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： 2Al+3H 2O=Al2O3+6[H] 火焰炉燃烧时发反应： C mHn+O2 CO+CO2+H2O 6 6 熔体中氢的平衡溶解度：熔体中氢的平衡溶解度： S=KP 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φ50—100×10-10m 的小孔，在熔炼温度下含有 1—2%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：900——9300C 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： . . 30%NCal + 47%KCl + 23%Na 3AlF6（高镁合金除外） 60%（KCl+MgCl 2） + 40%CaF2（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 2O·Al2O3+4AlF3↑ 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：8—20 分钟（气体精炼） 3) 熔剂精炼：5—6 千克/吨 4) 静置时间：15—30 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）/C0=1－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 2)·f（m） F（m）=（2+COSθ） （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：Al—Ti Al—Zr Al—Ti—B Al—Ti—B—Re 铸轧生产中最常用的变质剂为 Al+(5±0.15)%Ti+(.1±0.07)%B TiAl 3 呈块状，尺寸在 9－125μm 之间，要求尺寸在 20—27.5μm 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：705±50C 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 60——75mm） 铸轧温度： （695——7050C） 、铸轧速度、