提高重熔用鋁錠質量的措施

蔡建輪

（陜西有色榆林新材料有限責任公司，陜西 榆林 719000）

重熔用鋁錠的生產要符合國家標準《重熔用鋁錠GB/T1196-2017》的要求。鋁錠內部質量是指化學成分和內部組織兩方面，因此，嚴格把控鋁錠雜質元素成分和防止鋁錠內部氣孔、縮孔的形成成為生產過程的關鍵點。

1.1 控制鋁錠雜質元素成分

目前，為滿足客戶的需求，一般生產牌號為Al99.70的鋁錠，其主要化學元素組成為：Al≧99.70%；Si≦0.10%；Fe≦0.20%；Cu≦0.01%；Ga≦0.03%；Mg≦0.20%；Zn≦0.03%；其他單個≦0.03%[1]。配料員根據排包單，嚴格監控鋁液品位。當加入混合爐中鋁液超過Al99.70標準時，要進行攪拌，以確保鋁液成分分散均勻。鋁液長時間存放會發生成分偏析，生產的鋁錠表面不平整，因此及時將混合爐內的鋁液生產完畢。長時間存放前后鋁錠表面質量如下圖所示。

圖1 正常生產時鋁錠表面質量

圖2 鋁液靜置時間超過一天的鋁錠表面質量

1.2 防止鋁錠氣孔和縮孔的產生

在重熔用鋁錠的截面圖上，氣孔或縮孔結缺陷能被人眼直接觀察到，這種內部組織對鋁錠的質量品味影響很大，這些內部組織的形成主要受制于鑄造過程中澆鑄溫度過高、冷卻速度過快。

（1）氣孔：電解鋁液中氣體主要以氫為主，氫在鋁液中的溶解度與溫度成正比，溫度越高，氫的溶解度越大。鋁錠澆鑄過程中氣體不能完全逸出，留在鋁錠內部形成氣孔。避免氣孔產生的技術措施是：當電解車間運來的鋁液溫度超出控制范圍，及時加入固體鋁錠，待鋁液溫度降至720℃～760℃，此時鋁液中氫含量下降，然后再進行鑄造生產，可有效避免鋁錠內部氣孔的產生。

（2）縮孔：由于連續鑄造機一次過高的冷卻溫度或過快的鑄造機速度，導致鑄模內的外部鋁液先冷卻凝固、內部鋁液后冷卻凝固，當內部鋁液凝固時外部鋁液因凝固無法流動至內部補充收縮造成的孔隙便產生縮孔。避免縮孔產生的技術措施是：嚴格按照生產工藝，控制鑄造速度，冷卻水的水溫必須控制在30℃以下，并保證循環水的供應量達到鑄造機的正常運行標準，有效避免縮孔的形成。

2 鋁錠的外觀質量控制

根據重熔用鋁錠的國家標準《重熔用鋁錠GB/T1196-2008》所規定的外觀質量主要標準為：鋁錠成銀白色、鋁錠表面應整潔、無較嚴重的飛邊或氣孔，允許有輕微的夾渣[2]。榆林新材料要求，鋁錠成銀白色、鋁錠表面應整潔、無較嚴重的飛邊或氣孔，允許有輕微的夾渣，字號清晰可見。有嚴重的飛邊（飛邊小于5mm）、氣孔（長大于50mm×寬大于3mm）和標識不清楚（YUAL半個字以上）視為不合格；允許有輕微的夾渣，但夾渣集中且直徑大于20mm，或直徑雖在10mm～20mm，多于2處（包括2處）以上視為不合格產品；表面光潔平凈不得有明顯波紋，波紋深度超過3mm視為不合格產品；字號超過半個不清楚視為不合格產品。因此，控制鋁錠的外觀質量主要是防止夾渣、飛邊、波紋的產生。

2.1 控制夾渣的產生

首先，鋁是活潑金屬，具有較強還原性，在空氣中表層極易被氧化。在鑄錠生產過程中，高溫鋁液自混合爐流出，經過溜槽流入鑄模，一層氧化膜渣在表面生成，并隨鋁液流進鑄模，需要及時扒出，否則會在鋁錠的表面凝固形成積渣。產生積渣的原因是：首先混合爐爐眼、小流眼長時間使用鋁渣粘附在四周導致形狀不規則。使鋁液不能順利流出，流速過大、流動時形成紊流，導致氧化浮渣過多。解決辦法是混合爐連續入鋁長時間不攪拌清渣導致鋁液中帶出的鋁渣較多，打渣的過程中將部分氧化夾渣裹在內部。定期攪拌扒渣，要維護清理混合爐爐眼以及小流眼，保持形狀規則，以便鋁液順利流出；強化打渣調流作業過程，及時清理船型澆包口氧化鋁渣，避免出現鋁錠忽大忽小。

其次，鋁液溫度過低，渣鋁不能完全分離，打渣的過程中四周鋁液開始凝固，造成鋁錠表面不平整，容易出現飛邊毛刺。通過升高鋁液溫度，比如向爐內倒入高溫鋁液來防止夾渣的形成。

2.2 控制飛邊和氣孔的產生

鋁錠產生飛邊的原因有：鋁液通過分配器流入鑄模的過程中，有垂直落差使鋁液濺到鑄模兩側凝固產生飛邊；打渣時渣鏟不能完全抬起，沿著鑄模壁拉的過程中有鋁皮的形成，致使鋁錠與鋁皮鏈接處鋁液凝固形成飛邊。處理飛邊的辦法：一是調整好分配器位置，使鋁液通過分配器眼嘴正對鑄模中央，避免鋁液沖刷鑄模一側。

二是要求崗位操作人員打渣時，動作幅度小，緩慢平穩。溫度高于780℃時，鋁液沿著分配器流下的時候飛濺起的鋁滴表面迅速被氧化，形成鋁瘤，影響著鋁錠的外觀，嚴格控制鋁液的澆鑄溫度。定期噴刷涂膜劑，脫模劑既能延長鑄模的使用壽命，又能增強鋁液的流動性，從而改善鋁錠表面質量，有效減少飛邊，氣孔等缺陷。

2.3 控制波紋的產生

重熔用鋁錠生產的難點是波紋控制。連續鑄造機采用鏈條傳動，鏈傳動瞬時鏈速和瞬時的傳動比都是變化的，傳動的平穩性較差，抗震性較差。在運行過程中，鑄模內未完全凝固的鋁液因受到振動和晃動而產生波紋。因此，常見的鋁錠表面波紋由于打渣和鑄機震動引起鋁液的晃動產生的。

打渣引起的波紋，需要及時對混合爐中的鋁液加入清渣劑攪拌扒渣；嚴格按照工藝進行，使得鋁液中渣鋁分離徹底，扒渣干凈，以減少對后面除渣的影響；盡量選用較短的溜槽進行生產，降低鋁液與空氣的接觸面積，進而減少表面氧化形成的氧化鋁；盡量避免鋁液紊流，優化船型澆包結構，在澆包口放置擋渣器具，避免大量氧化夾渣進入鑄模。生產實踐證明，澆鑄溫度越高，鋁渣越多，則打渣過程中引起的波紋越大；控制合理的澆鑄溫度，鋁渣越少，則打渣引起的波紋越小。根據實際情況制作合適的工具，避免漏渣、減少同一塊鋁錠二次打渣擾動鑄模內鋁液等行為可以避免波紋的產生。此外，保持渣鏟伸入鋁液1cm左右，伸入過深導致波紋較大，伸入較淺鋁渣不能撈干凈。

鑄機晃動引起的波紋，可降低鑄模運行速度的不均勻性，對鏈傳動進行優化減小鏈傳動對鋁錠鑄造過程的影響，及時潤滑軸承，鑄模鏈條，清理殘留在鏈條及軌道上的殘鋁，保持軌道清潔干凈，保證鑄機運行平穩，調整合理的磕錠及打印力度，從而較小并消除波紋的產生。

嚴格控制鋁錠鑄模的質量，避免在設備上安裝有砂孔、標示不清等缺陷的鑄模；定期檢查鑄模，鑄模出現裂紋或標識不清時要及時更換；在生產過程中，由于滑石粉、鈦白粉等輔料容易殘留在鑄模內腔，造成鋁液流動性受阻，定期清理鑄模內腔。

綜上所述，重熔用鋁錠生產環節多，每個環節都會影響鋁錠質量。必須根據不同的崗位加強對工藝過程的管理控制，認真總結生產經驗持續改進工藝，不斷提高產品質量。