廢鋁熔煉鋁錠的工藝流程

1、山東省新泰市鑄友熱處理設備有限公司再生鋁熔煉工藝特點 再生鋁是以回收來的廢鋁零件或生產(chǎn)鋁制品過程中的邊角料以及廢鋁線等為主要原材料，經(jīng)熔煉配制生產(chǎn)出來的符合各類標準要求的鋁錠。這種鋁錠采用回收廢鋁，而有較低的生產(chǎn)成本，而且它是自然資源的再利用，具有很強的生命力，特別是在當前科技迅猛發(fā)展，人民生活質量不斷改善的今天，產(chǎn)品更新?lián)Q代頻率加快，廢舊產(chǎn)品的回收及綜合利用已成為人類持續(xù)發(fā)展的重要課題，再生鋁生產(chǎn)也就是在這樣的形式下應運而生并具有極好的前景。 由于再生鋁的原材料主要是廢雜鋁料，廢雜鋁中有廢鋁鑄件（以Al-Si合金為主）、廢鋁鍛件（Al-Mg-Mn、Al-Cu-Mn等合金）

2、、型材（Al-Mn、Al-Mg等合金）廢電纜線（以純鋁為主）等各種各樣料，有時甚至混雜入一些非鋁合金的廢零件（如Zn、Pb合金等），這就給再生鋁的配制帶來了極大的不便。如何把這種多種成分復雜的原材料配制成成分合格的再生鋁錠是再生鋁生產(chǎn)的核心問題，因此，再生鋁生產(chǎn)流程的第一環(huán)節(jié)就是廢雜鋁的分選歸類工序。分選得越細，歸類得越準確，再生鋁的化學成分控制就越容易實現(xiàn)。 廢鋁零件往往有不少鑲嵌件，這些鑲嵌件都是些以鋼或銅合金為主的非鋁件，在熔煉過程中不及時地扒出，就會導致再生鋁成分中增加一些不需要的成分（如Fe、Cu等）因此，在再生鋁熔煉初期，即廢雜鋁剛剛熔化時就必須有一道扒鑲嵌件的工序（俗稱

3、扒鐵工序）。把廢雜鋁零件中的鑲嵌件扒出，扒得越及時、越干凈，再生鋁的化學成分就越容易控制。扒鐵時熔液溫度不宜過高，溫度的升高會使鑲嵌件中的Fe、Cu元素溶入鋁液。 各地收集來的廢雜鋁料由于各種原因其表面不免有污垢，有些還嚴重銹蝕，這些污垢和銹蝕表面在熔化時會進入熔池中形成渣相及氧化夾雜，嚴重損壞再生鋁的冶金質量。清除這些渣相及氧化夾雜也是再生鋁熔煉工藝中重要的工序之一。采用多級凈化，即先進行一次粗凈化，調整成分后進行二級稀土精變，再吹惰性氣體進一步強化精煉效果，可有效的去除鋁熔液中的夾雜。 廢鋁料表面的油污及吸附的水分，使鋁熔液中含有大量氣體，不有效的去除這些氣體就使冶金質

4、量大大下降，強化再生鋁生產(chǎn)中的除氣環(huán)節(jié)以降低再生鋁的含氣量是獲得高質量再生鋁的重要措施。 再生鋁原材料組成 1、廢雜鋁來源  目前我國再生鋁廠利用的廢雜鋁主要來源于兩方面，一是從國外進口的廢雜鋁，二是國內產(chǎn)生的廢雜鋁。 進口廢雜鋁 最近幾年國內大量從國外進口廢雜鋁。就進口廢雜鋁的成分而言，除少數(shù)分類清晰外大多數(shù)是混雜的。一般可以分為以下幾大類： 單一品種的廢鋁 此類廢鋁一般都是某一類廢零部件，如內燃機的活塞，汽車減速機殼、汽車輪轂、汽車前后保險栓。鋁門窗等。這些廢鋁在進口時已經(jīng)分類清晰，品種單一，且都是批量進口，因此是優(yōu)質的

5、再生鋁原料。 廢雜鋁切片 廢雜鋁切片又簡稱切片，是檔次較高的廢雜鋁。之所以稱之為切片，是因為許多發(fā)達國家在處理報廢汽車、廢設備和各類廢家用電器時，都采用機械婆娑的方法將其破碎成碎料，然后再進行機械化分選，分選出的廢鋁就是廢鋁切片。另外，回收部門再處理一些較大體積的廢鋁部件時也采用破碎的方法將其破碎成碎料，此類碎料也稱之為廢鋁切片。廢鋁切片運輸方便，且容易分選，質地也比較純凈，也是優(yōu)質廢鋁料。目前再國際市場的廢鋁貿易中，切片的占有量最大，各類切片正向標準化發(fā)展。就切片的成分而言，一般分為幾個檔次，其中檔次高的切片都是比較純凈的各種廢鋁及其合金的混合物，絕大部分不用任何處理即可

6、入爐熔煉，少量的檔次較低的切片含不同數(shù)量的其他雜質，一般含廢鋁再80%90%以上，其中雜質主要時廢鋼鐵和廢銅等有色金屬，還含有少量的廢橡膠等，經(jīng)人工挑選之后，得到純凈的廢鋁料。廢鋁切片冶煉也比較容易，熔煉時入爐方便，容易除雜，熔劑消耗少，金屬回收率高，能耗低，加工成本亦低，很受用戶歡迎，一般大型再生鋁廠均以切片為主要原料。 優(yōu)質的廢鋁切片比其他廢鋁價格貴，適應大規(guī)模的現(xiàn)代化企業(yè)，且在國際市場上很難購到，因此我國除獨資或合資企業(yè)自己進口外，一般再生鋁廠很少用此種廢料。 混雜的廢鋁料 此類廢雜鋁成分復雜，物理形狀各異，除廢雜鋁之外，還含有一定數(shù)量的廢鋼鐵、廢鉛、廢鋅等

7、金屬和廢橡膠、廢木料、廢塑料、石子等，有時部分廢鋁和廢鋼鐵機械結合在一起，此類廢料成分復雜，少量廢鋁塊度較大，表面清晰，便于分選。此類廢料在冶煉之前必須經(jīng)過預分選處理，即人工挑出廢鋼和其他雜質。 焚燒后的含鋁碎鋁料 此種鋁料是檔次較低的一種含鋁廢料，主要是各種報廢家用電器等的粉碎物，分選出一部分廢鋼后再經(jīng)焚燒形成的物料。焚燒的目的是除去廢橡膠、廢塑料等可燃物質。這類含鋁廢料一般鋁含量在40%60%左右，其余主要是垃圾（磚塊石塊）、廢鋼鐵、極其少量的銅（銅線）等有色金屬。鋁的塊度一般在10厘米以下，在焚燒的過程中，一些鋁和熔點低的物質如鋅、鉛、錫等都熔化，與其他物料形成表面玻

8、璃狀的物料，肉眼難以辨別，無法分選。 混雜的碎廢鋁料 此種廢料是檔次最低的廢鋁，其成分十分復雜，其中含各種廢鋁在40%50%，其余是廢鋼鐵、少量的鉛和銅，大量的垃圾、石子和土、廢塑料、廢紙等，泥土約占25%，廢鋼占10%20%，石子占35。 2、國內回收的碎廢鋁料 國內回收的廢雜鋁大多純凈，基本不含雜質（人為摻雜除外），基本可分為三大類，即回收部門常說的廢熟鋁，廢生鋁和廢合金鋁，廢生鋁主要是廢鑄造鋁和廢合金鋁。多以廢機器零件（如廢汽車零件、廢模具、廢鑄鋁鍋盆、內燃機活塞等）。廢熟鋁一般指鋁含量在99%以上的廢鋁（如廢電纜、廢家用餐具、水壺等）。廢合金鋁（

9、如廢飛機鋁、鋁框架等）。就生產(chǎn)部門而言，可分為生活廢鋁和工業(yè)廢鋁。 產(chǎn)生于生活領域的廢鋁如廢家用餐具、水壺廢鑄鋁鍋盆、廢家用電器中的廢鋁零件、廢導線、廢包裝物等。報廢機電設備中的鋁及其合金的廢機器零件（如廢汽車零部件、廢飛機鋁、廢模具、廢內燃機活塞、廢電纜、廢鋁管等。 生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的廢鋁料此種廢鋁一般稱為新廢料，主要包括鋁及其合金在生產(chǎn)過程中生的廢鋁，鋁材在加工過程中產(chǎn)生的邊角料、廢次材；機械加工系統(tǒng)產(chǎn)生的鋁及其合金的邊角料、鋁屑末及廢產(chǎn)品；電纜廠的廢鋁電纜以及鑄造行業(yè)產(chǎn)生的澆冒口和廢鑄件等，新廢料除粘有油污的屑末之外，都是檔次較高的廢鋁料，如果在企業(yè)產(chǎn)生廢料時能清晰的分類

10、保存，利用價值極高。 熔煉鋁和鋁合金生長過程中產(chǎn)生的浮渣此種廢料即常說的鋁灰，凡是有熔融鋁的地方就會有鋁灰產(chǎn)生，例如在鋁的生產(chǎn)、熔煉、加工和廢鋁再生過程中都會產(chǎn)生大量鋁灰，尤其以廢雜鋁再生熔煉過程中產(chǎn)生的鋁灰為多，廢雜鋁的成分復雜、雜質越多，表面污染越嚴重，鋁灰就越多。鋁灰的含鋁量與所選用的覆蓋劑和熔煉技術有關，一般含鋁量在10%以下，高的可達20%以上。 3、廢雜鋁的組成特點 廢雜鋁的主要來源是工業(yè)廢料、回收料、以及鑄造澆冒系統(tǒng)。其組成相對比較復雜。多數(shù)情況下，其中含有較多的外來雜質，包括各種有機質如塑料類物質、水分等，這類物質在熔煉過程進行之前如果不清理干凈，

11、會造成合金熔體嚴重吸氣，在隨后的凝固過程中產(chǎn)生氣孔、疏松等缺陷。此外一些非鋁金屬的混入同樣會使材料的成分不合格，性能惡化。各種非金屬礦物的混入造成的非金屬夾雜，也會使材料的性能品質下降。正因這樣的特點，在再生鋁生產(chǎn)流程中第一個重要環(huán)節(jié)就是廢雜鋁的預處理，以盡可能地凈化原料，把不利于再生鋁質量的因素減少到最低程度。 廢雜鋁的預處理 1、國內廢雜鋁預處理基本原則 由于廢雜鋁的組成相當復雜，因此以其作為主要原料進行合金的二次加工必須對原材料進行必要的預處理。 理論上講所有雜質均應該全部去除，實際工業(yè)過程中考慮到成本因素，只能解決主要矛盾。通常的處理原則是：&#

12、160;對原材料按照材料成分進行大的分類，分類依據(jù)是使其接近某種牌號鋁合金的成分。 對已經(jīng)分類的鋁合金廢料進行必要的拆解，去除大塊的非鋁金屬或有機雜質。 對原材料進行必要的清潔，包括用水或有機溶劑清洗，噴砂等。 經(jīng)過以上處理的廢雜鋁就可以作為合金熔煉的基本原料進行使用。 2、廢雜鋁預處理現(xiàn)狀 廢雜鋁的預處理目的一是去除廢雜鋁中夾雜的其他金屬和雜質，二是把廢雜鋁按其成分分類，使其中的合金成分得到最大程度的利用。三是將廢雜鋁表面的油污、氧化物及涂料等處理掉。預處理最終的結果是將廢鋁處理成符合入爐條件的爐料，四是使含鋁廢料中的鋁（含氧化鋁）得到最經(jīng)濟

13、最合理的利用。 國內廢雜鋁預處理技術還十分簡單和落后，即使在大型的再生鋁廠，對廢雜鋁的預處理也沒有比較先進的技術。從目前來看，主要采用以下幾種預處理技術。 品種單一或基本不含其他雜質的廢雜鋁一般不作復雜的預處理，只是按廢料的品種和成分分類，單獨堆放，單一品種的廢鋁在利用時只要抽查化驗出一個成分，即可知曉批量的成分，是優(yōu)質的再生鋁原料，一般不作任何預處理即可入爐熔煉。在熔煉某一合金時，往往選用相應成分和品種的廢鋁直接加入大型反射爐熔煉，這樣可很容易的熔煉成相應牌號的鋁合金。一些含銅、含鋅高的廢鋁，還可作為調整成分用的中間合金。在采用小型反射爐或坩堝爐的企業(yè)，則要根據(jù)需要對體積

14、大的廢鋁破碎成符合入爐規(guī)格的料塊。 對于檔次較高的廢鋁切片，其中主要成分有鑄造鋁合金、合金鋁、純鋁等，其中前兩項的牌號眾多，目前還很難按牌號分類，在大型再生鋁廠，一般只經(jīng)過篩分除去混入的泥土等，即直接入爐熔煉。小型再生鋁廠，對此類廢鋁則要人工將其分成鑄造鋁合金、合金鋁和純鋁，然后分別利用。 對于低檔次的切片和焚燒過的碎廢鋁料（后者大型再生鋁廠一般不用）要進行復雜的分選，因其成分復雜，除廢鋁之外還含有廢銅、廢鋼、廢鉛等金屬，并含有其他廢棄物。對此類廢料的分選主要靠人工，一是篩分篩出泥土和垃圾，然后用手工分選。手工分選大多都在操作臺進行，主要靠工人目測和經(jīng)驗進行挑選，先分選出非

15、金屬廢料，然后分選廢金屬，其中對廢銅和廢純鋁的挑選格外精心，因廢銅可增加產(chǎn)值，純鋁廢料例如廢鋁線等，都是再生熔煉中調整成分的上等原料。分出的廢鋁是混雜的，一般不再細分。 目前國內廢鋁的預處理基本上還沒有實現(xiàn)機械化和自動化，主要靠人工，使用的工具是磁鐵、鋼銼，憑的是經(jīng)驗，這種分選方法效率低、質量差、成本高，且廢鋁中的銅等有色金屬大部分都被污染，手工分選難度大，已遠遠落后。急需研究先進的廢鋁預處理技術。 3、先進的廢雜鋁預處理技術 先進的廢雜鋁預處理技術的目的是實現(xiàn)廢雜鋁分選的機械化和自動化，最大限度地去除金屬雜質和非金屬雜質，并使廢雜鋁有效地按合金成分分類分選，最理

16、想的分選方法是按主合金成分把廢鋁分成幾大類，如合金鋁，鋁鎂合金、鋁銅合金、鋁鋅合金、鋁硅合金等。這樣可以減輕熔煉過程中的除雜技術和調整成分的難度，并可綜合利用廢鋁中的合金成分，尤其是含鋅，銅，鎂高的廢鋁，都要單獨存放，可作為熔煉鋁合金調整成分的中間合金原料。目前先進的廢雜鋁預處理技術主要有： 風選法分離廢紙、廢塑料和塵土。各種廢鋁或多或少地含有廢紙、廢塑料薄膜和塵土，較為理想的工藝是風選法。風選法的工藝簡單，能夠高效率地分離出大部分輕質廢料，但采用風選法需要配備較好地收塵系統(tǒng)，避免灰塵對環(huán)境的污染，分選出地廢紙，廢塑料薄膜一般不宜再繼續(xù)分選，可作燃料用。 采用磁選設備分選出

17、廢鋼等磁性廢料。鐵是鋁及其合金中的有害物質，對鋁合金的機械性能的影響最大，因此應在預處理工序中最大限度地分選出雜鋁中的廢鋼鐵。對廢鋁切片和低檔次地廢鋁料。分選廢鋼鐵的較為理想地技術是磁選法。這種方法在國外已經(jīng)被大量采用，磁選法的設備比較簡單，磁源來自電磁鐵或永磁鐵，工藝的設計有多種多樣，比較容易實現(xiàn)地是傳送帶的十字交叉法。傳送帶上的廢鋁沿橫向運動，當進入磁場之后廢鋼鐵被吸起而離開橫向皮帶，立即被縱向帶帶走，運轉的縱向皮帶離開磁場之后，廢鋼鐵失去了引力而自動落地并被集中起來。磁選法的工藝簡單，投資少，很容易被采用。磁選法處理的廢鋁料的體積不宜過大，一般的切片和碎鋁廢料都比較適合，大塊的廢料要經(jīng)過

18、破碎之后才能進入磁選工藝。 磁選法分選出的廢鋼鐵還要進一步處理，因有一些廢鋼鐵器件中有機械結合的以鋁為主的有色金屬零部件，很難分開，如廢鋁件上的螺母、電線、鍵、水暖件、小齒輪等，對這部分的分選是十分必要的，因為分選出的有色金屬可以提高價值并提高廢鋼鐵的檔次，但分選難度較大，一般采用手工拆解和分選，但效率低。為提高生產(chǎn)效率，對于分選出的難拆解的鋁和鋼鐵的結合件，最有效的處理辦法是在專用的熔化爐中加熱，使鋁熔化后扒出廢鋼鐵。 水為介質的浮選法分選輕質雜質廢雜鋁中夾雜的廢塑料、廢木頭、廢橡膠等輕質物料，可以采用以水為介質的浮選法。主要設備是螺旋式的推進器，廢鋁隨螺旋推進器推出，在

19、整個過程中，風選過程中剩余的泥土和灰塵等易溶物質大多溶于水中，并被水沖走，進入沉降池。污水在經(jīng)過多道沉降澄清之后，返回循環(huán)使用，污泥定時清除。此種方法可以全部分離比重小于水的輕質物質，是一種簡便易行的方法。 從廢鋁中分選銅等重有色金屬的技術。廢鋁中的銅等重有色金屬基本上都被油污所沾污，用人工分選的方法從廢料中分選出重有色金屬的難度較大。有效的方法是拋物選礦法。這種方法利用各種體積基本相同的物體在受到相同的力被拋出時落點不同的原理?？梢园褟U雜鋁中密度不同的各種廢有色金屬分開。用相同的力沿直線射出密度不同而體積基本相同的物體時，各種物體沿拋物線方向運動，在落地時的落點不同。最簡單的試驗可

20、以在水平的傳送帶上進行，當混雜的廢料在傳送帶隨傳送帶高速運轉，當運轉到盡頭時，廢雜鋁沿直線被拋出，由于各種廢棄物的重力不同，分別在不同點落地，從而達到分選的目的。此種方法可使廢鋁、廢銅、和其他廢物均勻地分開。根據(jù)此種原理設計的設備已在國外采用，但昂貴地價格使人望而生畏。國內正處于研究階段。 廢鋁表面涂層的預處理許多廢鋁的表面都涂有油漆等防護層，尤其使廢鋁包裝容器，數(shù)量最大的是廢易拉罐等包裝容器和牙膏皮等。在小型冶煉廠，對此廢料一般不作任何預處理就直接熔煉，漆皮在熔煉過程重燃燒掉。但此類廢料都是薄壁，漆皮在燃燒過程中會使部分鋁氧化，并增加了鋁中的雜質和氣泡。比較先進的再生鋁工藝一般在熔

21、煉之前都要經(jīng)預處理將涂層處理掉，主要技術有干法和濕法。濕法就是用某種溶劑浸泡廢鋁，使漆層脫落或被溶劑溶掉，此法的缺點是廢液量大，不好處理。一般不宜采用。干法即火法，一般都采用回轉窯焙燒法。 焙燒法的主要設備是回轉窯，其最大的優(yōu)點是熱效率高，便于廢鋁于碳化物的分離。焙燒的熱源來之加熱爐的熱風和廢鋁漆層炭化過程中產(chǎn)生的熱。生產(chǎn)時，回轉窯以一定速度旋轉，廢鋁表面的漆層在一定的溫度下逐漸炭化，由于回轉窯的旋轉，使得物料之間相互碰撞和震動，最后炭化物從廢鋁上脫落。脫落的炭化物一部分在回轉窯的一端收集，還有一部分在收塵器中回收。 廢雜鋁的預處理是廢鋁再生利用工藝的重要組成部分，隨著再生

22、鋁技術水平的提高，預處理技術將越來越重要。使非鋁物質與廢鋁及其合金完全分離，高效率的將廢鋁按照合金的牌號分類，達到廢雜鋁最有效地綜合利用，這正是再生鋁技術中預處理技術研究的發(fā)展方向。 再生鋁的熔煉 1、熔煉的目的 金屬合金熔煉的基本任務就是把某種配比的金屬爐料投入熔爐中，經(jīng)過加熱和熔化得到熔體，再對熔化后的熔體進行成分調整，得到合乎要求的合金液體。并在熔煉過程中采取相應的措施控制氣體及氧化夾雜物的含量，使符合規(guī)定成分（包括主要組元或雜質元素含量），保證鑄件得到適當組織（晶粒細化）高質量合金液。 由于鋁元素的特性，鋁合金有強烈的產(chǎn)生氣孔的傾向，同時也極易產(chǎn)

23、生氧化夾雜。因此，防止和去除氣體和氧化夾雜就成為鋁合金熔煉過程中最突出的問題。為了獲得高質量的鋁合金液，對其熔煉的工藝就必須嚴格把關，并采取措施從各個方面加以控制。 2、熔煉工藝 鋁合金熔煉過程如下： 裝爐熔化（加銅、鋅、硅等）扒渣加鎂、鈹?shù)葦嚢枞诱{整成分攪拌精煉扒渣轉爐精煉變質及靜置鑄造。 裝爐正確的裝爐方法對減少金屬的燒損及縮短熔煉時間很重要。對于反射爐，爐底鋪一層鋁錠，放入易燒損料，再壓上鋁錠。熔點較低的回爐料裝上層，使它最早熔化，流下將下面的易燒損料覆蓋，從而減少燒損。各種爐料應均勻平坦分布。 熔化熔化過程及熔煉速度對鋁錠質量有重要影

24、響。當爐料加熱至軟化下榻時應適當覆蓋熔劑，熔化過程中應注意防止過熱，爐料熔化液面呈水平之后，應適當攪動熔體使溫度一致，同時也利于加速熔化。熔煉時間過長不僅降低爐子生產(chǎn)效率，而且使熔體含氣量增加，因此當熔煉時間超長時應對熔體進行二次精煉。 扒渣當爐料全部熔化到熔煉溫度時即可扒渣。扒渣前應先撒入粉狀熔劑（對高鎂合金應撒入無鈉熔劑）。扒渣應盡量徹底，因為有浮渣存在時易污染金屬并增加熔體的含氣量。 加鎂與加鈹扒渣后，即可向熔體中加入鎂錠，同時應加熔劑進行覆蓋。對于高鎂合金，為防止鎂燒損，應加入0.002%0.02%的鈹。鈹可利用金屬還原法從鈹氟酸鈉中獲得，鈹氟酸鈉是與熔劑混合加入。

25、 攪拌在取樣之前和調整成分之后應有足夠的時間進行攪拌。攪拌要平穩(wěn)，不破壞熔體表面氧化膜。 取樣熔體經(jīng)充分攪拌后，應立即取樣，進行爐前分析。 調整成分當成分不符合標準要求時，應進行補料或沖淡。 熔體的轉爐成分調整后，當熔體溫度符合要求時，扒出表面浮渣，即可轉爐。 熔體的精煉變質成分不同，凈化變質方法也各有不同。 3、成分調整 在熔煉過程中，金屬中各元素均由于它們自身的氧化而減少，它們被氧化程度的多少，不僅與本身對氧的親和力的大小有關之外，還與該元素在液體合金中的濃度（活度）、生成氧化物的性質、以及所處的溫度等因素有關。一般來說

26、，對氧親和力較大的元素損失多些，鋁、鎂、硼、鈦和鋯等對氧親和力很強；碳、硅、錳等其次；鐵、鈷、鎳、銅及鉛等較弱。所以，在熔煉合金中對氧親和力較強的元素，將要被“優(yōu)先氧化”而造成過多的損耗；相反，那些對氧親和力較弱的元素，則能相對的受到“保護”而損耗少些。 通過熔煉后，合金化學成分中某元素因氧化損耗而使其含量增加或降低，應視該元素與基體金屬元素的相對損耗而定。相對損耗多的元素其含量將降低，稱為“燒損”；相對損耗少的元素，含量將增加，可稱“燒增”；為能正確控制熔體的化學成分，在選配金屬爐料時，應考慮到熔煉后的變化，在各元素加入量上進行相應的補償。 在實際的熔煉中，合金中元素的燒

27、損程度，還受原材料品質、熔劑及爐渣、操作技術、特別是生成氧化物的性質的影響。 4、熔煉過程中氣體和氧化物的防止 前面已經(jīng)談到，鋁液中氣體及氧化夾雜的主要來源是H2O，而H2O則是從攪入鋁液的表面氧化膜上、爐料表面（特別是受潮氣腐蝕的爐料）、熔化澆注工具以及精煉劑、變質劑中帶入鋁液。而攪入鋁液的氧化膜以及夾雜物較多的低品級爐料（如濺渣、碎塊重熔錠）將在鋁液中形成氧化物夾雜物。為此，應從熔煉澆注過程中注意下列各點： 坩鍋和熔化澆注工具 使用前應仔細地除去粘附在表面的鐵銹、氧化渣、舊涂料層等臟物，然后涂上新涂料，預熱烘干后方可使用。熔化澆注工具和轉運鋁液的坩鍋

28、在使用前均應充分預熱。 爐料 爐料在使用前應保存在干燥處，如爐料已經(jīng)受潮氣腐蝕則在配料前進行吹砂以除去表面腐蝕層。回爐料表面常常粘附砂子（SiO2），部分SiO2和鋁液會發(fā)生下列反應： 4Al3SiO22Al2O33Si 所生成的Al2O3及剩余SiO2均在鋁液中形成氧化夾雜，故在加這類料前也應經(jīng)吹砂后使用。由切屑、濺渣等重熔鑄成錠的三級回爐料中常含有較多氧化夾雜物及氣體，故其使用量應受到嚴格的限制，一般不超過爐料總量的15%，對重要鑄件則應完全不用。爐料表面也不應有油污、切削冷卻液等物，因為各種油脂都是具有復雜結構的碳氫化合物，油脂受熱而帶入氫。

29、60;爐料在加入鋁液時必須預熱至150180以上，預熱的目的一方面時是為了安全，防止鋁液與凝結在冷爐料表面上的水分相遇而發(fā)生爆炸事故；另一方面是為防止將氣體和夾雜物帶入鋁液。 精煉劑、變質劑 因其中有些組元很易吸收大氣中的水分而潮解，有些則本身含有結晶水。因此，在使用前應經(jīng)充分烘干，某些物質如ZnCl2則需經(jīng)重熔去水份后方能使用。 熔化、澆注過程的操作 熔化攪拌鋁液應平穩(wěn)，盡量不使表面氧化膜及空氣攪入鋁液中。應盡量減少鋁液的轉注次數(shù)，轉注時應減低液流的下落高度和減少飛濺。澆注時澆包嘴應盡量接近澆口杯以減少液流的下落高度，并應勻速澆注，使鋁液的飛濺及渦流減

30、至最少。在澆注完鑄件后，勺中剩下的鋁液不應倒回坩堝而澆入錠模，否則將使鋁液中氧化夾雜不斷增加。在坩堝底部約50100mm深處的鋁液中沉積有較多量的Al2O3等夾雜物，因此不能用來澆注鑄件。 熔煉溫度、熔煉及澆注過程的持續(xù)時間 升高溫度將加速鋁液與H2O、O2之間反應，氫在鋁液的溶解度也隨熔煉溫度的升高而急劇增加，當溫度高于900時，鋁液表面氧化膜成為不致密的，更使上述反應顯著加劇，故大多數(shù)鋁合金的熔煉溫度一般不超過760。至于鋁液表面氧化保護膜疏松的鋁鎂合金，鋁液與H2O、O2間的反應對溫度的升高更為敏感，因此對鋁鎂合金的熔煉溫度限制更嚴（一般不超過700）。 熔

31、煉及澆注過程的持續(xù)時間（尤其是精煉后至澆注完畢相距的時間）越長，則鋁液中之氣體及氧化夾雜物含量也越高。因此，應盡量縮短熔煉及澆注的持續(xù)時間，特別是應盡量縮短精煉至澆注完畢的時間，工廠中一般要求規(guī)定在精煉后2小時內澆完，如澆不完則應重新精煉，在天氣潮濕地區(qū)以及鑄件要求針孔度級別較高，或是易產(chǎn)生氣孔、夾雜的合金，則澆注時間應限制得更短。 再生鋁的精煉 當金屬熔化成分調整完畢后，接下來就是鋁液的精煉工序。鋁合金精煉的目的是經(jīng)過采取除氣、除雜措施后獲得高清潔度的、低含氣量的合金液。精煉有下列幾種方法： 加入氯化物（ZnCl2、MnCl2、AlCl3、C2Cl6、TiCl4

32、等）; 通氣法（通入N2、Cl2或N2和Cl2混合物）； 真空處理法； 添加無毒精煉劑法； 超聲波處理 按其原理來說，精煉工序有二方面的功能：對溶解態(tài)的氫，主要依靠擴散作用使氫脫離鋁液；對氧化物夾雜，主要通過加入熔劑或氣泡等介質表面的吸附作用來去除。 1、除氣 一般都是采用浮游法來除氣，其原理是在鋁液中通入某種不含氫的氣體產(chǎn)生氣泡，利用這些氣泡在上浮過程中將溶解的氫帶出鋁液，逸入大氣。為了得到較好的精煉效果，應使導入氣體的鐵管盡量壓入熔池深處，鐵管下端距離坩鍋底部100150毫米，以使氣泡上浮的行程加長，同時又不至于把沉于鋁

33、液底部的夾雜物攪起。通入氣體時應使鐵管在鋁液內緩慢地橫向移動，以使熔池各處均有氣泡通過。盡量采用較低地通氣壓力和速度，因為這樣形成的氣泡較小，擴大了氣泡的表面積，且由于氣泡小，上浮速度也慢，因而能去除較多的夾雜和氣體。同時，為保證良好的精煉效果，精煉溫度的選擇應適當，溫度過高則生成的氣泡較大而很快上浮，使精煉效果變差。溫度過低時鋁液的粘度較大，不利于鋁液中的氣體充分排出，同樣也會降低精煉效果。 用超聲波處理鋁液也能有效地除氣。它的原理是通過向鋁液中通入彈性波，在鋁液內引起“空穴”現(xiàn)象，這樣就破壞了鋁液結構的連續(xù)性，產(chǎn)生了無數(shù)顯微真空穴，溶于鋁液中的氫就迅速地逸入這些空穴中成為氣泡核心

34、，繼續(xù)長大后呈氣泡狀逸出鋁液，從而達到精煉效果。 2、除雜 對于非金屬夾雜，使用氣體精煉方法能夠有效去除，對于要求較高的材料還可以在澆注過程中采用過濾網(wǎng)的方法或使熔體通過熔融熔劑層進行機械過濾等來去除。 對于金屬雜質，一般的處理方法是化有害因素為有利因素。即通過合金化方法將其變?yōu)橛幸娴牡诙?，以利于材料性能的發(fā)揮。如果一定要去除的，多數(shù)情況下是利用不同元素沸點差異進行高溫低壓選擇性蒸餾，來達到除去金屬雜質的目的。 由含鋁廢料熔煉成的鋁合金往往含有超標的金屬元素，應盡量將其除去?？梢圆捎眠x擇性氧化，可將與氧親和力比鋁與氧親和力大的各種金屬雜質從熔體中除去。

35、例如，鎂、鋅、鈣、鋯等元素，通過攪拌熔體而加快這些雜質元素的氧化，這些金屬氧化物不溶于鋁液中而進入渣中，這樣就可以通過撇渣而將其從鋁熔體中去除。 還可以利用溶解度的差異的方法來除去合金中的金屬雜質。例如將被雜質污染的鋁合金與能很好溶解鋁而不溶解雜質的金屬共熔，然后用過濾的方法分離出鋁合金液體，然后用真空蒸餾法將加入的金屬除去。通常用加入鎂、鋅、汞來除去鋁中的鐵、硅和其他雜質，然后用真空蒸餾法脫除這些加入的金屬。例如將被雜質污染的鋁合金與30%的鎂共熔后，在近于共晶溫度下將合金靜置一段時間，濾去含鐵和硅的初析出晶相，再在850下真空脫鎂，此時蒸氣壓高的雜質如鋅、鉛等也與鎂一起脫除，除鎂

36、后的純凈鋁合金即可鑄錠。 為了進一步提高鋁合金液質量，或者某些牌號鋁合金要求嚴格控制含氫量及夾雜物時，可采用聯(lián)合精煉法，即同時使用兩種精煉方法。比如氯鹽過濾聯(lián)合精煉，吹氬熔劑聯(lián)合精煉等方法都能獲得比單一精煉更好的效果。 組織控制與變質處理 1、亞共晶和共晶型鋁硅合金的變質處理 鋁硅合金共晶體中的硅相在自發(fā)生長條件下會長成片狀，甚至出現(xiàn)粗大的多角形板狀硅相，這些形態(tài)的硅相將嚴重的割裂Al基體，在Si相的尖端和棱角處引起應力集中，合金容易沿晶粒的邊界處，或者板狀Si本身開裂而形成裂紋，使合金變脆，機械性能特別是延伸率顯著降低，切削加工功能也不好。為了改變硅的

37、存在狀態(tài)，提高合金的力學性能，長期以來一直采用變質處理技術。 對共晶硅有變質效果的元素有：鈉(Na)，鍶(Sr)，硫(S)，鑭(La)，鈰(Ce)，銻(Sb)，碲（Te）等。目前研究主要集中在鈉，鍶，稀土等幾種變質劑上。 一：鈉變質（Na） 鈉是最早而最有效的共晶硅變質元素，加入方式有金屬鈉，鈉鹽及碳酸鈉三種。 金屬鈉最初采用的變質劑是金屬Na，鈉的變質效果最佳，可以有效的細化共晶組織，加入較小的量（約0.0050.01），即可把共晶硅相從針狀變質成為完全均勻的纖維狀。但采用金屬Na變質存在一些缺點，首先變質溫度為740，已接近Na的沸點（892），因此

38、鋁液容易沸騰，產(chǎn)生飛濺，促使鋁液氧化吸氣，操作不安全，其次，Na比重小（0.97），變質時富集在鋁液表面層，使上層鋁液變質過度，底部則變質不足，變質效果極不穩(wěn)定.同時，Na極易與水氣反應生成氫氣，增加鋁液的含氣量。Na化學性質非?；顫?，在空氣中極易和氧氣等反應，一般要浸泡在煤油中保存，在使用前必須除去煤油，這也是一件難度很大的事情，但不除去又會給鋁液中帶入氣體和夾雜。 鈉鹽生產(chǎn)中一般應用的變質劑是含NaF等鹵鹽的混合物，利用鈉鹽和鋁反應生成鈉而起變質作用。但這些鈉鹽極易帶入水氣，會增大合金吸氣氧化傾向，同時這些鈉鹽對環(huán)境具有腐蝕作用，對身體健康有損害。 碳酸鈉以碳酸鈉為主的

39、變質劑是應克服采用上述鈉鹽變質的環(huán)保問題而開發(fā)的無公害變質劑。也即利用碳酸鈉和鋁、鎂在高溫下反應，生成鈉而起到變質作用，此反應過程和反應產(chǎn)物都是無毒的。同樣，這類無公害變質劑也存在著吸水而增加鋁合金吸氣氧化傾向的問題。采用鈉變質的還有一個不容忽視的缺點就是變質效果維持時間短，即是一種非長效變質劑。Na鹽變質劑的有效期只有3060min，超過此時間，變質效果自行消失，溫度愈高，失效也愈快，因此，要求變質過的鋁液必須在短時間內用掉，重熔時，必須重新變質。而且，精確控制鈉變質過程是困難的。所以，目前在不少場合，鈉變質正逐漸被一些長效變質方法所取代。 二：鍶變質（Sr） 鍶（Sr）

40、是一種長效變質劑,變質效果與Na相當,且不存在Na變質的缺點,是頗有前途的變質劑。英國、荷蘭等國從80年代初就開始推廣應用鍶（Sr）變質方法。目前,對于鍶變質，國內外做了不少研究,我國使用鍶（Sr）代替Na或Na鹽的規(guī)模也在日益擴大。Sr變質有如下優(yōu)點：變質效果良好,有效期長；變質操作時，無煙，無毒，不污染環(huán)境，不腐蝕設備、工具，不損害健康，操作方便；易獲得滿意的力學性能；回爐料有一定的重熔變質效果；鑄件成品率高,綜合經(jīng)濟效益顯著。但是，實踐表明,變質后的合金易產(chǎn)生縮松，并會增加鑄件的針孔度,降低合金的致密性，出現(xiàn)力學性能衰退的現(xiàn)象。 三：銻變質（Sb） 銻（Sb）可使共晶

41、硅由針狀變?yōu)閷悠瑺?。為獲得層片狀，其最佳加入范圍通常為0.150.2。它的變質效果不如Na和Sr。加銻變質一個突出優(yōu)點是變質時間長（8小時以上）。銻的熔點630.5，密度為6.68g/Cm3,所以，比較容易控制銻含量，不易造成變質不足和過變質現(xiàn)象，也不增大鋁液的吸氣與氧化夾雜傾向，但它的變質效果受冷卻速度的影響較大，對金屬型和冷卻較快的鑄件有較好的變質效果,但對緩冷的厚壁砂型鑄件變質效果不明顯，所以使用上受到一定限制。 四：碲變質（Te） 碲是國內研究成的變質劑，碲變質的作用和銻變質相似，其作用是促使硅以片狀分枝方式被細化，而不能變?yōu)槔w維狀，但變質效果比銻強。其變質效果具有

42、長效性，變質后經(jīng)8小時或重熔效果不變。同樣的，它的變質效果受冷卻速度的影響也較大。 五：鋇變質 Ba對共晶Si具有良好的變質作用。與Na，Sr，Sb相比較,Ba的變質效果比較長效,加入量范圍寬,加入0.017%到0.2%的Ba,都能獲得良好的變質組織。加入Ba后，合金的抗拉強度明顯提高,連續(xù)重熔,變質效果仍能保持,其變質效果令人滿意。采用Ba變質的不足之處是對鑄件的壁厚敏感性大,對厚壁鑄件的變質效果差，為了獲得良好的變質效果,必須快冷。同時，Ba對氯化物敏感，一般不用氯氣或氯鹽來精煉。 六：稀土變質 稀土在鋁及鋁合金中應用較早的國家是德國，德國早在第一次

43、世界大戰(zhàn)期間就成功的使用了含稀土的鋁合金。稀土元素可以達到與鈉、鍶相似的變質效果，即可使共晶硅由片狀變成短棒狀和球狀，改善合金的性能。而且稀土的變質作用具有相對長效性和重熔穩(wěn)定性，其變質效果可維持57小時，張啟運等人對La變質壽命進行檢驗，含La0.056%的變質合金，經(jīng)反復熔化-凝固10次仍有變質效果。 稀土由于其化學性質的活潑性，極易與O2、N2、H2等發(fā)生反應，從而起到脫氫、脫氧、去氧化皮等作用，因而可以凈化鋁液。 總之，稀土在Al-Si合金中兼有精煉和變質的雙重效果，變質效果具有相當長效性和重熔穩(wěn)定性.稀土元素的加入提高了合金的流動性,改善了合金的鑄造性能,優(yōu)化了合

44、金的內在質量。還有一個最大的優(yōu)點就是加入稀土不產(chǎn)生煙氣，對環(huán)境不造成污染，順應了時代發(fā)展的需要。 2、變質劑的選擇 目前鋁合金鑄造生產(chǎn)中應用最廣的是鈉鹽變質劑，由鈉和鉀的鹵素鹽類組成。這類變質劑使用可靠，效果穩(wěn)定。變質劑的組成中，NaF能起變質作用。與鋁液接觸后發(fā)生如下反應： 3NaF+AlAlF3+3Na 反應生成的鈉進入鋁液中，即起變質作用。由于NaF熔點高（992），為了降低變質溫度，以減少高溫下鋁液的吸氣和氧化，在變質劑中加入NaCl、KCl。加入一定量的NaCl、KCl組成的三元變質劑，其熔點在800以下，在一般變質溫度下，處于熔融狀態(tài)，有利于

45、變質的進行，提高變質速度和效果。此外，呈熔融狀態(tài)的變質劑容易在液面形成一層連續(xù)的覆蓋層，提高了變質劑的覆蓋作用。為此，NaCl、KCl又稱為助熔劑。 有的變質劑中加入一定量的冰晶石（Na3AlF6），這種變質劑具有變質、精煉、覆蓋作用，一般稱為“通用變質劑”。澆注重要鑄件或對鋁液的冶金質量要求較高時常采用此變質劑。 在生產(chǎn)中，變質工序一般多在精煉之后、澆注之前進行。變質溫度應稍高于澆注溫度，而變質劑的熔點最好介于變質溫度和澆注溫度之間，這樣使變質劑在變質時處于液態(tài)，并且變質后即可進行澆注，免得停放時間長，造成變質失效。此外，在變質處理完畢后，變質后的熔渣已經(jīng)變?yōu)楹艹淼墓腆w，便于扒去，不致把殘留的熔劑澆入鑄型中，形成熔劑夾渣。 選擇變質劑時，一般根據(jù)所要求的澆注溫度來確定變質劑的熔點和變質溫度，接著就可以按照所選的變質劑熔點選擇合適的變質劑成分。 3、變質工藝因素的影響 變質工藝因素主要為：變質溫度、變質時間、變質劑種類及用量。 變質溫度 溫度高些，對變質反應進行有利，鈉的回收率