探究鋁合金熔煉工藝與質量控制

張海平

摘?要：鋁合金熔煉是鋁合金鑄軋質量控制的關鍵環節，直接影響著鋁合金鑄軋板的冶金組織和力學性能。本文介紹了鋁合金熔煉工藝，提出了鋁合金熔煉質量控制措施，期望對提高鋁合金鑄軋生產水平有所幫助。

關鍵詞：鋁合金;熔煉工藝;質量控制

鋁合金鑄軋板是一種非常重要金屬材料，在鋁合金鑄軋生產中，受熔煉環節控制不過關的影響，易出現鋁合金鑄軋板夾渣孔洞、晶粒度粗大及軋制成板帶箔成品出現針孔等質量問題，降低鋁合金鑄軋板的力學性能和物理性能。為提高鋁合金鑄軋板質量，必須加強對鋁合金熔煉工藝的質量控制，持續優化熔煉工藝流程，有效規避鋁合金鑄軋板質量缺陷。

1鋁合金熔煉工藝

1.1準備工作

對爐料進行吹干、預熱，保證爐料干凈，不含油污、水分等雜質;回爐料要重熔精煉，控制新舊爐料的比重，回爐料不得超過40%;控制配料重量，考慮到配料在除氣、排渣、變質過程中的損耗，適當增加爐料質量[1];清理干凈熔煉設備，避免雜質影響鋁合金熔煉質量;對熔煉爐爐體進行烘爐，之后再將爐料投入熔煉爐內，避免水蒸氣的影響;準備好覆蓋劑、精煉劑和添加劑。

1.2熔煉操作

在熔煉爐內依次加入合金錠、回爐料、中間合金、各種添加劑;控制熔煉溫度，制成高質量的合金液;采用氬氣加精煉劑的方式將精煉劑通過精煉管加入到合金液中，進行網狀精煉，對爐內各個地方精煉到位，不留死角;可加入適量鈦劑細化晶粒，提高鋁液質量。

1.3二次精煉

鋁合金熔煉要采用氬氣氣進行二次精煉，以去除鋁液中的氣體和非金屬氧化物;在鋁液底部輸入氬氣，因氬氣是惰性氣體，不易發生化學反應，所以可快速吸附鋁液中的氫氣和非金屬雜質，使其浮出鋁液表面;去除氣體和雜質后，用氬氣精煉機進行精煉。主要去除鋁合金熔體中的氫氣。

2鋁合金熔煉的質量控制措施

2.1合理配比熔煉材料

2.1.1精煉劑重量控制。鋁合金材料一般在高溫750℃的條件下進行熔煉，不同的化學元素會生成一定的氧化物或雜質，出現熔煉材料損耗。如，鋁元素的燒損率為1.0-1.5%，鋅元素的燒損率為1-3%，鎂元素的燒損率為2-4%，銅元素的燒損率為0.5-1.5%。根據熔煉材料中各種化學元素的燒損率，計算出鋁合金材料的燒損率為2-4%，據此確定精煉劑的添加量，即為鋁合金材料燒損質量的10-15%，以保證鋁液質量達標。

2.1.2爐料比例控制。回爐料分為一級、二級、三級，其中一級回爐料是指鑄軋板頭、，可直接用于回爐熔化的材料。二級回爐料是指在經過后道工序軋制，厚度一般在0.32mm以上的鋁板，三級廢料一般為厚度≤0.32mm的鋁板。為保證鋁液質量，使鋁合金熔煉成本得到合理控制，應將原材料控制在60-80%，回爐料控制在20-40%，且回爐料必須均為一級料[3]，。二級廢料控制在10-20%，三級廢料控制在5%-10%。

2.2嚴格控制鋁液化學成分

不同類型的鋁合金，其化學成分、物理性能和力學性能存在著較大差異。所以，為保證鋁合金熔煉質量，必須根據國標對鋁液化學元素含量進行控制。在熔煉后，采用光譜分析儀分析鋁液中化學成分的含量，隨機選取3個檢測樣本進行檢測，計算平均值。將實測值與國標要求含量進行對比，若實測值超出國標規定范圍，則要重新調配。

2.3控制熔液含氫量

在鋁合金熔煉中，若熔液中氫含量超標，則會使鋁合金降低氣密性和機械性能。為解決這一問題，必須嚴格控制熔液中的含氫量。具體控制措施如下：按照熔煉工藝要求檢查爐料配比和質量;采用被覆劑對鐵質熔煉工具進行處理;控制熔煉溫度，避免因溫度過高導致熔液吸氣。在加入精煉劑之前，要對精煉劑進行充分干燥;在鋁液中加入惰性氣體，析出氫氣，降低氫含量。常用惰性氣體包括氮氣和氬氣，根據實驗研究顯示，單一采用氬氣可有效去除氫氣，降低鋁合金熔液的密度值，但與此同時會增加25%以上的除氣成本。所以，在綜合考慮熔煉成本、除氣效率、密度比值等因素的情況下，可采用70%氮氣+30%氬氣，將鋁合金熔液的密度值控制在2.5以內。

2.4控制熔煉常見質量缺陷

2.4.1針孔缺陷控制。在鋁合金熔煉中，如果出現熔煉工具烘烤不充分、熔煉時間過長、精煉工藝不到位、精煉環境濕度過高等問題，則會導致鋁合金針孔缺陷。在針孔缺陷的防控中，可采取以下措施：徹底烘干熔煉工具;適當縮短熔煉時間，保證熔煉工具在短時間內快速均勻受熱;熔液變質后要靜置15min，再進行澆鑄。

2.4.2氧化夾渣缺陷控制。在鋁合金熔煉中，如果出現回爐料比例過大、爐料質量不高、熔渣殘余、變質后靜置時間不足等問題，則會使熔液中含有氧化夾渣，降低鋁合金質量。在氧化夾渣缺陷的防控中，可采取以下措施：對爐料進行吹砂，徹底除氫，排除雜質;控制熔液變質后的靜置時間，直到熔渣浮出熔液表面或下沉到熔液最底部為止。

2.4.3縮孔缺陷控制。在鋁合金熔煉中，如果出現合金晶粒過大、澆鑄溫度過高、澆鑄工藝設計不合理等問題，則會導致鋁合金出現縮孔缺陷。為控制這一質量缺陷，可采取以下措施：控制熔煉中鋁液的溫度;盡量采用較低的澆鑄溫度;降低鋁液中的雜質含量，提高鋁液流動性。

3結論

綜上所述，鋁合金鑄軋生產要加強熔煉工藝環節的質量管控，通過合理配比熔煉材料，加強鋁熔液化學成分檢測，以及有效去除熔液中氫氣，進而消除鋁合金熔煉過程中常見的針孔、氧化夾渣、縮孔等質量缺陷。同時，在鋁合金熔煉質量控制中，還要充分考慮質量控制成本，處理好質量與成本之間的關系，優化當前的質量控制措施，提高鋁合金熔煉工藝環節的質量管理效益。

參考文獻

[1]趙一栗，吳志軍.鋁合金熔煉工藝與質量控制[J].內燃機與配件，2019（3）：82-83.

[2]劉芎杉，李志娟，王維軍，畢慧芝，高瓊蓮.鋁及鋁合金熔煉用氮氣質量控制[J].中國金屬通報，2014（9）：124-125.

[3]陳友興.淺談新形勢下鋁合金焊接質量體系的建立[J].世界有色金屬，2020（1）：41-42.