探究鋁合金熔煉工藝與質(zhì)量控制

張海平

摘?要：鋁合金熔煉是鋁合金鑄軋質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響著鋁合金鑄軋板的冶金組織和力學(xué)性能。本文介紹了鋁合金熔煉工藝，提出了鋁合金熔煉質(zhì)量控制措施，期望對提高鋁合金鑄軋生產(chǎn)水平有所幫助。

關(guān)鍵詞：鋁合金;熔煉工藝;質(zhì)量控制

鋁合金鑄軋板是一種非常重要金屬材料，在鋁合金鑄軋生產(chǎn)中，受熔煉環(huán)節(jié)控制不過關(guān)的影響，易出現(xiàn)鋁合金鑄軋板夾渣孔洞、晶粒度粗大及軋制成板帶箔成品出現(xiàn)針孔等質(zhì)量問題，降低鋁合金鑄軋板的力學(xué)性能和物理性能。為提高鋁合金鑄軋板質(zhì)量，必須加強(qiáng)對鋁合金熔煉工藝的質(zhì)量控制，持續(xù)優(yōu)化熔煉工藝流程，有效規(guī)避鋁合金鑄軋板質(zhì)量缺陷。

1鋁合金熔煉工藝

1.1準(zhǔn)備工作

對爐料進(jìn)行吹干、預(yù)熱，保證爐料干凈，不含油污、水分等雜質(zhì);回爐料要重熔精煉，控制新舊爐料的比重，回爐料不得超過40%;控制配料重量，考慮到配料在除氣、排渣、變質(zhì)過程中的損耗，適當(dāng)增加爐料質(zhì)量[1];清理干凈熔煉設(shè)備，避免雜質(zhì)影響鋁合金熔煉質(zhì)量;對熔煉爐爐體進(jìn)行烘爐，之后再將爐料投入熔煉爐內(nèi)，避免水蒸氣的影響;準(zhǔn)備好覆蓋劑、精煉劑和添加劑。

1.2熔煉操作

在熔煉爐內(nèi)依次加入合金錠、回爐料、中間合金、各種添加劑;控制熔煉溫度，制成高質(zhì)量的合金液;采用氬氣加精煉劑的方式將精煉劑通過精煉管加入到合金液中，進(jìn)行網(wǎng)狀精煉，對爐內(nèi)各個(gè)地方精煉到位，不留死角;可加入適量鈦劑細(xì)化晶粒，提高鋁液質(zhì)量。

1.3二次精煉

鋁合金熔煉要采用氬氣氣進(jìn)行二次精煉，以去除鋁液中的氣體和非金屬氧化物;在鋁液底部輸入氬氣，因氬氣是惰性氣體，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以可快速吸附鋁液中的氫氣和非金屬雜質(zhì)，使其浮出鋁液表面;去除氣體和雜質(zhì)后，用氬氣精煉機(jī)進(jìn)行精煉。主要去除鋁合金熔體中的氫氣。

2鋁合金熔煉的質(zhì)量控制措施

2.1合理配比熔煉材料

2.1.1精煉劑重量控制。鋁合金材料一般在高溫750℃的條件下進(jìn)行熔煉，不同的化學(xué)元素會生成一定的氧化物或雜質(zhì)，出現(xiàn)熔煉材料損耗。如，鋁元素的燒損率為1.0-1.5%，鋅元素的燒損率為1-3%，鎂元素的燒損率為2-4%，銅元素的燒損率為0.5-1.5%。根據(jù)熔煉材料中各種化學(xué)元素的燒損率，計(jì)算出鋁合金材料的燒損率為2-4%，據(jù)此確定精煉劑的添加量，即為鋁合金材料燒損質(zhì)量的10-15%，以保證鋁液質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2.1.2爐料比例控制?；貭t料分為一級、二級、三級，其中一級回爐料是指鑄軋板頭、，可直接用于回爐熔化的材料。二級回爐料是指在經(jīng)過后道工序軋制，厚度一般在0.32mm以上的鋁板，三級廢料一般為厚度≤0.32mm的鋁板。為保證鋁液質(zhì)量，使鋁合金熔煉成本得到合理控制，應(yīng)將原材料控制在60-80%，回爐料控制在20-40%，且回爐料必須均為一級料[3]，。二級廢料控制在10-20%，三級廢料控制在5%-10%。

2.2嚴(yán)格控制鋁液化學(xué)成分

不同類型的鋁合金，其化學(xué)成分、物理性能和力學(xué)性能存在著較大差異。所以，為保證鋁合金熔煉質(zhì)量，必須根據(jù)國標(biāo)對鋁液化學(xué)元素含量進(jìn)行控制。在熔煉后，采用光譜分析儀分析鋁液中化學(xué)成分的含量，隨機(jī)選取3個(gè)檢測樣本進(jìn)行檢測，計(jì)算平均值。將實(shí)測值與國標(biāo)要求含量進(jìn)行對比，若實(shí)測值超出國標(biāo)規(guī)定范圍，則要重新調(diào)配。

2.3控制熔液含氫量

在鋁合金熔煉中，若熔液中氫含量超標(biāo)，則會使鋁合金降低氣密性和機(jī)械性能。為解決這一問題，必須嚴(yán)格控制熔液中的含氫量。具體控制措施如下：按照熔煉工藝要求檢查爐料配比和質(zhì)量;采用被覆劑對鐵質(zhì)熔煉工具進(jìn)行處理;控制熔煉溫度，避免因溫度過高導(dǎo)致熔液吸氣。在加入精煉劑之前，要對精煉劑進(jìn)行充分干燥;在鋁液中加入惰性氣體，析出氫氣，降低氫含量。常用惰性氣體包括氮?dú)夂蜌鍤?，根?jù)實(shí)驗(yàn)研究顯示，單一采用氬氣可有效去除氫氣，降低鋁合金熔液的密度值，但與此同時(shí)會增加25%以上的除氣成本。所以，在綜合考慮熔煉成本、除氣效率、密度比值等因素的情況下，可采用70%氮?dú)?30%氬氣，將鋁合金熔液的密度值控制在2.5以內(nèi)。

2.4控制熔煉常見質(zhì)量缺陷

2.4.1針孔缺陷控制。在鋁合金熔煉中，如果出現(xiàn)熔煉工具烘烤不充分、熔煉時(shí)間過長、精煉工藝不到位、精煉環(huán)境濕度過高等問題，則會導(dǎo)致鋁合金針孔缺陷。在針孔缺陷的防控中，可采取以下措施：徹底烘干熔煉工具;適當(dāng)縮短熔煉時(shí)間，保證熔煉工具在短時(shí)間內(nèi)快速均勻受熱;熔液變質(zhì)后要靜置15min，再進(jìn)行澆鑄。

2.4.2氧化夾渣缺陷控制。在鋁合金熔煉中，如果出現(xiàn)回爐料比例過大、爐料質(zhì)量不高、熔渣殘余、變質(zhì)后靜置時(shí)間不足等問題，則會使熔液中含有氧化夾渣，降低鋁合金質(zhì)量。在氧化夾渣缺陷的防控中，可采取以下措施：對爐料進(jìn)行吹砂，徹底除氫，排除雜質(zhì);控制熔液變質(zhì)后的靜置時(shí)間，直到熔渣浮出熔液表面或下沉到熔液最底部為止。

2.4.3縮孔缺陷控制。在鋁合金熔煉中，如果出現(xiàn)合金晶粒過大、澆鑄溫度過高、澆鑄工藝設(shè)計(jì)不合理等問題，則會導(dǎo)致鋁合金出現(xiàn)縮孔缺陷。為控制這一質(zhì)量缺陷，可采取以下措施：控制熔煉中鋁液的溫度;盡量采用較低的澆鑄溫度;降低鋁液中的雜質(zhì)含量，提高鋁液流動性。

3結(jié)論

綜上所述，鋁合金鑄軋生產(chǎn)要加強(qiáng)熔煉工藝環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控，通過合理配比熔煉材料，加強(qiáng)鋁熔液化學(xué)成分檢測，以及有效去除熔液中氫氣，進(jìn)而消除鋁合金熔煉過程中常見的針孔、氧化夾渣、縮孔等質(zhì)量缺陷。同時(shí)，在鋁合金熔煉質(zhì)量控制中，還要充分考慮質(zhì)量控制成本，處理好質(zhì)量與成本之間的關(guān)系，優(yōu)化當(dāng)前的質(zhì)量控制措施，提高鋁合金熔煉工藝環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理效益。

參考文獻(xiàn)

[1]趙一栗，吳志軍.鋁合金熔煉工藝與質(zhì)量控制[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（3）：82-83.

[2]劉芎杉，李志娟，王維軍，畢慧芝，高瓊蓮.鋁及鋁合金熔煉用氮?dú)赓|(zhì)量控制[J].中國金屬通報(bào)，2014（9）：124-125.

[3]陳友興.淺談新形勢下鋁合金焊接質(zhì)量體系的建立[J].世界有色金屬，2020（1）：41-42.