熔铸工艺流程图

. 铸轧、铸造的相关知识铸轧、铸造的相关知识 肖立隆（晟通技术总顾问）肖立隆（晟通技术总顾问） 1 1 熔铸工艺流程图熔铸工艺流程图 电解铝液 铝锭（含废料、中间合金等）熔化扒渣调温调成分 其他固态金属 取样分析精炼转炉调温 精炼静置在线精炼变质过滤 取成品样分析 铸轧或铸造表面检查低倍检查或探伤均火 锯切机加检查成品交货 2 2 炉子准备炉子准备 烘炉 烘炉曲线 升温过程中不损害炉子寿命 . . 3 3 炉料要求和加料顺序炉料要求和加料顺序 炉料要求 无吸水，无油污 加料顺序废料中间合金铝锭化平后 铜、锌等镁添加剂取样 4 4 熔化熔化 QTM 20 C 1dT LC 2 dT TM T C 1固体比热0.215 卡/克 0C ； C 2液体比热0.198 卡/克 0C L熔化潜热94.6 卡/克0C 黑度0.2 5 5 熔化时的增气反应熔化时的增气反应 铝和水发生反应 2Al3H 2OAl2O36[H] 火焰炉燃烧时发反应 C mHnO2 COCO2H2O 6 6 熔体中氢的平衡溶解度熔体中氢的平衡溶解度 SKP H2 . . 7 7 影响熔体含气量的因素影响熔体含气量的因素 1 合金元素影响 V MeO / V Me ＞ 1＜1 1 α 氧化铝膜密度 3.47 克/㎝3，致密，可防止继续氧化 γ 氧化铝膜表面疏松，存在φ5010010-10m 的小孔，在熔炼温度下含有 12的水分； 在 9000C 以上时，γ完全变成α氧化铝，密度增到 3.97 克/㎝3，体积收缩 13，氧化铝易被搅入铝液中。 2 熔体温度影响 3 熔体停留时间影响 4 空气湿度影响 8 8 熔化时的造渣反应熔化时的造渣反应 有关化学元素的氧化物生成自由能 . . 几种氧化物和熔融铝可能发生的化学反应式 3SiO 2 4Al 2Al 2O3 3Si 3FeO 2Al Al 2O3 3Fe Cr 2O3 2Al Al 2O3 2Cr SiO 2 2Mg 2MgO Si 9 9 电解铝液的情况电解铝液的情况 温度高9009300C 炉内停留时间长24 小时以上 含气量高，氧化夹渣多，结晶核心钝化 1010 调成分调温调成分调温 1） 加入废料、中间合金、铝锭； 2） 加入铜、锌等其他金属 3） 加入镁和其他添加剂； 4） 快速升温 5 取样分析 1111 精炼精炼 基本原理 1） 吸附净化依靠精炼剂产生的吸附作用达到去氧化夹杂和气体的目的。 Ⅰ 惰性气体吹洗 Ⅱ 活性气体（氯气）吹洗 Cl 2 2H 2HCl↑ 3Cl 2 2Al 2AlCl 3↑ Ⅲ 混合气体（惰性气体 氯气、惰性气体 氯气 一氧化碳）吹洗刷 2Al 2O3 6Cl 2 4AlCl 3 3O 2 3O 2 6CO 6CO 2 Ⅳ 熔剂法 . . 30NCal 47KCl 23Na 3AlF6（高镁合金除外） 60（KClMgCl 2） 40CaF2（用于高镁合金） 其中一部分可能发生如下反应 3KCl Al AlCl 3↑ K 3NaCl Al AlCl 3↑ 3Na 2Na 3AlF6 4Al 2O3 3Na 2OAl2O34AlF3↑ Ⅴ 四氯化碳精炼（将预热好的泡沫轻质砖浸泡在 CCl 4 中） 3CCl 4 4Al 4AlCl 3↑ 3C CCl 4 4H 4HCl↑ C 2）非吸附法 真空去气、静态真空去气、静态真空加电磁搅拌去气、动态真空去气 1212 精炼操作精炼操作 1 精炼温度铸造（或铸轧）温度100C 左右 2 精炼时间820 分钟（气体精炼） 3 熔剂精炼56 千克/吨 4 静置时间1530 分钟 1313 精炼须注意的几个问题精炼须注意的几个问题 1）工具预热 5 分钟以上； 2）熔剂、通气管道不得吸潮 3）惰性气体中的水汽和氧含量≤20ppm； 4）通气掀起浪高在 50 ㎜左右 1414 泡沫陶瓷过滤等泡沫陶瓷过滤等 . . 泡沫陶瓷过滤原理 η（C i－C0）/C01－exp－K0L/Um C i熔体中夹杂物的初始浓度 C 0过滤后熔体中夹杂物的浓度 η过滤效率 K 0动力学参数系数 Um过滤速度 L过滤器厚度 不同流速对夹杂物流向的影响 1515 炉外在线精炼炉外在线精炼 SNIF 法 1616 气体分析气体分析 . . 测氢原理图 1气体减压阀 2干燥气体装置 3稳压调节阀 4转子流量计 5压力表 6热导池参化电池 7六通阀 8分子筛 9热导池气体检测电池 10记录仪 11氮气减压阀 12针形阀 13转子流量计 14三通阀 15探头 16循环泵 17采样管 18熔融铝 1717 结晶与变质结晶与变质 结晶过程形核长大结晶完成 决定晶粒大小的因素晶核数量、晶粒长大速度 1818 晶核的形成晶核的形成均质形核（自发形核） 形核能 . . 自发形核的条件 亚稳流体（处于过冷状态下的铝熔体） 能量起伏 面自由能升高，恒为正 体自由能降低,为负值 ΔG≤ΔG* 成分起伏 依靠自发形核结晶的晶粒 非均质形核 在结晶器壁上形成球冠状核心 球冠核形成能 ΔG*16Πω s 2γ sf/3Δg 2f（m） F（m）（2COSθ） （1－COSθ） 19 19 添加外来核心添加外来核心 . . 添加细化剂采用电磁振荡、超声波振荡、机械振动击碎枝晶，成为核心 变质剂细化 铝合金常用变质剂有AlTi AlZr AlTiB AlTiBRe 铸轧生产中最常用的变质剂为 Al50.15Ti.10.07B TiAl 3 呈块状，尺寸在 9－125μm 之间，要求尺寸在 2027.5μm 之间的多 TiB 2 团块尺寸在 7.5μm 以下，均匀分布。 变质处理工艺 添加时熔体温度70550C 添加后熔体停留时间＜30 分钟 添加位置一般在过滤前加入 变质剂添加机构 2020 双辊铸轧双辊铸轧 双辊铸轧形式底注式、倾斜式、水平式 . . 底 注 式 倾 斜 式 . . 水 平 式 2121 铸轧基础知识铸轧基础知识 铸轧区分为三区 L 1 冷却区 L 2 结晶区 L 3 轧制区 铸轧区 L L L 2 L 3（超型铸轧机一般为 6075mm） 铸轧温度 （6957050C） 、铸轧速度、