A356.2鋁合金圓鑄棒爐前熔煉工藝控制

摘 要：A356.2鋁合金是一個(gè)典型的AL-Si-Mg系三元合金。它具有較好的流動(dòng)性，良好的塑性和高沖壓韌性，是汽車鑄造輪轂的首選材質(zhì)。本文就A356.2鋁合金圓鑄棒爐前熔煉工藝進(jìn)行總結(jié)，以便進(jìn)一步規(guī)范及提高A356.2鋁合金圓鑄棒熔煉質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鋁合金;圓鑄棒;配料;精煉

A356合金是美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)牌號(hào)系列，這個(gè)系列有三個(gè)合金：A356.0、 A356.1、 A356.2。其中A356.2合金是一個(gè)典型的AL-Si-Mg系三元合金。它具有較好的流動(dòng)性，線收縮小，無(wú)熱裂傾向，可鑄造薄壁和形狀復(fù)雜的鑄件。而且通過(guò)熱處理可達(dá)到較高的強(qiáng)度，良好的塑性和高沖壓韌性，是汽車鑄造輪轂的首選材質(zhì)。A356.2鋁合金圓鑄棒市場(chǎng)需求較大，但必須首要管控好爐前熔煉工藝操作。

1 熔煉前的準(zhǔn)備

A356.2化學(xué)成份主要成份為鎂0.3%-0.45%;硅6.5%-7.5%;鐵0.12%;其它雜質(zhì)范圍為微量。本公司電解鋁液均采用9985%AL來(lái)組織生產(chǎn)A356.2合金。鎂錠及硅錠投爐入料之前都必須要求無(wú)水分、泥砂、油污，帶水的鋁屑應(yīng)烘干。爐子在停歇后，若為冷爐狀態(tài)，應(yīng)對(duì)爐子進(jìn)行預(yù)熱，使?fàn)t膛溫度達(dá)到700℃～800℃左右。A356.2鋁合金一般熔煉工藝都控制熔煉溫度在 760℃以下。當(dāng)鋁液溫度超過(guò)770℃時(shí)明顯開(kāi)始氧化，夾雜物和含氣量大幅增加，凝固后組織晶粒也會(huì)粗大，鋁液質(zhì)量開(kāi)始下降，材料機(jī)械性能變壞。所以A356.2鋁液熔煉溫度應(yīng)控制在770℃以內(nèi)。

2 配料工藝控制

2.1 A356.2配料工藝流程

電解原鋁液檢斤后拉入熔鑄車間→組織爐前單包取樣，確認(rèn)鐵成份合格→組織天車吊運(yùn)原鋁液抬包倒入熔煉爐? →加入硅錠，加入細(xì)化劑，高溫熔化一個(gè)小時(shí)→加入固體料降溫→ 加入鎂錠→攪拌10-20分鐘→取樣分析→精煉30分鐘→ 扒渣→靜置20-30分鐘組織鑄造。

2.2 A356.2鋁合金爐前生產(chǎn)工藝條件

電解鋁液溫度：780℃-820℃;熔爐升溫條件：天然氣升溫;熔煉爐容積：30噸;精煉劑用量：2-2.5kg/t-Al;硅錠熔化溫度：770℃;硅錠熔化時(shí)間：1h。鎂錠熔化溫度：740℃;細(xì)化劑熔化溫度770℃;鋁液靜置時(shí)間：20-30min;精煉氣體：氮?dú)?氮?dú)鈮毫Γ?.25Mpa;2.3配料工藝控制

鋁液抬包入料時(shí)操作要緩慢、平穩(wěn)，防止高溫原鋁濺出傷人。添加輔材時(shí)要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格計(jì)算。

1） 硅的配入方法

根據(jù)爐料計(jì)算保溫爐添加金屬硅總量，浸泡時(shí)間不少于60分鐘。硅總量盡量取配料值上限，如成份超標(biāo)，可入原鋁液沖淡，以減少浸泡時(shí)間。 倒入爐內(nèi)的鋁量為m1，硅含量為a1，爐內(nèi)剩余鋁量為m2，硅含量為a2，加入的廢料量為m3，硅含量為a3，配成的硅含量為a，配入的鋁-硅合金含硅量a4，則應(yīng)加入的中間合金量為：

W1=[a（m1 +m2 +m3）-m1a1-m2a2-m3a3]/（a4-a）

2）鎂的配入方法

倒入爐內(nèi)的鋁量為m1，鎂含量為b1，爐內(nèi)剩余鋁量為m2，鎂含量為b2，加入廢料鋁含量為m3，鎂含量為b3，應(yīng)配成的合金鎂含量為b，實(shí)際配入的鎂錠量應(yīng)考慮10～15%的燒損。則計(jì)算加入的鎂錠含量為：

W2=[b（m1 +m2 +m3）-m1b1-m2b2-m3b3]/（100-b）

3）根據(jù)生產(chǎn)情況及時(shí)與電解廠溝通來(lái)料時(shí)間，單包取樣分析鐵元素是否與排包單含量相符，單包鐵含量要求小于0.09%。

4）鋁液細(xì)化處理通常用AL-40Ti-B合金。AL-40Ti-B合金是靠 TiB2 細(xì)化α（AL）。細(xì)化主要是使共晶硅形態(tài)變成纖維狀或接近于小粒狀，同時(shí)共晶硅得到細(xì)化。本車間每噸鋁加入2.5 kg AL-40Ti-B合金進(jìn)行細(xì)化。

3 爐內(nèi)除雜及鋁灰處理

A356.2合金鋁液在熔煉過(guò)程中，是不斷產(chǎn)生夾雜物和含氣量的過(guò)程，也是不斷除渣和除氣的過(guò)程，所以必須采用精煉及除渣工序，保證鋁液內(nèi)部質(zhì)量。

3.1對(duì)鋁液進(jìn)行精煉過(guò)程，就是除渣和除氣過(guò)程。在精煉時(shí)，精煉劑中所含成分的化合物不應(yīng)與A356合金中的元素起反應(yīng)，且不溶解在鋁液中。A356.2鋁合金在熔煉過(guò)程中，利用6#無(wú)縫精煉管以每噸鋁加2-2.5kg精煉劑，靠0.25Mpa高純氮?dú)獍丫珶拕┓蹏姷戒X液中，精煉20～30分鐘，排氣管在熔煉爐內(nèi)，前后、左右往復(fù)平穩(wěn)移動(dòng)并不留死區(qū)，精煉溫度730℃～760℃。精煉劑能把鋁液中的渣和氣帶出液面。精煉劑中有Na3ALF6或K3ALF6有強(qiáng)烈吸附氧化物的能力，可以把渣帶到液面，另外還有氟硅酸鈉（或氟硅酸鉀）， 它可以與AL203 和AL反應(yīng)后生成的ALCL3 和 C2CL4 均為氣態(tài)，不溶于鋁合金液，都起精煉作用，鋁液中的渣和氣，都隨這兩種氣泡帶到液面，達(dá)到精煉的目的。

3.2精煉后進(jìn)行除渣操作，在鋁液表面撒入清渣劑。清渣劑主要是除掉熔煉過(guò)程中鋁液表面上的渣，使渣液分離，將鋁液表面的渣扒出爐外。然后人工進(jìn)行扒渣操作，達(dá)到鋁液清渣的目的。

3.3人工扒出的鋁渣中還含有大約10%的鋁。在鋁渣進(jìn)行統(tǒng)一回收前，必須進(jìn)行鋁灰搓灰工作，把灰與鋁進(jìn)行二次分離處理。

1）搓灰機(jī)開(kāi)機(jī)前必須檢查冷卻水的水量是否足夠，檢查冷灰機(jī)內(nèi)部是否有水，檢查設(shè)備各部位是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

2）每次搓灰前必須把攪拌掌放到鍋底（底鍋距離攪拌掌尺寸為1.5㎝），把鍋門(mén)關(guān)好，然后起動(dòng)攪拌掌，最好是利用自動(dòng)正反轉(zhuǎn)攪拌。每次搓灰前檢查流鋁水口必須通暢，嚴(yán)禁鍋內(nèi)鋁灰過(guò)量溢出。

3）鋁灰溫度過(guò)高時(shí)應(yīng)加冷灰和打渣劑。操作過(guò)程中，禁止亂調(diào)攪拌掌的轉(zhuǎn)速，禁止任意停止攪拌。

4）冷灰球磨篩選機(jī)在使用之前先啟動(dòng)噴淋塔除塵風(fēng)機(jī)，打開(kāi)并檢查冷卻水是否正常，篩灰機(jī)出灰口準(zhǔn)備好盛灰斗或套好袋子。當(dāng)中途盛灰斗裝滿要換灰斗時(shí)，應(yīng)先停止冷灰機(jī)旋轉(zhuǎn)（不能停冷卻水）后停止篩灰機(jī)旋轉(zhuǎn)并換好灰斗，然后應(yīng)先開(kāi)篩灰機(jī)，后開(kāi)冷灰機(jī)。

5）當(dāng)聽(tīng)到冷灰機(jī)的壓輥落下時(shí)發(fā)出當(dāng)當(dāng)?shù)穆曇魰r(shí)，說(shuō)明冷灰機(jī)內(nèi)已無(wú)鋁灰，這時(shí)可以停止冷灰機(jī)的旋轉(zhuǎn)，但不能馬上停冷卻水和篩灰機(jī)，冷卻水要在停止冷灰機(jī)旋轉(zhuǎn)后10分鐘后停止，當(dāng)篩灰機(jī)不再出灰時(shí)方可停止篩灰機(jī)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)關(guān)閉除塵風(fēng)機(jī)，此時(shí)冷灰機(jī)操作完成。

4 成份取樣分析

配料結(jié)束后，利用專用工具進(jìn)行鋁液化驗(yàn)取樣。取樣要有代表性，取樣前應(yīng)充分?jǐn)嚢枰跃鶆蚱涑煞?。取樣前?yīng)控制熔體溫度控制在730℃～760℃。取樣部位應(yīng)是熔煉爐內(nèi)中部最深部位的二分之一處。根據(jù)爐前分析結(jié)果進(jìn)行成分調(diào)整，補(bǔ)料（過(guò)磅并記錄）或沖淡后，再取樣進(jìn)行爐后化驗(yàn)，合格后靜置20～25分鐘放水鑄造。

結(jié)束語(yǔ)

我公司通過(guò)多年生產(chǎn)實(shí)踐，在爐前A356.2鋁合金熔煉工藝中進(jìn)行了多方探索，對(duì)熔煉時(shí)間、溫度控制，輔料加入進(jìn)行了工藝優(yōu)化。所生產(chǎn)的A356.2鋁合圓鑄棒得到了用戶的認(rèn)可，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]《鋁合金鑄造生產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》內(nèi)部文件.

作者簡(jiǎn)介：

張新奎（1975-），男，鋁冶煉工程師。