李城
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摘要：在铝合金压力加工中，原铝锭的损耗率主要受熔铸烧损和综合成品率的影响，基于此，本文对铝加工过程中原铝锭损耗率的研究及计算进行了详细的论述。
关键词：铝加工；原铝锭；损耗率
在铝合金压力加工中，通常将原铝锭重熔、配制合金、铸造成铸锭，然后轧制、挤压、锻造等生产成铝材。在原铝锭先次投入生产时产生的废料循环利用，直到完全变成成品过程中，一部分铝锭因氧化、燃烧而消耗掉，这种损耗量与铝锭的投入量比称之为原铝锭损耗率。
一、我国铝加工业进入了一个崭新的发展时期
经济发展的新时期对节能、环保、安全、高效提出了新要求，铝在新经济时期愈来愈发挥着重要作用。
1、铝的冶炼(电解)过程是极大的赋能过程，其所耗电能是钢的5倍，远高于其它材料，因而，其更适合于水电丰富的国度或区域，以储自然之能。
2、铝是一种可再生利用资源，且其回收再生之用能极低，再生节能效果明显。
3、主要体现在交通运输及建筑结构上，灵活性、轻量化、节能性、高速度这些是现代交通对应用材料的现实要求，铝正是这些综合性选择的最佳材料之一。
4、铝的表面亲合性，加工的相对简易，以及比刚度、比强度的优势使人们对铝的安全性及其时尚特性赋予更多的内涵。不仅如此，铝及其合金在提高设备性能、精确度等方面起到不可替代的作用。
二、铝加工技术
1、塑性成型加工。因铝有较好的延展性，该方法是对铝良好可塑性的充分利用，该方法的外部环境要求保证一定的温湿度，按最终所需铝形状和规格，对铝施加一定的外力，从而让铝产生一定的形变，得到大概所需的形状，再对其进行一些打磨和人工加工，使铝的形状符合最终形状需求。
2、深加工。铝深加工是塑性成型加工法和铸造加工法的综合运用，主要加工流程是在铝表面进行机械加工或电焊等加工工艺，对存在不符合规格的地方进行完善和修缮，使铝最终符合所需规格，该工艺主要是对铝进行完善和补充，使其得到最完美的效果。
3、铸造加工。先利用高温将铝变成液态铝，再将液态铝利用一些转注工具注入到最终模具中，等温度降下来时，就变成人们所需求的最终形状，该方法要求高温，且在该方法进行时，有关人员要做好安全措施，不要轻易去碰触注入的模具，要等温度完全降下来时，再进行下一步打磨，防止烫伤。该类方法也是最常见的一种铝加工法。
三、铝加工技术的研究现状
在科技快速发展的时期，铝及其加工技术取得了较大的革新与发展，并逐步发展成为很多国家的支柱型产业。我国铝加工技术的研究主要呈现出以下特征:
1、铝加工企业众多，不过大多数企业缺乏自主创新能力。我国铝加工企业呈现逐年递增的趋势，不过多数企业的生产工艺与技术较落后，企业也不够重视人才的培养与新技术的开发，导致企业自身创新能力欠缺。
2、我国铝加工企业对铝资源的消耗量大，同时在铝加工中产生的污染相对大。不少铝加工企业所采用的生产方式较为不规范，这在很大程度上使生产中产生较大的环境污染。我国在铝加工方面的综合指标，与世界先进工艺相比依然有一定的差距存在。
3、铝加工产业链相对较短，不具备较强的市场竞争实力。铝加工产品表现出严重的同质化现象，行业的产能过剩问题凸显，市场竞争环境不断恶劣，导致企业的经济效益有所下降。另外，加工中，所采用的技术相对落后，不具备较强的技术创新力，铝制高端产品的种类与数量均偏少。
四、铝加工技术的发展趋势
1、从近年来我国铝加工技术不断的发展形势来看，一些更为先进的加工技术已逐渐形成，工艺也向着多样化方向发展，国家在对高强轻型的合金材料专项工程的发展有了明确提出。铝加工技术在今后的发展趋势将会有进一步突破，产品结构的调整幅度将会进一步增大，一些中高端及高科技产品会在这一发展阶段称为主流。对产业的结构发展调整和精细化生产也会对产品的附加值得以有效提升。对铝产品的生产也会向着轻量化和环保型的方向发展迈进。
2、技术的创新也会成为促进铝加工企业在市场竞争优势获取的重要基础，成为企业的核心竞争力。对技术的开发投入将会进一步的加大力度，在对技术的研发工作方面会进一步深入，氧化铝和电解铝的技术手段创新上将向着节能减排和成本降低等方向发展。在铝市场的开拓上也会进一步加强，在信息平台的建立上也会比较重要，这对产业的供应链优化起着重要的促进作用。
五、原铝锭损耗率的影响因素
1、一次投料烧损率。一次投料烧损率主要受合金种类、炉型、炉内气氛、熔炼温度及时间等因素的影响较大，如合金中含镁、锂则易氧化烧损。熔炼炉熔池的形状及加热方式对烧损都有影响,采用火焰炉的烧损率较大,一般为1.5%～3.5%；采用电阻反射炉的烧炉率为1.0%～1.5%；采用低频感应炉的烧损率为0.4%～0.6%。在比较落后的熔炼工厂中,一般采用火焰炉熔化原铝锭、粗调化学成分,在电炉内精调化学成分,在静置炉内除气,总烧损率为2%～4%。熔体随着熔炼温度升高、保温时间加长,氧化烧损加大。
2、反复投料烧损率。反复投料烧损率是指由熔铸至成品过程中,各工序产生的废料在回炉熔化进一步加工至成品的一次加工中,损耗掉的废料量占废料投入量的百分比，除受一次投料烧损影响因素制约外,还主要受废料的表面状态影响。一级废料,即大块废料烧损率为3%～4.5%；二级废料,即打捆薄片废料、薄壁型材头尾等的烧损率为3%～10%；三级废料,即碎屑的烧损率可达13%～30%。对某一合金品种而言,废品结构基本一定,反复投料烧损率在一个很小的范围内波动。
3、综合成品率。综合成品率主要受合金品种规格、装机水平及验收标准的影响较大。防盗盖用板、空调箔、建筑型材等的综合成品率可达85%～92%；3003、5A02等铝合金板材一般制品的成品率在55%～75%；预拉伸板材生产流程较长,工艺复杂,几何废料较多,质量要求高,成品率为20%～48%；ZA12-4TＯ(LY12CZＯ)、7A04-T6Ｏ(LC4CSＯ)等军用高级表面板材的成品率则更低。
六、推导原铝锭损耗率计算公式
假设原铝锭投入量为A,综合成品率为q,经n次使用全部转化为成品,其中第一次投料烧损率为a,第二次及以后废料投料烧损为b。
原铝锭损耗量等于各次投料烧损量之和；原铝锭总损耗量为:
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这些公式是根据生产实践情况推导出来的,只要给出原铝锭烧损率、反复投料烧损率、综合成品率,即可计算出原料损耗率。
七、实例分析
以7075-T651合金10mm*1500mm*2000mm预拉伸板为例,计算原铝锭损耗率。预拉伸板生产工艺流程为:熔铸→均匀化→刨边→锯切→铣面→加热→热轧→切片→淬火→辊矫→拉伸→时效→锯切→验切→交货。
设投入原料4847kg,可产生废料工序详细情况见表1。
表1 7075-T651预拉伸板生产中各工序生成废料情况
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此次投料产生一级废料2672kg,三级废料601kg,将这些废料再次投入使用,一级废料的烧损率取3.8%,三级废料的烧损率取15%,原铝锭的一次投料烧损率取3.5%。
反复投料烧损率为:
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事实上，计算单一合金品种规格的原铝锭损耗率意义不大。生产时，不同规格的7075铝合金的废料参与循环周转。
总之，原铝锭损耗率公式是依据铝合金加工厂的实际生产情况推导出来的,可为企业计算成本提供参考。另外，在钢铁压力加工中,若将加热、热轧、热挤压等工序产生的氧化铁皮损耗考虑进来,此公式也有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1]牛荟晓.铝加工技术的研究及发展趋势[J].河南科技,2015(13).
[2]迟志坤.铝加工过程中原铝锭损耗率的研究及计算[J].轻合金加工技术，2015(08).