段应峰
新疆众和股份有限公司 新疆省乌鲁木齐 830013
摘要：在铝铸造和铝合金加工中，重熔用铝锭的配料工艺是一个不可缺少的重要工序，控制好重熔用铝锭的配料工艺条件是保证铝合金铸件及其型材质量的前提。本文论述了重熔用铝锭配料工艺条件的控制。
关键词：重熔；铝锭配料；工艺控制
重熔用铝锭质量对铝制品的质量有着决定性影响，因此，必须保证其质量符合生产标准要求。但重熔用铝锭的配料工艺条件受多种因素的影响，为了保证铝锭的铸造质量，必须对整个工艺流程进行科学合理的分析，并在此基础上，采取有效的改进措施，保证整个配料过程的顺利进行，从而为铝锭的铸造质量提供可靠的保证。
一、重熔用铝锭配料生产工艺流程
配料过程是指按一定标准比例计算，选择回炉料和品位不一样的电解原铝进行加工，最终得到优质的铝液，并以此来铸造铸件或铸锭成品。这种工艺流程可表示为：计算单包成分→安排电解出料顺→单包分析→装炉→炉前分析→调整成分→扒渣、搅拌→取样分析(合格)→澄清、保温→分流铸锭。
一般情况下，铝锭的化学成分是铝锭质量的决定因素，重熔用的铝锭可在铝型材和铝合金件的质量、成分及性能等方面起到关键作用。比如铝锭经重熔、精炼后，能生产出铝件和铝合金棒材、线材及板材，经拉拔、挤压或轧制，即制造出铝线、铝板和铝型材等成品。
二、电解铝液配料工艺控制
1、重熔用铝锭内部化学成分控制。配料是铸造工艺中的关键工序，能否进行科学合理配料工作，对整个铸造工艺质量具有决定性影响，因此，要结合铝锭铸造的实际情况，进行精确的配料工作。配料的目的主要是通过优化配合比，将其中的杂质控制在合理范围内，最大限度地降低杂质造成的不良影响。重熔用铝锭的内部化学成分决定着铝锭的实际品位高低，其中所含有的杂质主要是Fe、Si、Cu、Ca、Mg及Zn等元素，不同品位重熔用铝锭内部所含有的杂质，由高到低依次增多。根据重熔用铝锭的内部化学成分，对单项主要元素的配料范围进行合理的压缩，制定相应的化学成分预配料目标，并通过试验提高配料的合格率，从而为铝锭质量提供可靠保障。
2、铸造用电解原铝的主要杂质成分。电解原铝因其炉体结构、阳阴极碳块结构及Al203内含杂质等因素，原铝中富含多种杂质成分，主要杂质成分为Fe、Si元素。铁与铝可形成粗大的FeAl3针状化合物，使铝的韧性和耐蚀性显著下降，合金液的补缩能力变坏。Si熔入到AL中，可提高合金流动性，减少疏松、缩孔、热裂、变形等缺陷。但硅对铝的电导率影响大，当铝中Si含量为0.1％时，电导率降低1％。所以电解铝配料时要严格控制Fe、Si元素的百分含量。
电解原铝正常情况下，Fe含量平均在0.13％左右。Si含量平均在0.07％左右。一些新开槽或破损槽的Fe、Si成分会很大。目前针对不同品位的原铝配料方法，只有通过“以高带低”法，将品位高低不同品位的铝液在混合炉内混合，得到符合国家或企业标准要求的产品。所以配料人员应事先合理安排24h的原铝出铝量，认真计算单个抬包的Fe、Si含量，均分每个班次所有原铝的Fe、Si含量，对出现质量反差较大的单包任务作以调整，为各生产班配料创造条件。
3、单槽预分析，防止毁炉事故发生。
铝锭配料工序前，要对全部电解槽实际运行情况作详细检查，尤其要重点检查电解槽的原铝质量波动情况，针对检查出的问题电解槽，采取有效处理措施，进而确保其始终处于良好的工作状态，为整个电解铝的顺利进行提供可靠保障。对原铝质量波动较大的电解槽，要通过取样对其有效分析判断，再结合电解铝实际要求，对变化较大的电解槽采取单包出铝或对出铝量进行一定调整，进而提高配料准确率。
4、单包提前取样，合理安排出料顺序。技术人员要结合实际出铝量情况，对出料时间与顺序进行科学合理的安排，错开大、小料出料时间，避免发生不必要冲突，进而影响整个出铝工作的顺利进行。同时，还要兼顾每个电解炉的平均配料点，确保其与预配料值相当。此外，还要确保能及时将电解来料注入到混合炉中，避免因注料不及时导致压料现象的发生。
5、控制倒料时间。在炉气和空气中，存在着大量的水蒸气和氧气，一旦液态铝与之发生化学易产生氧化。在电解铝从抬包转移注入到混合炉时，增加了液态铝液与空气水蒸气和氧气的接触机会，一旦接触面积扩大，即引起强烈的化学发生，从而生成大量三氧化二铝氧化膜，这种氧化膜很难排除。因其颗粒小，在铝液中以一种悬浮状态出现，易夹杂着一起混入铝液中。因此，要最大限度缩短铝液从装炉到转移注入的倒料时间，以减少接触面的方式，减少Al203的大量产生。例如，一包5吨的料，倒料时间控制在120s内较合适，既防止产生大量的Al203，又避免了因倒料时间过快冲蚀破坏混合炉耐火材料。
6、控制回炉料。在保证产品质量前提下，根据产品的用途和加工要求，应充分利用回炉料。回炉料是指铸造、机械加工、铝材加工、报废铸件及回收的铝和铝合金废料。铸造车间因外观质量不合格的铸锭回炉料可视为化学成分合格的一级废料。其回炉量视混合炉炉温限制，一般回炉量控制在20％。
另外，来自电解炉底漏炉料或浇包上含AL的剩余熔渣、铝合金锯屑等成分及状态相当复杂，品位较低，遗传效应最严重的杂烩废料。这些回炉料回用量可在2％～3％左右。
对于品位在AL99.60以下电解原铝液，要先考虑将其单槽出铝或根据槽间搭配合为一包，然后倒入一炉中或分别倒入几炉中进行整炉配料，使其成为AL99.70铝或AL99.70A铝。对于品位特别低下的等外品铝液，采用由开口包经溜槽向铸模中铸造成锭的铸造方式。以后再按配料需要量分批投入炉内熔化配料，经一段时间后消化掉，它是铸造车间重要的回炉料。
7、控制化学成分偏析。铸锭中化学成份不均匀现象称为偏析。在原铝中因重力作用造成化学成分偏析的情况特别明显，一包5吨重的等外品原铝，在抬包中停滞半小时未转注铸造成锭，其上中下三层取样分析差别高达50个百分点。这么大的差别对配料工艺相当有危害性。等外原铝中Fe含量越高，重力偏析的影响越明显。所以对单包等外品在铸造前应分上中下三层分别取样分析，分别铸造成锭再分批次标注成分，以提高其回炉配料时的准确性。此外，混合炉中充分搅拌和静置10～15min，使炉内成分分布均匀，防止混合炉铝液偏析的形成。
8、控制炉内铝液温度。配料工艺除对化学成分的调配外，对混合炉的铝液温度控制也是一项重要的工艺流程。熔液温度过高，不但会造成能源浪费，而且会使熔液元素氧化烧损；造成成分不合格和氧化夹杂增多。由于温度过高，金属分子激烈运动，流动性变好，其中结晶核心悬浮扩散，金属结晶核心减少，结晶晶粒变得粗大，铸锭易产生疏松、缩孔、变形或裂纹。金属或合金温度T和氢气分压pH越高，氢在金属或合金中的溶解度就越大，溶解速度也越快。
三、成分调整
当炉前分析铝液中的杂质超标或某元素低于标准含量时，要有效调整其化学成分，可采用布料或稀释方法对其进行有效调整，进而确保其成分符合铝锭的铸造要求。在成分调整中，要精确控制称样量，确保成分调整的成功率。
参考文献：
[1]张新奎.重熔用铝锭配料工艺条件的控制[J].甘肃农业，2015(09).
[2]段杰.重熔用铝锭配料工艺条件控制分析[J].机电工程技术,2018(03).