取出。

  取樣前應將試樣模充分加熱干燥，取樣時操作方確，使試樣符合要求，否則試樣有氣孔、夾渣或不符合要求，都會給快速分析帶來一定的誤差。

  （3）取樣時溫度要適當。某些密度大的元素，它的溶解擴散速度隨著溫度的升高而加快。如果取樣前熔體溫度較低，雖然經過多次攪拌，其溶解擴散速度仍然很慢，此時取出的試樣仍然無代表性，因此取樣前應控制熔體溫度適當高些。

  （4）補料和沖淡時一般都用中間合金，熔點較高和較難熔化的新金屬料，應予避免。

  （5）補料量和沖淡量在保證合金元素要求的前提下應越少越好。且沖淡時應考慮熔煉爐的容量和是否便于沖淡的有關操作。

  （6）如果在沖淡量較大的情況下，還應補入其它合金元素，應使這些合金元素的含量不低于相應的標準或要求。

  精煉

  工業生產的鋁合金絕大多數在熔煉爐不再設氣體精煉鋼過程，而主要靠靜置爐精煉和在線熔體凈化處理，便有的鋁加工廠仍還設有熔煉爐精煉，其目的是為了提高熔體的純凈度。這些精煉方法可分為兩類：即氣體精煉法和熔劑精煉法。

  出爐

  當熔體經過精煉處理，并扒出表面浮渣后，待溫度合適時，即可將金屬熔體輸注到靜置爐，以便準備鑄造.

  清爐
  清爐就是將爐內殘存的結渣清出爐外。每當金屬出爐后，都要進行一次清爐。當合金轉換，普通制品連續生產5-15爐，特殊制品每生產一爐，一般就要進行大清爐。大清爐時，應先均勻向爐內撒入一層粉狀熔劑，并將爐膛溫度升至value="800" unitname="℃">800℃以上，然后用三角鏟將爐內各處殘存的結渣清除。

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