A356.2铝合金圆铸棒炉前熔炼工艺控制

摘 要：A356.2铝合金是一个典型的AL-Si-Mg系三元合金。它具有较好的流动性，良好的塑性和高冲压韧性，是汽车铸造轮毂的首选材质。本文就A356.2铝合金圆铸棒炉前熔炼工艺进行总结，以便进一步规范及提高A356.2铝合金圆铸棒熔炼质量。

关键词：铝合金;圆铸棒;配料;精炼

A356合金是美国铝业协会标准中的一个牌号系列，这个系列有三个合金：A356.0、 A356.1、 A356.2。其中A356.2合金是一个典型的AL-Si-Mg系三元合金。它具有较好的流动性，线收缩小，无热裂倾向，可铸造薄壁和形状复杂的铸件。而且通过热处理可达到较高的强度，良好的塑性和高冲压韧性，是汽车铸造轮毂的首选材质。A356.2铝合金圆铸棒市场需求较大，但必须首要管控好炉前熔炼工艺操作。

1 熔炼前的准备

A356.2化学成份主要成份为镁0.3%-0.45%;硅6.5%-7.5%;铁0.12%;其它杂质范围为微量。本公司电解铝液均采用9985%AL来组织生产A356.2合金。镁锭及硅锭投炉入料之前都必须要求无水分、泥砂、油污，带水的铝屑应烘干。炉子在停歇后，若为冷炉状态，应对炉子进行预热，使炉膛温度达到700℃～800℃左右。A356.2铝合金一般熔炼工艺都控制熔炼温度在 760℃以下。当铝液温度超过770℃时明显开始氧化，夹杂物和含气量大幅增加，凝固后组织晶粒也会粗大，铝液质量开始下降，材料机械性能变坏。所以A356.2铝液熔炼温度应控制在770℃以内。

2 配料工艺控制

2.1 A356.2配料工艺流程

电解原铝液检斤后拉入熔铸车间→组织炉前单包取样，确认铁成份合格→组织天车吊运原铝液抬包倒入熔炼炉  →加入硅锭，加入细化剂，高温熔化一个小时→加入固体料降温→ 加入镁锭→搅拌10-20分钟→取样分析→精炼30分钟→ 扒渣→静置20-30分钟组织铸造。

2.2 A356.2铝合金炉前生产工艺条件

电解铝液温度：780℃-820℃;熔炉升温条件：天然气升温;熔炼炉容积：30吨;精炼剂用量：2-2.5kg/t-Al;硅锭熔化温度：770℃;硅锭熔化时间：1h。镁锭熔化温度：740℃;细化剂熔化温度770℃;铝液静置时间：20-30min;精炼气体：氮气;氮气压力：0.25Mpa;2.3配料工艺控制

铝液抬包入料时操作要缓慢、平稳，防止高温原铝溅出伤人。添加辅材时要经过严格计算。

1） 硅的配入方法

根据炉料计算保温炉添加金属硅总量，浸泡时间不少于60分钟。硅总量尽量取配料值上限，如成份超标，可入原铝液冲淡，以减少浸泡时间。 倒入炉内的铝量为m1，硅含量为a1，炉内剩余铝量为m2，硅含量为a2，加入的废料量为m3，硅含量为a3，配成的硅含量为a，配入的铝-硅合金含硅量a4，则应加入的中间合金量为：

W1=[a（m1 +m2 +m3）-m1a1-m2a2-m3a3]/（a4-a）

2）镁的配入方法

倒入炉内的铝量为m1，镁含量为b1，炉内剩余铝量为m2，镁含量为b2，加入废料铝含量为m3，镁含量为b3，应配成的合金镁含量为b，实际配入的镁锭量应考虑10～15%的烧损。则计算加入的镁锭含量为：

W2=[b（m1 +m2 +m3）-m1b1-m2b2-m3b3]/（100-b）

3）根据生产情况及时与电解厂沟通来料时间，单包取样分析铁元素是否与排包单含量相符，单包铁含量要求小于0.09%。

4）铝液细化处理通常用AL-40Ti-B合金。AL-40Ti-B合金是靠 TiB2 細化α（AL）。细化主要是使共晶硅形态变成纤维状或接近于小粒状，同时共晶硅得到细化。本车间每吨铝加入2.5 kg AL-40Ti-B合金进行细化。

3 炉内除杂及铝灰处理

A356.2合金铝液在熔炼过程中，是不断产生夹杂物和含气量的过程，也是不断除渣和除气的过程，所以必须采用精炼及除渣工序，保证铝液内部质量。

3.1对铝液进行精炼过程，就是除渣和除气过程。在精炼时，精炼剂中所含成分的化合物不应与A356合金中的元素起反应，且不溶解在铝液中。A356.2铝合金在熔炼过程中，利用6#无缝精炼管以每吨铝加2-2.5kg精炼剂，靠0.25Mpa高纯氮气把精炼剂粉喷到铝液中，精炼20～30分钟，排气管在熔炼炉内，前后、左右往复平稳移动并不留死区，精炼温度730℃～760℃。精炼剂能把铝液中的渣和气带出液面。精炼剂中有Na3ALF6或K3ALF6有强烈吸附氧化物的能力，可以把渣带到液面，另外还有氟硅酸钠（或氟硅酸钾）， 它可以与AL203 和AL反应后生成的ALCL3 和 C2CL4 均为气态，不溶于铝合金液，都起精炼作用，铝液中的渣和气，都随这两种气泡带到液面，达到精炼的目的。

3.2精炼后进行除渣操作，在铝液表面撒入清渣剂。清渣剂主要是除掉熔炼过程中铝液表面上的渣，使渣液分离，将铝液表面的渣扒出炉外。然后人工进行扒渣操作，达到铝液清渣的目的。

3.3人工扒出的铝渣中还含有大约10%的铝。在铝渣进行统一回收前，必须进行铝灰搓灰工作，把灰与铝进行二次分离处理。

1）搓灰机开机前必须检查冷却水的水量是否足够，检查冷灰机内部是否有水，检查设备各部位是否运转正常。

2）每次搓灰前必须把搅拌掌放到锅底（底锅距离搅拌掌尺寸为1.5㎝），把锅门关好，然后起动搅拌掌，最好是利用自动正反转搅拌。每次搓灰前检查流铝水口必须通畅，严禁锅内铝灰过量溢出。

3）铝灰温度过高时应加冷灰和打渣剂。操作过程中，禁止乱调搅拌掌的转速，禁止任意停止搅拌。

4）冷灰球磨筛选机在使用之前先启动喷淋塔除尘风机，打开并检查冷却水是否正常，筛灰机出灰口准备好盛灰斗或套好袋子。当中途盛灰斗装满要换灰斗时，应先停止冷灰机旋转（不能停冷却水）后停止筛灰机旋转并换好灰斗，然后应先开筛灰机，后开冷灰机。

5）当听到冷灰机的压辊落下时发出当当的声音时，说明冷灰机内已无铝灰，这时可以停止冷灰机的旋转，但不能马上停冷却水和筛灰机，冷却水要在停止冷灰机旋转后10分钟后停止，当筛灰机不再出灰时方可停止筛灰机旋转，同时关闭除尘风机，此时冷灰机操作完成。

4 成份取样分析

配料结束后，利用专用工具进行铝液化验取样。取样要有代表性，取样前应充分搅拌以均匀其成分。取样前应控制熔体温度控制在730℃～760℃。取样部位应是熔炼炉内中部最深部位的二分之一处。根据炉前分析结果进行成分调整，补料（过磅并记录）或冲淡后，再取样进行炉后化验，合格后静置20～25分钟放水铸造。

结束语

我公司通过多年生产实践，在炉前A356.2铝合金熔炼工艺中进行了多方探索，对熔炼时间、温度控制，辅料加入进行了工艺优化。所生产的A356.2铝合圆铸棒得到了用户的认可，为企业创造了可观的经济效益。

参考文献：

[1]《铝合金铸造生产作业指导书》内部文件.

作者简介：

张新奎（1975-），男，铝冶炼工程师。