铝合金熔炼与铸造技术
铝合金熔炼与铸造工艺规范与流程
铝合金熔炼与铸造工艺规范与流程资料来源：全球铝业网铝业知识频道一、铝合金熔炼规范（1）总则①按本文件生产的铸件，其化学成分和力学性能应符合GB/T9438-1999《铝合金铸件》、JISH5202-1999《铝合金铸件》、ASTMB108-03a《铝合金金属型铸件》、GB/T15115-1994《压铸铝合金》、JISH5302-2006《铝合金压铸件》、ASTMB85-03《铝合金压铸件》、EN1706-1998《铸造铝合金》等标准的规定。
②本文件所指的铝合金熔炼，系在电阻炉、感应炉及煤气（天然气）炉内进行。
一般采取石墨坩埚或铸铁坩埚。
铸铁坩埚须进行液体渗铝。
（2）配料及炉料1）配料计算①镁的配料计算量：用氯盐精炼时，应取上限，用无公害精炼剂精炼时，可适当减少；也可根据实际情况调整加镁量。
②铝合金压铸时，为了减少压铸时粘模现象，允许适当提高铁含量，但不得超过有关标准的规定。
2）金属材料及回炉料①新金属材料铝锭：GB/T1196－2002《重熔用铝锭》铝硅合金锭：GB/T8734-2000《铸造铝硅合金锭》镁锭：GB3499-1983《镁锭》铝铜中间合金：YS/T282-2000《铝中间合金锭》铝锰中间合金：YS/T282-2000《铝中间合金锭》各牌号的预制合金锭：GB/T8733-2000《铸造铝合金锭》、JISH2117-1984《铸件用再生铝合金锭》、ASTMB197-03《铸造铝合金锭》、JISH2118-2000《压铸铝合金锭》、EN1676-1996《铸造铝合金锭》等。
②回炉料包括化学成分明确的废铸件、浇冒口和坩埚底剩料，以及溢流槽和飞边等破碎的重熔锭。
回炉料的用量一般不超过80％，其中破碎重熔料不超过30％；对于不重要的铸件可全部使用回炉料；对于有特殊要求（气密性等）的铸件回炉料用量不超过50%。
3）清除污物为提高产品质量，必须清除炉料表面的脏物、油污、废铸件上的镶嵌件，应在熔炼前除去（可用一个熔炼炉专门去除镶嵌件）。
铝合金的熔炼和铸造工艺规程
受控状态：文件编号：熔铸操作规程第一版施编制：审核：批准：铝合金的熔炼和铸造工艺规程总则：严格按照YS67-93部颁标准组织生产和检验铸造质量。
一、配料：1、配料所需的原料，包括铝锭、镁锭、中间合金、废料等，必须符合该合金对成份的要求方面进行配料。
2、所使用的原材料必须保持清洁、干燥、无水、无泥、无油、无腐蚀。
二、装炉和熔炼1、小块或片状的废料应先装在炉底层，大块废料或铝锭最后装炉，即装在最上层。
除保护炉底外，还有利于减少金属烧损。
2、Al-Si中间合金随炉装料，Mg在炉料全部熔化后，取样分析前加入。
3、严格控制好Mg：Si在1.5左右，Mg+Si=0.95%左右。
4、等炉内料熔化后，加入打渣剂，把熔体表面的灰渣除净，再往铝液中浸料，直到炉内铝水达到规定容量为止。
三、精炼1、当熔体温度达到700℃-750℃时，扒净表面浮渣，进行充分搅拌。
搅拌时要做到平稳彻底，不许搅起波浪，以免铝溶液流出炉门。
2、加入打渣剂于精炼罐中（用量为铝液的0.1%），用氮气进行5-10分钟的喷浆搅拌，使铝液与氧化夹渣分离，然后除去铝水表面的熔渣。
3、用试样勺在铝液一半深处抽样品，进行炉前分析。
4、根据分析结果，补充硅镁合金。
熔化后，进行充分搅拌，使中间合金分布均匀，加入精炼剂于精炼罐中（用量为铝液的0.05%），用氮气进行喷粉精炼除气，精炼要均匀，细致。
精炼完毕后，要进行第二次取样分析。
5、成份合格后，达到内控标准，进行第二次精炼（用量为0.1%）。
扒净表面浮渣，均匀加入覆盖剂，使铝水表面形成覆盖层与空气隔开，可防止污染和烧损。
6、静置30分钟，然后进行铸造。
四、铸造1、铸造前要安置好引锭头，维修好各个分流孔及结晶器，检查冷却水缝及耐火纸等，有损坏及时更换或维修。
2、当石墨环磨损过大或出现裂纹时，要及时更换。
3、铸造前要检查铸造机运转正常，润滑良好，钢丝绳无破损，铸造机开关灵活，行程指示灵敏准确，给水、抽水、停水及水泵系统运转正常。
铝合金熔炼与铸造 (2)
铝合金熔炼与铸造1.铝合金是一种重要的金属材料，具有优异的物理性能和机械性能，广泛应用于航天航空、汽车制造、建筑工程等领域。
铝合金熔炼与铸造是生产铝合金制品的关键步骤，本文将介绍铝合金熔炼与铸造的基本原理、常用工艺和注意事项。
2. 铝合金熔炼铝合金熔炼是将铝合金原料加热至熔点，并以一定方式进行熔炼的过程。
铝合金原料可以是铝锭、废铝或铝合金碎料，在熔炼过程中需要加入一定比例的熔剂和合金元素。
铝合金熔炼的目的是将原料熔化并混合均匀，以获得符合要求的铝合金液态材料。
2.1 熔炼设备铝合金熔炼通常使用电阻炉、感应炉或电弧炉等熔炼设备。
其中，电阻炉是最常用的熔炼设备之一。
电阻炉通过电流通过导体产生的电阻热进行熔炼，具有加热速度快、操作方便等优点。
感应炉则利用电磁感应的原理进行加热，加热效率高，适用于熔炼大批量的铝合金。
电弧炉则利用电弧的高温进行熔炼，适用于熔炼高温合金。
2.2 熔炼工艺铝合金熔炼的工艺通常包括预热、熔炼和保温三个阶段。
将熔炼设备预热至一定温度，然后将铝合金原料和熔剂放入炉中，并控制加热温度和时间，使原料熔化并混合均匀。
，保持一定温度，使铝合金保持液态状态，以备后续的铸造工艺使用。
2.3 熔炼注意事项在铝合金熔炼过程中需要注意以下几点：•安全操作：熔炼过程中需要戴上防护设备，避免接触高温液态金属和有害气体。
•熔化温度控制：严格控制熔化温度，过高的温度会导致铝合金组织不稳定，影响机械性能。
•熔炼时间控制：合适的熔炼时间可以保证原料充分熔化和混合均匀。
•熔剂和合金元素的添加：根据铝合金的要求添加适当比例的熔剂和合金元素，以调整铝合金的成分和性能。
3. 铸造过程铸造是将铝合金液态材料倒入铸型中，并经过凝固和冷却形成所需的铝合金制品的过程。
铸造过程可以分为压铸、重力铸造和砂型铸造等不同的铸造方法。
3.1 压铸压铸是一种通过高压将铝合金液态材料注入金属模具中，并经过快速凝固形成制品的铸造方法。
压铸具有生产效率高、制品精度高等优点，适用于生产复杂形状的铝合金制品。
铝合金熔炼及铸轧基础知识课件
三、铝合金的熔炼
3.1
演讲完毕
1 A SL 3
0
即：临界形核功ΔG*的大小为临界晶核表面能 的三分之一， 它是均质形核所必须克服的能量障 碍。形核功其中一部分由熔体中的“能量起伏” 提供，但不能保证形核。因此，必须在过冷条件 下克服这部分能量，才能克服能量障碍。因此， 均质形核的过程在过冷条件下借助 “能量起伏” 形成新相晶核的过程。
Tm及Δ Hm对一特定金属或合金为定值，所以过冷度 Δ T是影响相变驱动力的决定因素。过冷度Δ T 越 大，凝固相变驱动力Δ GV 越大。
2.形核类型 均质形核 ：形核前液相金属或合金中无外来固相质点
而从液相自身发生形核的过程，所以也称“自发形核”
（实际生产中均质形核是不太可能的，即使是在区域精炼的条
临界晶核的表面能为：
A SL 4 ( r ) 2 SL 3 VS Tm 16 SL H T m
2
2
形核功为： G 所以：
VS Tm 16 3 SL 3 H T m
G
件下，每1cm3的液相中也有约106个边长为103个原子的立方体
的微小杂质颗粒）。
异质形核：依靠外来质点或型壁界面提供的衬底进行
生核过程，亦称“非均质形核”或“非自发形核”。
2-1均质形核
G V GV A SL
4 G r 3GV 4r 2 SL 3
图3.4 液相中形成球形晶胚时自由能变化
2-2 异质形核
合金液体中存在的大量高熔点微小固相杂质，可作为非均 质形核的基底。晶核依附于夹杂物的界面上形成。这不需要形 成类似于球体的晶核，只需在界面上形成一定体积的球冠便可 成核。非均质形核过冷度Δ T**比均质形核临界过冷度Δ T*小 得多时就大量成核。
铝合金的熔炼与铸造
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。
铝合金熔炼与铸造简介(PPT课件)
熔化
炉料装完后即可升温熔化，熔化是从固态转变液态的过程。 1、覆盖：熔化过程中随着炉料温度的升高，特别是当炉料开始熔化后，金属外 层表面所覆盖的氧化膜很容易破裂，将逐渐失去保护作用。气体在这时候很容易 侵入，造成内部金属的进一步氧化。并且已熔化的液滴或液流要向炉底流动，当 液滴或液流进入底部汇集起来的液体中时，其表面的氧化膜就会混入熔体中。所 以为了防止金属进一步氧化和减少进入熔体中的氧化膜，在炉料软化下塌时，应 适当向金属表面撒上一层粉状熔剂覆盖，这样也可以减少熔化过程中的金属吸气。 2、熔化过程中应注意防止熔体过热，特别是天然气炉（或煤气炉）熔炼时炉膛 温度高达1200°C，在这样高的温度下容易产生局部过热。为此当炉料熔化后， 应适当搅动熔体，以使熔池里各处温度均匀一致，同时也利于加速熔化。
3、中间合金的使用目的：防止熔体过热，缩短熔炼时间，降低金属烧损，便于加 入高熔点、难熔和易氧化挥发的合金元素，从而获得成分均匀，准确的熔体。
7
精炼
在线净化：炉内处理对铝合金熔体的净化效果是有限的，要进一步提高熔体纯洁度，尤其是进一步 降低氢含量和去除非金属夹杂物，必须采用高效的在线净化技术。除气装置都采用N2和Ar作为精炼 气体，能有效去除铝熔体中的氢。如在精炼气体中加入少量的Cl2、CCl4或SF6等物质，还能很好的地 除去熔体中的碱金属和碱土金属.
铝合金熔炼与铸造简介 制作：李冬冬
铝合金熔铸工艺流程
配料
精炼 静置 铸造
装炉
扒渣 锯切
熔炼 熔化 炒灰
精炼 均质
扒渣/ 搅拌
合金化 交付
圆形顶开盖熔炼炉
倾动式方形保温炉
流槽式除气设备
过滤箱
铝液流槽
熔铸机及水盘
铝合金熔铸主要设备
铝合金熔炼浇铸工艺分析
铝合金熔炼浇铸工艺分析铝合金的熔炼与浇注是铸造生产中主要环节。
严格控制熔炼与浇铸的全过程，对防止针孔、夹杂、欠铸、裂纹、气孔以及缩松等铸造缺陷起着重要的作用。
由于铝熔体吸收氢倾向大，氧化能力强，易溶解铁，在熔炼与浇铸过程中必须采取简易而又谨慎的预防措施，以获得优质铸件。
熔炼：熔炼铝合金在能源使用上分为传统燃料（煤、燃油、燃气）与电力加热，在热传递上分为辐射导热和感应加热。
坩埚式热电阻炉和熔池式的反射炉都属于辐射导热，坩埚式热电阻炉是通过辐射传递热量，导热效率低，内部溶液不流动，成分不容易均匀；有的会在原基础上加电磁搅拌装置，造价比较昂贵。
熔池式反射炉使用燃煤，燃气，燃油，导热效率通过不断的工艺改进已经较高，但其更适合大量持续产出铝水，因其属于持续生产，会导致成分不稳定。
中频感应电炉是通过磁场转换感应加热，对空气的污染小，热量的损耗也小，是比较理想的加热方式，加热效率高，速度快，同时炉内有电磁扰动，铝水在内部产生对流，成分比较均匀。
经过和同事交流得知，我们目前设计的产线将生产多种产品，规格相差较大，且产量相对较低，考虑到铝水量要求有限，但品质要求较高，非常适合使用中频感应电炉来参与铝水的熔炼。
中频感应电炉型号多样技术成熟，可根据我方具体需求采购相应容量和功率的炉体。
浇铸：铝合金熔体易吸氧，因此我们应尽可能的让熔体避免与空气的接触。
在工艺体现上应尽量减少熔炼和浇铸的时间，避免熔体的转包，避免在空气流通良好的环境下实施浇注作业等。
因本人在铝合金铸造上见识有限，只能根据个人的经验谈一些见解，减少空气接触的问题上，中频感应电炉熔炼期间可以加装炉盖，取料和调制精炼时都可以由观察口进行，必要时可以通氮气保护。
浇铸方案上可采取1.流水线过熔炉口，直接炉体倾转就可实施浇铸作业。
2.用保温铝水包转运；这样就灵活多了，既可以采用沙型固定，移动铝水包进行浇铸，也可以采用铝水包固定，移动沙型线进行浇铸。
根据我方沙型种类较多，个人认为移动铝水包进行浇铸的方案较易实现自动化浇铸。
铝及铝合金熔炼与铸造工艺流程
1) 当一条熔铸生产线即设计有小规格铸锭又设计有大规 格铸锭时，应根据各规格铸锭所占的比例、原材料结 构（固态料和液态料的比例）、合金等综合考虑来确定 所采用的工艺流程。
1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14→ 15→16→17→18→19→20→21→22→23→24→25→27→28 3. 固态料、大规格铸锭及空心铸锭
原材料大部分为固态料时，冷料熔化时间较长，而大规 格铸锭铸造速度较慢、铸造时间较长，有时会超过 5 个小时， 所以在熔炼与铸造之间不存在瓶颈问题，故可以不设置保温 炉。大规格铸锭和空心铸锭需要表面加工。根据以上分析， 该种类型原材料和产品结构的典型工艺流程与液态料时一 样，如下所示：
1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→14→15→16→ 17→18→19→20→21→22→23→24→25→27→28
2) 大规格铸锭及空心铸锭 产品为大规格铸锭，表面偏析层较厚，且大规格铸锭和
空心锭在铸造过程中，铸锭表面易出现表面缺陷，如成层、 拉痕、冷隔、偏析瘤等，对后续加工产品影响较大，故必须 进行铸锭表面加工。根据以上分析，该种类型原材料和产品 结构的典型工艺流程为：
2) 在保证产品质量的前提下，应以保持铸造机的最大开 工率为中心，优先选用短流程工艺，以达到节支降耗、 提高生产效率的目的。
备料
3
装炉
4
熔化
5
扒渣
铝及铝合金熔炼与铸造工艺流程
简介 根据合金成分，计算各种原材料需要的数量，新铝、废料、中间合 金及纯金属等 根据配料结果，准备相应的原材料 将准备好的原材料装入熔化炉内，根据炉子大小，可一次性或分批 加入 冷料装炉完成后升温熔化，若熔化炉配置磁力搅拌，可开启搅拌加 快冷料熔化 冷料全部熔化后，通过机械扒渣装置或人工扒净熔体表面的浮渣
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铝合金熔炼与铸造技术
一、引言
铝合金是一种重要的结构材料，具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能，在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域广泛应用。
铝合金的制备过程中，熔炼与铸造技术起到关键作用，本文将对铝合金熔炼与铸造技术进行详细探讨。
二、铝合金熔炼技术
2.1 熔炼原料准备
熔炼铝合金的原料主要包括铝、合金元素和辅助材料。
铝采用高纯度的铝锭，合金元素可以通过添加铝合金粉末或其他化合物来实现。
辅助材料包括熔剂、脱气剂等。
这些原料的准备对于保证铝合金的成分和质量非常重要。
2.2 熔炼设备和工艺
熔炼铝合金的常用设备有电阻加热炉、感应加热炉和气体燃烧炉等。
其中，感应加热炉在铝合金熔炼中应用最广泛，具有加热速度快、能耗低和温度控制准确等优点。
熔炼工艺包括预热、熔化、调温和净化等步骤，其中净化技术对于铝合金的纯净度和性能起到重要作用。
2.3 熔炼过程控制与优化
熔炼过程中，熔体温度、保温时间、搅拌方式等因素对铝合金的成分和组织结构有重要影响。
熔炼过程需要进行温度控制、气氛控制和搅拌控制等，以确保铝合金的成分均匀、杂质含量低。
三、铝合金铸造技术
3.1 铸造方法
铝合金的常用铸造方法包括压铸、重力铸造、低压铸造和砂型铸造等。
压铸是最常用的铸造方法，适用于生产复杂形状和尺寸精度要求高的铝合金件。
重力铸造适用于大型铝合金零部件的生产，低压铸造适用于长条状和壳状铝合金件的生产，砂型铸造适用于非常大型和特殊形状的铝合金件的生产。
3.2 铝合金铸造过程
铝合金的铸造过程主要包括熔炼、准备模具、浇注、冷却和后处理等步骤。
熔炼过程中，需要根据具体合金配方和要求，控制熔体温度、浇注温度和浇注速度等参数。
准备模具是确保铸造件尺寸和表面质量的重要环节。
浇注过程需要保证熔体充分填充模腔，并避免气孔和缺陷的产生。
冷却过程中需控制冷却速率，以避免铝合金件出现应力和变形。
3.3 铝合金铸造工艺改进
为了提高铝合金铸造件的质量和效率，可以采取一些工艺改进措施。
例如，可以采用预热模具、提高熔体温度、增加浇注压力等方式，来减少铸造件的气孔和杂质。
同时，还可以采用低压注射、半固态浇注等新工艺，来提高铸造件的组织致密性和力学性能。
四、总结
铝合金熔炼与铸造技术在铝合金制备过程中起到至关重要的作用。
熔炼过程中的原料准备、设备选择和工艺控制等关键环节，对于保证铝合金的质量和性能具有重要意义。
铸造技术中的铸造方法选择、铸造过程控制和工艺改进，能够有效提高铝合金铸件的质量和效率。
通过不断改进和创新，铝合金熔炼与铸造技术将为铝合金应用领域的发展提供强大支持。
参考文献： 1. 胡杰，陈文协. 铝合金熔炼工艺与燃烧脱永化[J]. 工程坊,
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