熔煉工藝基本知識的講解

1、 熔煉基本知識的講解工藝操作規(guī)程：配料裝爐熔鑄扒渣靜置扒渣精煉合金化鑄造鋸切交付熔煉精煉炒灰概述 一、熔煉目的 熔煉的基本目的是，制造出化學(xué)成分符合要求，并且熔體純潔度高的合金，為鑄成各種形狀的鑄錠創(chuàng)造有利條件具體說來有：(1) 為了獲得化學(xué)成分均勻并且符合要求的合金 合金材料的組織和性能，除了工藝條件的影響而外，首先要靠化學(xué)成分來保證。如果某一成分或雜質(zhì)旦超出標(biāo)準(zhǔn)，就要按化學(xué)成分廢品處理，造成很大的損失。很明顯，控制好合金成分有著重要的意義，同時(shí)在合金成分范圍內(nèi)調(diào)整好一些元素的含量，可以大大減少鑄造的裂紋廢品。(2) 通過精煉以獲得純潔度高的合金熔體 冶煉廠供應(yīng)的電解鋁液或者回爐的廢料，往往

2、含有雜質(zhì)、氣體、氧化夾渣物，必須通過熔煉過程，藉助物理的或化學(xué)的精煉作用，以排除這些雜質(zhì)、氣體、氧化物等，以提高熔體金屬的純潔度。(3) 除上述目的外，熔鑄車間還有將回收的廢料復(fù)化的任務(wù)這些回收的廢料往往由于管理不嚴(yán)被混雜，成分不清，或者被油等雜物污染、或者是碎屑不能直接用于成品合金的生產(chǎn)，必須藉助熔煉過程（雙室爐）以獲得準(zhǔn)確的化學(xué)成分，并鑄成適用于再次入爐的鑄錠。2、 熔煉爐的準(zhǔn)備 為保證金屬和合金的鑄錠質(zhì)量，并且要做到安全生產(chǎn)，事先對熔煉爐必需做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作這些工作包括烘爐，洗爐及清爐。 1 烘爐 凡新修或中修過的爐子，在進(jìn)行生產(chǎn)前需要烘爐，以便清除爐中的濕氣。 2 洗爐 實(shí)際生產(chǎn)中住往

3、需要用一臺爐子熔煉多種合金，由一種含金改為生產(chǎn)另一種合金時(shí)往往需要洗爐。 洗爐的目的 洗爐就是將殘留在熔池內(nèi)各處的金屬和爐渣清除出爐外，以免污染另一種合金，確保產(chǎn)品的化學(xué)成分。另外對新修的爐子，可減少非金屬夾雜物。 洗爐原則 1) 新修，中修和大修后的爐子生產(chǎn)前應(yīng)進(jìn)行洗爐； 2) 長期停歇的爐子可以根據(jù)爐內(nèi)清潔情況和要熔化的合金制品來決定是否需要冼爐； 3) 前一爐的合金元素為后一爐的雜質(zhì)時(shí)應(yīng)該洗爐； 4) 由雜質(zhì)高的合金轉(zhuǎn)換熔煉純度高的合金時(shí)需要洗爐 洗爐時(shí)用料原則 1) 向高純度和特殊合金轉(zhuǎn)換時(shí)，必須用100的原鋁或者鋁錠； 2) 新爐開爐，一般合金轉(zhuǎn)換時(shí)，可采用原鋁錠或純鋁的一級廢料；

4、3) 中修或長期停爐后，如單純?yōu)榍逑礌t內(nèi)臟物，可用純鋁或一級廢料進(jìn)行； 4) 洗爐時(shí)洗爐料用量不得少于爐子容量的40。 洗爐時(shí)的要求 1) 裝洗爐料前和洗爐后都必須放干，大清爐； 2) 洗爐時(shí)的熔體溫度控制在800-850，在達(dá)到此溫度時(shí)，應(yīng)徹底攪拌熔體，其次數(shù)不少于三次，每次攪拌間隔時(shí)間半小時(shí)。 3 清爐 清爐就是將爐內(nèi)殘存的結(jié)渣徹底清除爐外。每當(dāng)金屬出爐后，都要進(jìn)行一次清爐當(dāng)合金轉(zhuǎn)換，一般制品連續(xù)生產(chǎn)5-15爐，特殊制品每生產(chǎn)一爐，都要進(jìn)行大清爐。大清爐時(shí)，應(yīng)先均勻向爐內(nèi)撒入一層粉狀熔劑，并將爐膛溫度升至800以上，然后用三角鏟將爐內(nèi)各處殘存的結(jié)渣徹底清除。 3、 熔煉工藝流程和操作 熔煉

5、時(shí)要控制好合金成分，除了采用措施控制燒損以外，還要做好幾項(xiàng)工作，原材料的檢查，合理的加料順序，做好爐前的成分分析和調(diào)整等。 1. 檢查原材料 爐料配到熔煉加料點(diǎn)，由于配料計(jì)算，稱重及吊運(yùn)等都可能發(fā)生差錯，甚至還可能出現(xiàn) 缺料或多料的情況。如果不進(jìn)行檢查，就可能使合金元素的含量超出或低于控制成分所要求的范圍，甚至造成整爐的化學(xué)成分不符的廢品。因此對原材料的檢查這一工作是熔煉生產(chǎn)時(shí) 的重要工序之一。 1) 清潔無腐蝕 所配入的原材料要求表面清潔無腐蝕，爐料要做到三無(無灰， 無油污、無水)，否則將會影響合金熔體的純潔度。 2) 成分符合要求 如果原材料的成分不符合要求，就會直接影響合金成分的控制為

6、此： 對于無印記、或印記不清的爐料，在未確定成分前嚴(yán)禁入爐； 對于中間合金應(yīng)有成分分析單，或標(biāo)明爐號熔次，否則不準(zhǔn)入爐； 另外，加工方法和材料的供應(yīng)狀態(tài)不同，對成分的要求也就不同。 3) 重量要準(zhǔn)確 原材料的重量準(zhǔn)確與否，不但影響合金的成分，而且影響鑄錠的尺寸。因此在檢查原材料時(shí)對這一工作也不可忽視。 2 裝爐 熔煉時(shí)裝入爐料的順序和方法不僅關(guān)系到熔煉的時(shí)間，金屬的燒損，熱能消耗還會影響到金屬熔體的質(zhì)量和爐子的使用壽命。 1) 裝爐料順序應(yīng)合理 正確的裝料要根據(jù)所加入爐料性質(zhì)與狀態(tài)而定，而且還應(yīng)考慮到熔化速度快，燒損少，以及化學(xué)成分的控制。 通常，裝料順序可按下述原則進(jìn)行。 裝爐時(shí)，先裝小塊或

7、薄板廢料，鋁錠和大塊料裝在中間，最后裝中間合金。熔點(diǎn)低的中間合金裝在下層，高熔點(diǎn)的中間合金裝在最上層，所裝入的爐料應(yīng)當(dāng)在爐膛中均勻分布，防止偏重。 小塊或薄板料裝在下層，這樣可減少燒損，同時(shí)還可保護(hù)爐底免受大塊料的直接沖擊。有的中間合金熔點(diǎn)高，如A1-Ni和A1-Mn合金的熔點(diǎn)為750-800，裝在上層，由于爐內(nèi)上部溫度高容易熔化，也有充分的時(shí)間擴(kuò)散，使中間合金分布均勻，則有利于熔體的成分控制。 爐料裝平，各處熔化速度相差不多這樣可以防止偏重時(shí)造成的局部金屬過熱。 爐料應(yīng)盡量一次入爐，多次加料會增加非金屬夾雜物及含氣量。 2) 特殊制品(重要制品)的爐料除上述的裝爐要求外，在裝爐前必須向爐內(nèi)撒

8、一定量的粉狀熔劑，這可提高爐體的純潔度，也可減少燒損。 3 熔化 爐料裝完后即可升溫度熔化熔化是從固態(tài)轉(zhuǎn)度為液態(tài)的過程。這一過程的好壞，對產(chǎn)品質(zhì)量有重大影響。 1) 覆蓋劑（我公司沒有） 熔化過程中隨著爐料溫度的升高，特別是當(dāng)爐料上部熔化以后，金屬外層表面所復(fù)蓋的氧化膜很容易破裂，將逐漸失去保護(hù)作用。氣體在這時(shí)候很容易侵入，造成內(nèi)部金屬的進(jìn)一步氧化。并且已熔化的液滴或液流要向爐底流動，當(dāng)液滴或液流進(jìn)入底部匯集起來的液體中時(shí)，其表面的氧化膜就會混入熔體中。所以為了防止金屬進(jìn)一步氧化和減少進(jìn)入熔體中的氧化膜，在爐料軟化下塌時(shí)，應(yīng)適當(dāng)向金屬表面撇上一層粉狀熔劑覆蓋。這樣也可以減少熔化過程中的金屬吸氣

9、。覆蓋劑用量為爐料量的0.4-0.6%。 2) 加鋅 當(dāng)爐料熔化一部份以后，即可向液體中均勻加入鋅錠，以熔池中的熔體剛好能淹沒鋅錠為宜。 3) 攪動熔體 熔化過程中應(yīng)注意防止熔體過熱。爐內(nèi)的金屬熔化，主要是靠火焰的輻射及爐壁傳熱，在上層爐料熔化后，下層爐料的受熱主要靠上層高溫爐料通過傳導(dǎo)方式進(jìn)行，此時(shí)熱量由上層傳遞到下層進(jìn)行的特別慢。此時(shí)上層金屬在高溫度下容易產(chǎn)生局部過熱。當(dāng)爐料化平之后，應(yīng)適當(dāng)攪動熔休，以使熔池里各處溫度均勻，同時(shí)也利于加速熔化。4. 扒渣與攪拌 當(dāng)爐料在熔池里已充分熔化，并且熔體溫度達(dá)到熔煉溫度時(shí)，即可扒除熔體表面漂浮的大量氧化渣。 1)扒渣 扒渣前應(yīng)先向熔體上均勻撤入粉狀

10、熔劑，使渣沖與金屬分離，有利于扒渣，可以少帶出金屬。（為什么我公司不使用打渣劑？僅僅是污染的原因？） 扒渣操作要求平穩(wěn)，防止渣滓卷入熔體內(nèi)；扒渣要徹底，因浮渣的存在會增加熔體的含氣量，并弄臟金屬。 2) 加鎂 扒渣后便可向熔體內(nèi)加入鎂錠，同時(shí)要用2#粉狀熔劑進(jìn)行覆蓋，以防鎂的燒損。添加鎂錠的鋁液溫度控制應(yīng)在750-755之間，溫度低鎂錠吸收不良，鋁液因加入鎂錠不在升溫，導(dǎo)致鋁液溫度過低。溫度高則造成鎂錠燃燒，燒損過大。添加鎂錠是注意，計(jì)算出鎂錠的重量后，預(yù)留500-1000KG作為第二次加入。 3) 攪拌 在取樣之前，以及在補(bǔ)料后，都應(yīng)當(dāng)及時(shí)地進(jìn)行攪拌。其目的在于使合金成分均勻分布和熔體溫度趨

11、于一致。這看來似乎是一種極簡單的操作，但是在工藝過程中是很重要的工序。它關(guān)系到合金成分是否能獲得準(zhǔn)確的控制。 一些比重較大的合金元素容易沉底，另外合金元素的加入不可能絕對均勻，這就造成了熔體上下層之間，爐內(nèi)各區(qū)域之間合金元素的分布不均勻。如果攪拌不徹底(沒有保證足夠長的時(shí)間和消滅死角)，容易造成熔體化學(xué)成分不均勻。就是取樣成分不具有代表性，結(jié)果就是造成誤導(dǎo)，導(dǎo)致后續(xù)生產(chǎn)出現(xiàn)一系列成分問題，且原因查找困難。 攪拌應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)進(jìn)行，不應(yīng)激起太大的波浪，以減少氧化夾雜卷入熔體中的機(jī)率。5 調(diào)整成分 在熔煉過程中，由于各種原因可能會使合金成分發(fā)生改變，這種改變可能使熔體的真實(shí)成分與配料計(jì)算值發(fā)生較大的偏差

12、。因而須在爐料熔化后，取樣進(jìn)行快速分析，以便根據(jù)分析結(jié)果確定是否需要調(diào)整成分。1) 取樣熔體溶化經(jīng)充分?jǐn)嚢柚笠M(jìn)行取樣預(yù)分析，確定熔體中雜質(zhì)元素未超出控制要求。取樣時(shí)的爐內(nèi)熔體溫度不應(yīng)低于熔煉溫度中限。（取樣溫度要在730以上）取樣部位要有代表性，一般在二分之一熔體的中心部位取兩組試樣取樣前試樣勺要進(jìn)行預(yù)熱。2） 添加合金添加合金要注意的幾點(diǎn)：1、鋁液溫度適合（740-745） 2、注意添加合金干燥、清潔、無水分、油污、泥土、霜雪等雜物。 3、注意添加合金的種類準(zhǔn)確，不要混淆誤加。 4、注意重量的核對無誤。 3) 成分調(diào)整（成分調(diào)整的公式是什么？） 當(dāng)分析結(jié)果和要求成分不相符時(shí)，就應(yīng)調(diào)整成分

13、-補(bǔ)料，或沖淡。 調(diào)整成分是為了保證合金的化學(xué)成分在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，避免由于主要的合金成分超出內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)范圍而降低合金的工藝性能和最終制品性能。調(diào)整組元及雜質(zhì)的配比，也可以改善合金的鑄造性能。 補(bǔ)料 分析結(jié)果低于合金要求的化學(xué)成分時(shí)就需要補(bǔ)料。 沖淡分析結(jié)果高于標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)成分上限時(shí)就需要沖淡。配料加入量： Q（kg）=（A-B）÷（C-A）×W 式中：Q需要配入的中間合金或金屬添加劑的重量 A要求達(dá)到的某元素含量百分比 B原鋁液與重熔用鋁錠中該元素的百分比 C配料用中間合金或金屬添加劑中該元素的百分比 W原鋁液重量（包括重熔用鋁錠） 為防止配料化學(xué)成分出現(xiàn)偏差，在配料計(jì)算時(shí)不

14、允許按成分要求的上限下限配料，一般按中限配料，易燃、易燒損的原料可按中上限計(jì)算配料。 調(diào)整成分時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 若發(fā)現(xiàn)分析結(jié)果與實(shí)際相差太大，或有些值得懷疑之處，則應(yīng)分析產(chǎn)生偏差的原因，如不加分析就進(jìn)行補(bǔ)料，則會造成大量的成爐化學(xué)成分不符廢品。因此沖淡補(bǔ)料不僅僅是一個(gè)計(jì)算過程，而且還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。a 試樣有無代表性取樣是否準(zhǔn)確，能否有代表性，對合金成分的控制有直接的影響要做到取樣準(zhǔn)確，而且有代表性，必須注意取樣時(shí)熔體的溫度和取樣的部位。試樣無代表性是因?yàn)?，某些元素比重較大，溶解擴(kuò)散速度慢，或易于偏析分層故取樣 前應(yīng)充分?jǐn)嚢瑁跃鶆蚱涑煞?，由于熔池表面溫度高，爐底溫度低，取樣前要多次攪拌，每

15、次攪拌時(shí)間不得少于五分鐘。 b 取樣部位和操作方法要合理 由于熔池大，盡管取樣前進(jìn)行多次攪拌，熔池內(nèi)各部位的成分仍然有一定的偏差，因此試樣應(yīng)在熔池中部最深部位的二分之一處取出。 取樣前應(yīng)將試樣模充分加熱干燥，取樣時(shí)操作方法該正確，使試樣符合要求，否則試樣有氣孔，夾渣或不合要求，都會給快速分析帶來一定的誤差。 c 取樣時(shí)溫度要適當(dāng) 某些比重大的元素，它的溶解擴(kuò)散速度隨著溫度的升高而加快。如果取樣前熔體溫度較低，雖然經(jīng)過多次攪拌，其溶解擴(kuò)散速度仍然緩慢，此時(shí)取出的試樣仍缺乏代表性，因此取樣前應(yīng)控制熔體溫度適當(dāng)高些。一般來說，取樣時(shí)的溫度不能低于熔煉溫度的下限，Cu，Zn和Mn作為主要合金元素加入的

16、合金 取樣溫度就要高些，其部位應(yīng)在熔池的中心。 d 補(bǔ)料和沖淡時(shí)一般用中間合金，避免使用熔點(diǎn)較高和較難熔化的新金屬。 e 補(bǔ)料量或沖淡量在保證合金元素要求的前提下應(yīng)越少越好，且沖淡時(shí)應(yīng)考慮熔煉爐的容量和是否便于沖淡的有關(guān)操作 f 沖淡量如果在較多的情況下，還應(yīng)補(bǔ)入其他合金元素，使這些合金元素的含量不低 于它們所要求的化學(xué)成分 6 倒?fàn)t a. 倒?fàn)t前準(zhǔn)備齊全倒?fàn)t工具（預(yù)熱干燥），并且做好倒?fàn)t后需要堵爐眼的工具（附有巖棉的塞子套）。b. 溜槽清理干凈無雜物，檢查保溫爐如鋁口是否順暢，無堵塞。c. 檢查勞保用品是否穿戴齊全。d. 進(jìn)行倒?fàn)t作業(yè)。e. 嚴(yán)格來講不允許在倒?fàn)t過程中進(jìn)行補(bǔ)加合金，容易發(fā)生安

17、全事故。 7. 清爐倒完?duì)t后，需要對熔煉爐進(jìn)行清爐，使用扒渣車對爐內(nèi)進(jìn)行刮渣清理。需要大清爐是采用大清爐作業(yè)。 8. 精煉 工業(yè)生產(chǎn)的鋁合金絕大多數(shù)在熔煉時(shí)都要有精煉過程，其目的是為了提高熔體的純潔度。這些精煉方法可分為兩類：即氣體精煉法和熔劑精煉法。我公司采用的是氣體精煉法。1）精煉溫度 熔體粘度越高，則去氣除渣越困難。而粘度決定于溫度和化學(xué)成分，提高熔體溫度會促使粘度降低。一定成分的合金其溫度越低，則粘度也就越大。為此精煉溫度應(yīng)適當(dāng)高些。但是精煉溫度過高又會造成吸氣量的增加和晶粒粗化。 熔體精煉溫度應(yīng)控制在鑄造溫度上限加1020范圍內(nèi)。 2）精煉劑的質(zhì)量和用量用氣體精煉時(shí)精煉時(shí)間長，除氣效

18、果要好。精煉熔劑的質(zhì)量對精煉效果的影響很大，使用高質(zhì)量的精煉劑進(jìn)行精煉，可以大降低熔體的氫含量。而精煉氣體的質(zhì)量，尤其是精煉氣體內(nèi)的水氧含量，對精煉效果的影響也是非常大的。如果精煉氣體質(zhì)量不佳，精煉效果會大打折扣，嚴(yán)重時(shí)也可能產(chǎn)生負(fù)面的影響，即精煉不但沒能除氣，反而會增加熔體中的氫含量。另外，精煉時(shí)間或精煉劑的用量，也是一個(gè)重要參數(shù)。（精煉過剩的后果是什么？）造成渣含量過多主要成分為氯化物。主要是除堿金屬，精煉過剩只能跟其他元素反應(yīng)。 3）熔體靜置時(shí)間 熔體靜置時(shí)間對去氣除渣的影響，對于鋁合金來說，是一個(gè)不可忽視的因素。因?yàn)樘幵谌坌葜械姆墙饘賷A雜物，一般其顆粒度都很小。其分散程度也較高,在吸附造渣能力強(qiáng)的熔劑的作用下，尺寸較大及比重差較大的夾渣，容易上浮或下沉，然而尺寸較小或比重差較小的夾渣，它們的上浮或下沉則需要一定的時(shí)間。熔體精煉后到鑄造開始的時(shí)間，成熔體為靜置時(shí)間。熔體靜置時(shí)間的規(guī)定如下：（1）對于非雙零箔和非罐體料用途的普通制品：20分鐘。（2）對于雙零箔和罐體料用途的制品：30分鐘。爐內(nèi)靜置時(shí)間與夾雜的關(guān)系（LIMCA測量結(jié)果） 4）精煉操作 執(zhí)行精煉操作規(guī)程。廢 料 分 級 的 標(biāo) 準(zhǔn)第一級1 報(bào)廢的鑄錠