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铝合金的熔炼与铸造

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发表时间:2020-05-19 10:10作者:邹战江来源:青岛景顺诚金属汇编网址:http://www.jingshuncheng.com
文章附图

1 配料及其计算

配料是熔体铸的第一道工序。它的首要任务是控制成分和杂质含量使之符合要求,其次是根据对合金的加工和使用性能的要求,确定各种炉料品种及配料比;再次是正确地计算每炉的全部炉料量。合理地吊装各种原辅材料,管理好各种金属及废料(旧料)。

铝合金熔炼时,炉料大致分为三类,即:工业纯金属,或称新料或新金属;回炉的金属或合金废料,也称旧料或返回料;以及中间合金或配制合金用的纯金属。正确地选择配制合金的炉料,对于合金成分控制,铸锭质量的保证,以及金属原料的节约,都有重要的意义。总之,在保证性能合乎要求的前提下,允许利用各种废料,节约新金属和贵重金属。换句话说,就是能用废料应少用纯金属,能用低品位纯金属绝不用高品位的纯金属。做到废料用尽,次料代替好料,好料精用,搭配适当,保证质量。

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铝合金铸造

1.1 工业纯金属--新料

铝合金是在纯金属熔炼的基础上,加上其它合金元素配制而成.因此,在配制合金以前,首先应依所需配制的合金成分的要求,选择所需的纯金属之品位。

有色金属的工业纯金属多来源于冶炼厂,如工业纯铝(称原铝),工业纯铜(称紫铜或电解铜),工业纯镁,以及金属镍等都是从电解工厂制得的。原铝多铸成15-20公斤的小锭(称铝锭);镁以锭状供应,镁锭的重量可分为2.5公斤和9公斤两种;纯铜和金属镍一般多以电解铜板和电解镍板的形式供应;金属锌一般铸成重40公斤左右的扁平锌锭,而金属锰和铬分别以不同的粒度供应。这些所谓的纯金属中,杂质仍是不可避免的。例如,原铝锭中仍含有Fe和Si两种主要杂质。它们大多数是从炼铝原料---铝矿石中带来的。这两种杂质元素对铝及其合金的性能有极大的影响,因而使用原铝锭时,必须注意这些杂质的含量,根据所配制合金的要求正确地选用原铝锭。铝冶炼厂生产的原铝新料,是按所含铁和硅二种主要杂质元素的多少而定其品位的。纯铜内所含杂质元素种类很多,所以一般工业纯铜基本上是按照铜的含量多少而定其品位的。

总的来讲,在选择金属品位时,为了保证质量,应尽量选择杂质较少,纯度较高的高品位的纯金属;但纯度越高,生产越困难,成本也越高,因而应尽量避免使用过高纯度的原料,以节约生产成本。因此正确地选用金属原料的品位,在配料过程中是十分重要的。

铝合金中常用的金属原料有铝锭,镁锭,紫铜板、锌锭和用于制作中间合金的电解镍板,金属锰,金属铬,结晶硅以及海棉钛,海棉锆等。

标准铝锭

1.2 废料--回炉料

1.2.1废料的来源和使用原则

废料,又称回炉料,也叫旧料。按其来源不同,大致可分为本厂废料及厂外废料两大类.

(1)本厂废料

这部份废料来源于熔铸车间及各加工车间各工序所得的加工余料(一般称几何废料)及不合格的报废料(一般称工艺废料)。铝合金成品率一般在60~80%左右,也就是说,将有20-40%的原料在加工过程中变成废料。这部份废料大致都有可能保持质量不受掺杂,是高质量的废料,是熔炼铝合金的重要原料之一。对本厂废料要加以仔细分离、分级,并按合金归类分组保管。只要管理得好,这些废料一般都能保持良好的质量,不受掺杂,污染及混料,在工厂里称为一级废料或二级废料。这部份废料通常不需处理就可以直接入炉使用。只有从车床,刨床,锯床等回炉的铣,锯、刨边碎屑料,常被油污或氧化,或含杂质过多,这些料质量低劣,通常称之为三级废料。这部份废料不能直接入炉,事先要经过洗涤,干燥处理,再重熔复化,经化验取得准确的成分后才能入炉使用.

在使用废料时,要求入炉的废料不得混合金,混级,应清洁无油泥污染。如果混料,则宁愿将少量的低成分合金(低合金)混于高成分合金(高合金),不可使少量的高成分合金混于低成分合金。例如,纯铝混入LF21合金中,则用于LF21合金炉料中;防锈铝(LF2--LF21)各合金废料分别混于LY12合金中;则可用于LY12合金炉料中;LD6合金废料混于LD2合金中,则可用于LD5合金炉料中;LD7、LD8,LD9合金废料互混在一起,则可酌量用于LD8合金或LD9合金中。有的合金废料互混在一起,则不能用于生产,如LD10合金料混入LC4合金中,则必须挑选后,经检查确定无混料时,方能分别用于该合金炉料中。还有一些合金废料互混后,又难于挑选,不易检查分辨的,应重熔复化,取得准确的成分后方可作为炉料。另外, 某些废料,虽未混料,但放置时间过长,严重腐蚀,或油泥污染严重的,也应回炉重熔复化。总的来讲,所有牌号不明,成分含量不清,腐蚀污染严重的一级和二级废料和车,刨、铣、锯碎屑都不能直接入炉,属于工厂里规定的三级废料范围,应重熔复化。

(2) 厂外废料

源于用制造工厂或市场上回收的废料,大都掺杂混合,其质量多不可靠,甚至无准确的化学成分,最好不直接入炉使用。如确实保证不掺杂其它金属者,方可按本厂废料分级归类使用。必须注意,这些厂外回收废料,往往含有一般化验方法难于检查出来的有害杂质元素,其含量即使仅万分之一,甚至十万分之一,也会严重影响产品质量及工艺性能。因此,凡制造高质量的产品,最好不使用这些厂外回收废料。

那些化学成分不明,或不符合标准的杂料,有时被称为化学废料,工厂里也称之为号外料.也应当进行复化重熔,明确其化学成分后,才能适量入炉.

1.2.2 废料的分级和归类管理

铝合金废料的分离,分级,按合金系统门类保管的要求是十分严格的。因为铝合金一经混杂入炉,就无法使之除去,除非加入大量纯金属予以冲淡。因此管理好废料,正确的使用废料对保证产品质量,降低消耗,节约金属极为重要。某些铝合金的成分含差异很大,如果一种合金废料混入另一种合金,即使数量不多,也会造成废料无法使用。例如,超硬铝中含Zn量都很高,而其它系列铝合金中要求含Zn量却很低,如果有5-10%的超硬铝合金废料混入LY12合金炉料中,就会使炉料全部报废。又如Al-Cu-Mg-Fe-Ni系锻造铝合金中含Ni量都在1.0%以上,而其它铝合金中一般要求含Ni量低于0.1%,当有百之几的高Ni废料混入其它合金炉料中,同样会造成全炉报废。如果各合金废料互混在一起,废料中同时含有较多量的Si,Zn、Ni等元素。那么此废料很难用于任何一种铝合金铸锭生产中,即使用量少也可能形成杂质元素的恶性循环,影响产品的机械性能及加工性能。其结就只好积压大批废料而使用较多的新金属,浪费金属材料。因此对本厂废料要分合金或按合金系统严格管理。所有一、二级废料必须分合金装架打捆,三级废料应按合金系统归类装箱,所有废料都必须合理分组归类堆放,而且要有明显的标牌或标示。

在铝合金铸锭生产中,某些制品由于用途不同,要求其杂质含量和铸锭的内部质量也不相同、因而对炉料的几何尺寸和表面清洁度的要求也不一样。例如,制作大梁、型材,和锻件的合金铸锭,要求其杂质含量较低,非金属夹杂物愈少愈好,其炉料一般不用碎片及薄板和油泥较多的废料。因而,各种合金废料除不混料外,还必须按照工艺规程的规定,根据废料的外形尺寸和表面清洁度而分级装架和堆码。铝合金废料一般分四级,一二级废料可直接入炉熔制成品合金铸锭,某些特殊制品不得使用二级废料;三、四级废料须经干燥,重熔复化,分析化学成分后才能使用。

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