探究铝合金熔炼工艺与质量控制

张海平

摘 要：铝合金熔炼是铝合金铸轧质量控制的关键环节，直接影响着铝合金铸轧板的冶金组织和力学性能。本文介绍了铝合金熔炼工艺，提出了铝合金熔炼质量控制措施，期望对提高铝合金铸轧生产水平有所帮助。

关键词：铝合金;熔炼工艺;质量控制

铝合金铸轧板是一种非常重要金属材料，在铝合金铸轧生产中，受熔炼环节控制不过关的影响，易出现铝合金铸轧板夹渣孔洞、晶粒度粗大及轧制成板带箔成品出现针孔等质量问题，降低铝合金铸轧板的力学性能和物理性能。为提高铝合金铸轧板质量，必须加强对铝合金熔炼工艺的质量控制，持续优化熔炼工艺流程，有效规避铝合金铸轧板质量缺陷。

1铝合金熔炼工艺

1.1准备工作

对炉料进行吹干、预热，保证炉料干净，不含油污、水分等杂质;回炉料要重熔精炼，控制新旧炉料的比重，回炉料不得超过40%;控制配料重量，考虑到配料在除气、排渣、变质过程中的损耗，适当增加炉料质量[1];清理干净熔炼设备，避免杂质影响铝合金熔炼质量;对熔炼炉炉体进行烘炉，之后再将炉料投入熔炼炉内，避免水蒸气的影响;准备好覆盖剂、精炼剂和添加剂。

1.2熔炼操作

在熔炼炉内依次加入合金锭、回炉料、中间合金、各种添加剂;控制熔炼温度，制成高质量的合金液;采用氩气加精炼剂的方式将精炼剂通过精炼管加入到合金液中，进行网状精炼，对炉内各个地方精炼到位，不留死角;可加入适量钛剂细化晶粒，提高铝液质量。

1.3二次精炼

铝合金熔炼要采用氩气气进行二次精炼，以去除铝液中的气体和非金属氧化物;在铝液底部输入氩气，因氩气是惰性气体，不易发生化学反应，所以可快速吸附铝液中的氢气和非金属杂质，使其浮出铝液表面;去除气体和杂质后，用氩气精炼机进行精炼。主要去除铝合金熔体中的氢气。

2铝合金熔炼的质量控制措施

2.1合理配比熔炼材料

2.1.1精炼剂重量控制。铝合金材料一般在高温750℃的条件下进行熔炼，不同的化学元素会生成一定的氧化物或杂质，出现熔炼材料损耗。如，铝元素的烧损率为1.0-1.5%，锌元素的烧损率为1-3%，镁元素的烧损率为2-4%，铜元素的烧损率为0.5-1.5%。根据熔炼材料中各种化学元素的烧损率，计算出铝合金材料的烧损率为2-4%，据此确定精炼剂的添加量，即为铝合金材料烧损质量的10-15%，以保证铝液质量达标。

2.1.2炉料比例控制。回炉料分为一级、二级、三级，其中一级回炉料是指铸轧板头、，可直接用于回炉熔化的材料。二级回炉料是指在经过后道工序轧制，厚度一般在0.32mm以上的铝板，三级废料一般为厚度≤0.32mm的铝板。为保证铝液质量，使铝合金熔炼成本得到合理控制，应将原材料控制在60-80%，回炉料控制在20-40%，且回炉料必须均为一级料[3]，。二级废料控制在10-20%，三级废料控制在5%-10%。

2.2严格控制铝液化学成分

不同类型的铝合金，其化学成分、物理性能和力學性能存在着较大差异。所以，为保证铝合金熔炼质量，必须根据国标对铝液化学元素含量进行控制。在熔炼后，采用光谱分析仪分析铝液中化学成分的含量，随机选取3个检测样本进行检测，计算平均值。将实测值与国标要求含量进行对比，若实测值超出国标规定范围，则要重新调配。

2.3控制熔液含氢量

在铝合金熔炼中，若熔液中氢含量超标，则会使铝合金降低气密性和机械性能。为解决这一问题，必须严格控制熔液中的含氢量。具体控制措施如下：按照熔炼工艺要求检查炉料配比和质量;采用被覆剂对铁质熔炼工具进行处理;控制熔炼温度，避免因温度过高导致熔液吸气。在加入精炼剂之前，要对精炼剂进行充分干燥;在铝液中加入惰性气体，析出氢气，降低氢含量。常用惰性气体包括氮气和氩气，根据实验研究显示，单一采用氩气可有效去除氢气，降低铝合金熔液的密度值，但与此同时会增加25%以上的除气成本。所以，在综合考虑熔炼成本、除气效率、密度比值等因素的情况下，可采用70%氮气+30%氩气，将铝合金熔液的密度值控制在2.5以内。

2.4控制熔炼常见质量缺陷

2.4.1针孔缺陷控制。在铝合金熔炼中，如果出现熔炼工具烘烤不充分、熔炼时间过长、精炼工艺不到位、精炼环境湿度过高等问题，则会导致铝合金针孔缺陷。在针孔缺陷的防控中，可采取以下措施：彻底烘干熔炼工具;适当缩短熔炼时间，保证熔炼工具在短时间内快速均匀受热;熔液变质后要静置15min，再进行浇铸。

2.4.2氧化夹渣缺陷控制。在铝合金熔炼中，如果出现回炉料比例过大、炉料质量不高、熔渣残余、变质后静置时间不足等问题，则会使熔液中含有氧化夹渣，降低铝合金质量。在氧化夹渣缺陷的防控中，可采取以下措施：对炉料进行吹砂，彻底除氢，排除杂质;控制熔液变质后的静置时间，直到熔渣浮出熔液表面或下沉到熔液最底部为止。

2.4.3缩孔缺陷控制。在铝合金熔炼中，如果出现合金晶粒过大、浇铸温度过高、浇铸工艺设计不合理等问题，则会导致铝合金出现缩孔缺陷。为控制这一质量缺陷，可采取以下措施：控制熔炼中铝液的温度;尽量采用较低的浇铸温度;降低铝液中的杂质含量，提高铝液流动性。

3结论

综上所述，铝合金铸轧生产要加强熔炼工艺环节的质量管控，通过合理配比熔炼材料，加强铝熔液化学成分检测，以及有效去除熔液中氢气，进而消除铝合金熔炼过程中常见的针孔、氧化夹渣、缩孔等质量缺陷。同时，在铝合金熔炼质量控制中，还要充分考虑质量控制成本，处理好质量与成本之间的关系，优化当前的质量控制措施，提高铝合金熔炼工艺环节的质量管理效益。

参考文献

[1]赵一栗，吴志军.铝合金熔炼工艺与质量控制[J].内燃机与配件，2019（3）：82-83.

[2]刘芎杉，李志娟，王维军，毕慧芝，高琼莲.铝及铝合金熔炼用氮气质量控制[J].中国金属通报，2014（9）：124-125.

[3]陈友兴.浅谈新形势下铝合金焊接质量体系的建立[J].世界有色金属，2020（1）：41-42.