段应峰
新疆众和股份有限公司 新疆省乌鲁木齐 830013
摘要：影响重熔用铝锭质量因素有内外部质量两种，其中，外部质量直接与人员操作及设备运行有关；内部质量是决定重熔用铝锭质量的最重要因素，包括化学成分不符合要求及内部偏析。化学成分不符合要求与电解铝质量及炉台配料人员密切相关，内部偏析与炉台操作人员密切相关，加强配料操作，细化质量管理是提高铝锭质量的关键措施。
关键词：重熔；精铝锭；质量措施
重熔用铝锭的产品质量分为内外部质量，因我国经济的发展，对铝制品的需求量逐渐增加。同时，对铝锭产品的要求也有所提高，铝锭质量水平与其使用水平密切相关。若对设备缺陷进行改善，则能减少产品外观因素造成的质量缺陷，提高产品等级，也可避免产品二次回炉造成的污染物排放及能源浪费。本文对提高重熔用铝锭质量的措施进行了详细的探讨。
一、精铝用途及使用领域
将纯度大于99.95％，小于99.995％的铝产品称为精铝。精铝的用途包括：电解电容器用的阳极箔、阴极真空喷涂、磁盘、复印机的感光筒、多面反射体、IC结合线、电容器导线、灯饰箔、装饰条、装饰用的铝合金等。其中，纯度要求最高的是阴极真空喷涂，所需的铝纯度超过99.999％．而精铝最主要的用途是用来生产电解电容器用阳极箔，占到精铝总产量的80％左右。
二、铝锭内部质量措施
1、精确调配,防止杂质超标。内部化学成分是决定铝锭品位的基本依据。原铝质量直接影响到铝锭内部质量,提高原铝质量无疑是提高铝锭质量的决定性因素，这要求电解生产中原料杂质含量低,电解生产技术条件保持合理,防止电解槽破损,以降低原铝中铁、硅等杂质含量,但对企业来说，老槽破损和新槽开启是必然的,而破损槽和新开槽的原铝质量较低，可通过“以高带低”方法,将品位高低不同的铝液在铸造车间混合炉内混合(整炉),得到符合质量要求的产品。通过这种方法既能消化破损槽或新开槽生产的等外品,又可控制铝液中各种杂质含量,使之符合国家或企业标准要求。
在配料前先要检查各电解槽原铝质量是否有质量上下波动的槽子，若发现原铝质量有变动，必须在配料时考虑质量变动情况。配料前从真空包中取试样,观察收缩表面、判断杂质含量大概情况,再借助仪器分析得出杂质精确含量。配料工作是铸造工艺中最关键的一道工序，其目的是将杂质控制在一定范围内。重熔用铝锭中所含主要杂质为Fe、Si,其它杂质如Ca、Mg、Cu等总和一般不大于0.1%。Fe、Si是铝液中的有害杂质,应予控制。
铝的机械强度低而塑性高,其机械性能在很大程度上取决于其主要杂质铁、硅的含量。铁在铝中的溶解量小,在665℃时能溶解0.052%,在室温溶解度维0.002%.铁和铝可形成金属间化合物FeAl3。FeAl3相是硬而脆的针状化合物,能使铝的强度略有提高而使其塑性下降。硅在铝中的溶解度比铁大,在577℃时,溶解度为1.65%,室温下约为0.05%,多余的硅和铝不形成化合物而以游离状态单独存在于铝中,通常称为“自由硅”。硅相坚硬而脆使铝的强度略有提高,使塑性略有下降。
硅对铝的电导率影响大,当铝中Si的质量分数为0.1%时，电导率降低1%,铁对铝的电导率影响较小。因此,配料时要严格控制铝液中Fe、Si含量。
2、防止铸锭内部缺陷。铸锭在铸造中会形成偏析,通过将铝液在混合炉中充分搅拌和一段时间的静置,使炉内成分分布均匀,可解决偏析的形成。
除化学成分外,气泡和内部裂纹是影响铝锭质量的因素。由于在实际生产中,铸造机的转速、冷却环境是固定的，因此,浇铸温度的高低直接影响到气泡和内部裂纹的形成。氢在金属中的溶解随温度升高而增加，因此,采取低温铸造,有利于排除气泡、气孔缺陷。在冷却水压、浇铸速度固定情况下,浇注时铝液温度也直接影响偏析的形成。
铸造时间长时会出现炉内偏析,为防止因炉内偏析造成的同一炉次铝锭前后质量有差别,应在铸造中取样分析,发现铝锭品位有降低时,应停止铸造,配料后换批号重新铸造。
三、铝锭外观质量措施
1、控制夹渣的产生。首先，铝是活泼金属，具有较强还原性，在空气中表层极易被氧化。在铸锭生产中，高温铝液自混合炉流出，经过溜槽流入铸模，一层氧化膜渣在表面生成，并随铝液流进铸模，需及时扒出，否则会在铝锭表面凝固形成积渣。产生积渣的原因在于：先混合炉炉眼、小流眼长时间使用铝渣粘附在四周导致形状不规则。使铝液不能顺利流出，流速过大、流动时形成紊流，导致氧化浮渣过多。其解决办法是混合炉连续入铝长时间不搅拌清渣导致铝液中带出的铝渣较多，打渣过程中将部分氧化夹渣裹在内部。定期搅拌扒渣，要维护清理混合炉炉眼及小流眼，保持形状规则，以便铝液顺利流出；强化打渣调流作业过程，及时清理船型浇包口氧化铝渣，避免出现铝锭忽大忽小。其次，铝液温度过低，渣铝不能完全分离，打渣过程中四周铝液开始凝固，造成铝锭表面不平整，易出现飞边毛刺。通过升高铝液温度，比如向炉内倒入高温铝液来防止夹渣的形成。
2、控制飞边和气孔的产生。铝锭产生飞边的原因有：铝液通过分配器流入铸模过程中，有垂直落差使铝液溅到铸模两侧凝固产生飞边；打渣时渣铲不能完全抬起，沿着铸模壁拉的过程有铝皮的形成，致使铝锭与铝皮链接处铝液凝固形成飞边。因而，需调整好分配器位置，使铝液通过分配器眼嘴正对铸模中央，避免铝液冲刷铸模一侧。另外，要求岗位操作人员打渣时，动作幅度小，缓慢平稳。温度高于780℃时，铝液沿着分配器流下时飞溅起的铝滴表面迅速被氧化，形成铝瘤，影响铝锭外观，严格控制铝液浇铸温度。定期喷刷涂膜剂，脱模剂既能延长铸模使用寿命，又能增强铝液流动性，从而改善铝锭表面质量，有效减少飞边、气孔等缺陷。
3、控制波纹的产生。重熔用铝锭生产的难点是波纹控制。连续铸造机采用链条传动，链传动瞬时链速和瞬时的传动比都是变化的，传动的平稳性较差，抗震性较差。在运行中，铸模内未完全凝固的铝液因受振动和晃动而产生波纹。因此，常见的铝锭表面波纹因打渣和铸机震动引起铝液的晃动产生的。
打渣引起的波纹，需及时对混合炉中的铝液加入清渣剂搅拌扒渣；严格按工艺进行，使铝液中渣铝分离彻底，扒渣干净，以减少对后面除渣的影响；尽量选用较短的溜槽进行生产，降低铝液与空气的接触面积，进而减少表面氧化形成的氧化铝；尽量避免铝液紊流，优化船型浇包结构，在浇包口放置挡渣器具，避免大量氧化夹渣进入铸模。生产实践证明，浇铸温度越高，铝渣越多，则打渣过程中引起的波纹越大；控制合理的浇铸温度，铝渣越少，则打渣引起的波纹越小。根据实际情况制作合适的工具，避免漏渣、减少同一块铝锭二次打渣扰动铸模内铝液等行为，可避免波纹的产生。此外，保持渣铲伸入铝液1cm左右，伸入过深导致波纹较大，伸入较浅铝渣不能捞干净。
铸机晃动引起的波纹，可降低铸模运行速度的不均匀性，对链传动进行优化，以减小链传动对铝锭铸造过程的影响，及时润滑轴承，铸模链条，清理残留在链条及轨道上的残铝，保持轨道清洁干净，保证铸机运行平稳，调整合理的磕锭及打印力度，从而较小并消除波纹的产生。
严格控制铝锭铸模质量，避免在设备上安装有砂孔、标示不清等缺陷的铸模；定期检查铸模，铸模出现裂纹或标识不清时要及时更换；在生产中，因滑石粉、钛白粉等辅料容易残留在铸模内腔，造成铝液流动性受阻，因而需定期清理铸模内腔。
参考文献：
[1]全国有色金属标准化技术委员会.GB/T1196-2017，重熔用铝锭[S].北京：中国标准出版社，2017.
[2]蔡建轮.提高重熔用铝锭质量的措施[J].铸造技术,2019(08).