有色金属加工-熔炼与铸锭

1、2020/9/9,有色金属加工,徐玉磊 材料与冶金学院,熔炼与铸锭,1熔炼 1.1熔炼原理 熔炼和铸锭的目的是将金属原料按照各种产品化学成分和内部质量的要求配制成各种合金并铸出适宜于压力加工的尺寸、形状和质量要求的各种合金铸锭，以便进行压力加工 有色金属的牌号及状态表示法 熔化：在熔炼炉中，把有色金属坯料进行加热，使之由固态变成液态 熔料炉：燃料炉、电阻炉、感应炉,铝合金牌号,铝合金牌号,1xxx系 2xxx系 3xxx系 4xxx系 5xxx系 6xxx系 7xxx系 8xxx系 9xxx系,镁合金牌号,产品牌号以英文字母加数字再加英文字母的形式表示。前面的2位英文字母是其最主要的合金组成元

2、素代号(元素代号符合表1的规定)，其后的2位数字表示其最主要的合金组成元素的大致含量。最后面的一个英文字母为标识代号，用以标识各具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不同合金,金属液中气体的溶解与检测,熔体中溶解的气体：H2（7090%）、CO2、CO、N2、CnHm 气体的溶解机理：与金属有一定结合能力的气体，都能不同程度溶解于金属熔体；与金属无结合能力的气体，不溶解于金属熔体，只被吸附 熔体中气体的危害：引起铸锭产生气孔或组织疏松 气体含量测定：第一气泡法,非金属夹杂物及氧化膜,液态金属与O2、N2、S、C等元素发生化学反应而生成的化合物及混入的其它夹杂物，统称为非金属夹杂物及氧化膜 铝的

3、熔点较低，铝的化合物熔点较高，氧化铝2050，氮化铝2180，所以液态铝中非金属夹杂物及氧化膜主要以固态形式存在 增加金属的消耗和能源损失，所产生的氧化铝也是造成铝液污染（“夹灰”）的主要根源,金属杂质,来源：从坩埚及炉衬中吸收；铁制工具溶解；洗炉不彻底或不洗炉；原材料带入；混料或误加 金属杂质严重影响锭坯质量,1.1.2熔体的氧化、烧损及保护,氧化程度取决于氧对该金属的亲和力，同时与该金属的特性、状态和温度等条件有关 氧化速度:与金属表面氧化膜的性质相关； 完整保护性氧化膜：能完全把金属表面包装起来，而且没有裂纹、孔洞或脱皮，能够阻止金属氧化反应继续进行 还原性气氛：火焰发黄、冒黑烟 氧化性

4、气氛：火焰微蓝色 应该选择微氧化性气氛,熔体的烧损,合金在熔炼过程中，由于氧化、挥发以及与炉墙、精炼剂相互作用而造成的不可回收的金属损失叫烧损 烧损和渣中含有的金属总称为熔损,熔体的保护,防止吸气和降低氧化烧损 防止吸收金属杂质 熔剂覆盖,1.1.3有色金属及合金熔体的精炼和净化,目的：清除或尽量降低金属氧化物、气体等杂质，提高金属的净化程度 精炼：从熔体中除气、除渣以获得优良合金液的工艺方法和操作过程 熔剂：能使金属的氧化物与金属熔体分离，将氢驱除熔池而本身不溶于金属液的物质 精炼方法： 吸附精炼：吹气精炼、氯盐精炼、熔剂精炼、熔体过滤 非吸附精炼：静置处理、真空处理、超声波处理、预凝固处理

5、,1.2熔炼设备与操作,熔炼炉： 基本要求： 使用性能：容量合适，熔化速度快，辅助时间短，生产效率高，工艺操作和合金换组方便，便于实现机械化、自动化 冶金质量：熔体表面积与熔池深度之比尽可能小，熔池内金属温度均匀，易于控制，炉气内水蒸汽分压尽可能低，炉内气氛可以调节 经济效益：燃料消耗少，热效率高，炉衬寿命长，熔炼损耗少，单位面积占用面积小，设备费用低 环境保护,常用熔炼炉的种类及特点,电阻反射炉 水蒸气含量少，烧损少，炉温控制准确，熔炼金属的质量高；没有噪音、燃烧废气；结构简单造价低 缺点是单位功率低、生产率低、占地面积大 火焰炉 熔化速度快，炉子容量可以很大，产量高成本低 缺点：火焰与金属

6、接触易烧损，炉子中水蒸气含量高，熔体吸气量多 感应炉 合金烧损少，熔化速度快，热效率高；有电动搅拌作用；减小了合金氧化、吸气的机会，熔体质量高；烟尘少，噪音小 缺点：电气设备费用高,熔炼炉的结构,电阻反射式熔炼炉：通过电热体放出的热量加热炉顶和炉墙，热量再由炉顶、炉墙以辐射方式传递给被加热的物料，使之不断升温熔化 固定式方形电阻反射炉结构：炉壳、炉基、炉底、炉墙、炉顶、炉温控制和测量系统,静置炉,用于接受在熔炼炉中熔炼好的熔体，并在其中进行精炼、静置和调整熔体温度，在铸造过程中对熔体起保护作用 电阻反射炉作静置炉,1.2.3炉子的准备与操作,准备工作 自然干燥 烘炉 时间 升温速度 洗炉和清炉

7、 方法,1.3熔炼工艺,熔炼方法 分批熔炼法 半分批熔炼法 半连续熔炼法 连续熔炼法,熔炼工艺过程（熔铸机组相连）,装炉 熔化 扒渣 加合金元素 搅拌 取样 调整成分 搅拌 精炼 扒渣 转炉 精炼及静置 铸造,1.3.3炉料及其组成,配料：根据合金本身的工艺性能和该合金加工制品技术条件的要求，在国家标准及有关标准所规定的化学成分范围内，确定合金的配料标准（又称计算成分）、炉料组成和配料比，并计算每炉的全部炉料量，进行炉料的过秤和准备 配料的程序： 明确配料任务、确定合金中各元素的计算成分 确定炉料的组成及每种炉料的配比和熔损率、掌握每种炉料的具体化学成分 计算每炉次炉料总量和每种炉料的需要量

8、炉料的过秤和准备,确定炉料组成和配料比的基本原则,炉料组成：构成炉料的各个品种和每个品种的品位 配料比：一炉炉料中每一种炉料所占的比例 原则： 成分原则 质量原则 工艺原则 经济原则 物料平衡原则,连续铸造合金锭时化学成分控制,连续铸造圆铸锭，化学成分控制在国家标准范围内无需特殊调整 连续铸造扁铸锭，为了防止铸锭表面热裂纹，化学成分需严格控制 LY11合金具有较大的形成热裂纹的倾向，对热裂纹影响最大的是杂质硅和铁的含量，不同规格铸锭，对硅、铁含量控制范围不同,1.3.4熔体的精炼工艺,精炼温度：稍高于熔炼温度 熔剂用量和吹气量：,1.3.4.3熔体的静置,利用熔体与夹杂物之间的密度差，使夹杂物沉降而达到净化 一般20-45min,1.3.6炉前