A356.2鋁合金圓鑄棒爐前熔煉工藝控制

摘 要：A356.2鋁合金是一個典型的AL-Si-Mg系三元合金。它具有較好的流動性，良好的塑性和高沖壓韌性，是汽車鑄造輪轂的首選材質。本文就A356.2鋁合金圓鑄棒爐前熔煉工藝進行總結，以便進一步規范及提高A356.2鋁合金圓鑄棒熔煉質量。

關鍵詞：鋁合金;圓鑄棒;配料;精煉

A356合金是美國鋁業協會標準中的一個牌號系列，這個系列有三個合金：A356.0、 A356.1、 A356.2。其中A356.2合金是一個典型的AL-Si-Mg系三元合金。它具有較好的流動性，線收縮小，無熱裂傾向，可鑄造薄壁和形狀復雜的鑄件。而且通過熱處理可達到較高的強度，良好的塑性和高沖壓韌性，是汽車鑄造輪轂的首選材質。A356.2鋁合金圓鑄棒市場需求較大，但必須首要管控好爐前熔煉工藝操作。

1 熔煉前的準備

A356.2化學成份主要成份為鎂0.3%-0.45%;硅6.5%-7.5%;鐵0.12%;其它雜質范圍為微量。本公司電解鋁液均采用9985%AL來組織生產A356.2合金。鎂錠及硅錠投爐入料之前都必須要求無水分、泥砂、油污，帶水的鋁屑應烘干。爐子在停歇后，若為冷爐狀態，應對爐子進行預熱，使爐膛溫度達到700℃～800℃左右。A356.2鋁合金一般熔煉工藝都控制熔煉溫度在 760℃以下。當鋁液溫度超過770℃時明顯開始氧化，夾雜物和含氣量大幅增加，凝固后組織晶粒也會粗大，鋁液質量開始下降，材料機械性能變壞。所以A356.2鋁液熔煉溫度應控制在770℃以內。

2 配料工藝控制

2.1 A356.2配料工藝流程

電解原鋁液檢斤后拉入熔鑄車間→組織爐前單包取樣，確認鐵成份合格→組織天車吊運原鋁液抬包倒入熔煉爐? →加入硅錠，加入細化劑，高溫熔化一個小時→加入固體料降溫→ 加入鎂錠→攪拌10-20分鐘→取樣分析→精煉30分鐘→ 扒渣→靜置20-30分鐘組織鑄造。

2.2 A356.2鋁合金爐前生產工藝條件

電解鋁液溫度：780℃-820℃;熔爐升溫條件：天然氣升溫;熔煉爐容積：30噸;精煉劑用量：2-2.5kg/t-Al;硅錠熔化溫度：770℃;硅錠熔化時間：1h。鎂錠熔化溫度：740℃;細化劑熔化溫度770℃;鋁液靜置時間：20-30min;精煉氣體：氮氣;氮氣壓力：0.25Mpa;2.3配料工藝控制

鋁液抬包入料時操作要緩慢、平穩，防止高溫原鋁濺出傷人。添加輔材時要經過嚴格計算。

1） 硅的配入方法

根據爐料計算保溫爐添加金屬硅總量，浸泡時間不少于60分鐘。硅總量盡量取配料值上限，如成份超標，可入原鋁液沖淡，以減少浸泡時間。 倒入爐內的鋁量為m1，硅含量為a1，爐內剩余鋁量為m2，硅含量為a2，加入的廢料量為m3，硅含量為a3，配成的硅含量為a，配入的鋁-硅合金含硅量a4，則應加入的中間合金量為：

W1=[a（m1 +m2 +m3）-m1a1-m2a2-m3a3]/（a4-a）

2）鎂的配入方法

倒入爐內的鋁量為m1，鎂含量為b1，爐內剩余鋁量為m2，鎂含量為b2，加入廢料鋁含量為m3，鎂含量為b3，應配成的合金鎂含量為b，實際配入的鎂錠量應考慮10～15%的燒損。則計算加入的鎂錠含量為：

W2=[b（m1 +m2 +m3）-m1b1-m2b2-m3b3]/（100-b）

3）根據生產情況及時與電解廠溝通來料時間，單包取樣分析鐵元素是否與排包單含量相符，單包鐵含量要求小于0.09%。

4）鋁液細化處理通常用AL-40Ti-B合金。AL-40Ti-B合金是靠 TiB2 細化α（AL）。細化主要是使共晶硅形態變成纖維狀或接近于小粒狀，同時共晶硅得到細化。本車間每噸鋁加入2.5 kg AL-40Ti-B合金進行細化。

3 爐內除雜及鋁灰處理

A356.2合金鋁液在熔煉過程中，是不斷產生夾雜物和含氣量的過程，也是不斷除渣和除氣的過程，所以必須采用精煉及除渣工序，保證鋁液內部質量。

3.1對鋁液進行精煉過程，就是除渣和除氣過程。在精煉時，精煉劑中所含成分的化合物不應與A356合金中的元素起反應，且不溶解在鋁液中。A356.2鋁合金在熔煉過程中，利用6#無縫精煉管以每噸鋁加2-2.5kg精煉劑，靠0.25Mpa高純氮氣把精煉劑粉噴到鋁液中，精煉20～30分鐘，排氣管在熔煉爐內，前后、左右往復平穩移動并不留死區，精煉溫度730℃～760℃。精煉劑能把鋁液中的渣和氣帶出液面。精煉劑中有Na3ALF6或K3ALF6有強烈吸附氧化物的能力，可以把渣帶到液面，另外還有氟硅酸鈉（或氟硅酸鉀）， 它可以與AL203 和AL反應后生成的ALCL3 和 C2CL4 均為氣態，不溶于鋁合金液，都起精煉作用，鋁液中的渣和氣，都隨這兩種氣泡帶到液面，達到精煉的目的。

3.2精煉后進行除渣操作，在鋁液表面撒入清渣劑。清渣劑主要是除掉熔煉過程中鋁液表面上的渣，使渣液分離，將鋁液表面的渣扒出爐外。然后人工進行扒渣操作，達到鋁液清渣的目的。

3.3人工扒出的鋁渣中還含有大約10%的鋁。在鋁渣進行統一回收前，必須進行鋁灰搓灰工作，把灰與鋁進行二次分離處理。

1）搓灰機開機前必須檢查冷卻水的水量是否足夠，檢查冷灰機內部是否有水，檢查設備各部位是否運轉正常。

2）每次搓灰前必須把攪拌掌放到鍋底（底鍋距離攪拌掌尺寸為1.5㎝），把鍋門關好，然后起動攪拌掌，最好是利用自動正反轉攪拌。每次搓灰前檢查流鋁水口必須通暢，嚴禁鍋內鋁灰過量溢出。

3）鋁灰溫度過高時應加冷灰和打渣劑。操作過程中，禁止亂調攪拌掌的轉速，禁止任意停止攪拌。

4）冷灰球磨篩選機在使用之前先啟動噴淋塔除塵風機，打開并檢查冷卻水是否正常，篩灰機出灰口準備好盛灰斗或套好袋子。當中途盛灰斗裝滿要換灰斗時，應先停止冷灰機旋轉（不能停冷卻水）后停止篩灰機旋轉并換好灰斗，然后應先開篩灰機，后開冷灰機。

5）當聽到冷灰機的壓輥落下時發出當當的聲音時，說明冷灰機內已無鋁灰，這時可以停止冷灰機的旋轉，但不能馬上停冷卻水和篩灰機，冷卻水要在停止冷灰機旋轉后10分鐘后停止，當篩灰機不再出灰時方可停止篩灰機旋轉，同時關閉除塵風機，此時冷灰機操作完成。

4 成份取樣分析

配料結束后，利用專用工具進行鋁液化驗取樣。取樣要有代表性，取樣前應充分攪拌以均勻其成分。取樣前應控制熔體溫度控制在730℃～760℃。取樣部位應是熔煉爐內中部最深部位的二分之一處。根據爐前分析結果進行成分調整，補料（過磅并記錄）或沖淡后，再取樣進行爐后化驗，合格后靜置20～25分鐘放水鑄造。

結束語

我公司通過多年生產實踐，在爐前A356.2鋁合金熔煉工藝中進行了多方探索，對熔煉時間、溫度控制，輔料加入進行了工藝優化。所生產的A356.2鋁合圓鑄棒得到了用戶的認可，為企業創造了可觀的經濟效益。

參考文獻：

[1]《鋁合金鑄造生產作業指導書》內部文件.

作者簡介：

張新奎（1975-），男，鋁冶煉工程師。