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发表于 2009-4-7 17:28:24
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铝合金熔炼与铸造
熔炼与铸造
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5 W; w3 ^7 ^, b* X1、铝合金的熔炼包括合理选择熔炼设备、工具、能源处理和准备原材料和辅助材料，以及配料计算、编制熔炼与铸造工艺，检验、试验等，其主要作业是：0 y$ e: d$ u. V! o+ L2 Q
①、将不同牌号的纯铝（电解铝）和回收铝重新熔化并精炼，去除气体和杂质，使其成为质量均匀并达到一定化学成份要求的金属铝锭。" V q2 J* U/ p2 Q% |$ i. q
②、按所需要的合金牌号进行配料计算，得出各种原材料（又称炉料）、辅助材料的名称、牌号、规格及数量。: a# y* Z( ~* u- p% y, |
③ 、编制熔炼工业及技术说明书（或试验说明书，对新材料牌号或材料试验研制而言）
1 o0 @) o1 T c$ u④ 、按熔炼、铸造工艺及技术说明书，将上述原材料熔化，配制成所需成分的合金。
J( |3 s; d; b1 m% m& M8 D1 c⑤ 、采用各种去气、除渣打方法，去除合金液中的气体和氧化物及杂质，并进行检验（化验成分），获得所需标准牌号的铝合金液。熔炼的目的是：将熔体中存在的气体、各种杂物及其他金属杂质，通过变质处理加工成氢含量少、无杂质合金成份均匀的金属液体。
9 w$ z, C' k7 J0 O1、 铸造的主要任务和目的" @0 L5 P7 l8 A' _% S
铝合金的铸造包括确定铸造方法，合理选用铸造设备、工具，处理和准备好造型材料及耐火材料等，编制铸造工艺及技术说明书，设计和制作铸型（锭模），合金液的浇注、检验等。其主要作业是：
5 N8 o* [: c- p* \" G h, c①、 制造好铸型（锭模，包括涂料、烘烤、检验等）* ]1 Q& Q# p" s" ]5 Q
②、 按铸造工艺及说明书，将合格的铝合金液注入铸型或锭模，经冷却凝固后得到一定形状的铸件或铸锭。铸造的目的是把熔体浇注成无偏析、无组织疏松、无裂纹、无气泡、无气孔、无杂质、无冷隔、表面光滑、结晶度良好的铸锭。- y2 n7 d1 g. ^& O! n6 Y
7 U9 R6 r' p3 m3 \! D3 o' V5 V1 R$ \熔铸车间工艺流程图：8 f( X8 ` D% z7 Q
1、生产合金铝铸棒（熔炼和铸造工序）
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铝合金废料加电解铝锭-→熔炼-→搅拌炉内、除气除渣-→取样分析（光谱仪（耗氧气））-→加AL-SI、AL-CU(%75的铜添加剂)、MG、TI-B（铝钛硼丝）、Cr-→炉内精炼-→取样分析（一二次）-→静置-→浇注（铸造）-→吊棒-→锯棒-→均质-→包装-→销售3 v" O% ?- x' F
熔铸工艺流程、均质工艺流程技术指南' [8 V& a0 H" T" Q* p4 ? c
1、操作熔炼炉相关技术叁数。" T; i3 `) U3 f: H* [' o
（1）、燃烧空气压力报警设定值20Mbar。6 K2 [7 k( e7 q1 M0 t
（2）、废气报警设定值2．5Mbar。; }2 y# o# g6 o3 T U, S, @
（3）、冷却空气压力报警设定值10Mbar。, r$ x! ^' R0 |# E3 i3 H, c
（4）、重油工作压力：0．6～1 Mbar（报警设定值0．20Mbar）。! K, f0 z1 ~% z5 v0 e. \
（5）、柴油工作压力：0．4～0．6 Mbar（报警设定值0．20Mbar）（冬天用）。
( u- t$ Q) T: I& |( x# X7 `（6）、再生床温度≤200℃（报警设定值196℃）。
/ v; X# d( x4 C: x7 _3 z（7）、炉膛温度≤1050℃。
- v0 q+ s$ y( P. K（8）、压缩空气压力：0．4～0．8 Mbar（报警设定值0．30Mbar）。8 X- f L3 Q0 n0 m0 `
（9）、柴油雾化空气压力：0．25Mbar# O! W; h* m8 F! _
（10）、重油雾化空气压力：0．3～0．4Mbar（报警设定值0．20Mbar）。
% ^4 \9 B) i: |9 c m（11）、旋转气缸工作压力：0．4Mbar
% x0 J* @# G% ?/ {# \（12）、烧嘴变换周期：2分钟。
! X- s4 ~. G% ?/ H+ Y（13）、系统空载电流：40A、负载电流55～60A。3 p- e6 t, K, ^% l
2、熔炼工艺相关技术参数" o' A b2 B+ U6 N( L* O
（1）、冷却烘炉用柴油烘30分钟，再用重油烘30分钟，预热至800℃（炉膛温）。! j2 |3 _/ G" G! g3 E2 ^, g
（2）、第一次装炉20分钟，装够80％以上的炉料，按18吨计。1 Z* k* {- N& _
（3）、熔炼120分钟后搅拌5分钟再测量温度不够730℃再加温，按每分钟3℃～5℃升温速度计算。
* T" C" O" N% A: f, O（4）、第二次加料110分钟，加完余下20％的炉料。 \' O/ I# [8 C4 {
（5）、够规定温度后搅拌5分钟，测量温度不够再加温。
6 z4 i; q7 h9 A" [, b* n% b! H（6）、第一次除渣除气20分钟，扒灰10分钟，第二次精炼20分钟，扒灰5分钟，再静止10～15分钟后浇铸。
5 v+ ^% E3 v6 n$ \9 z' E' X（7）、熔铸工艺时间控制在4．5～5个小时之内。
) l* L# i! x! v _2 v（8）、打渣剂，精炼剂用量控制，按每吨铝锭1㎏打渣剂，1．5㎏精炼剂计算。废料每吨1．5㎏打渣剂，2㎏精炼剂计算（精炼灌用99%的N2，打渣剂和精炼剂）。' m" w4 j/ E8 [- d4 m! I I
（9）、熔炼温度控制在（720℃～740℃）。0 l0 q( j; z& h
3、等水平密排热顶铸造工艺参数9 N9 |, h$ c: y+ x' T
（1）、浇铸前30分钟做好如下检查工作：3 ~7 m( n' d. B5 l3 f, V1 `
①、确定转接板与石墨环之间的滑石粉，抹粉，抹齐，而且石墨环要留出（1/2～2/3）的面积。
0 q- D" z& J9 {2 _( r N3 S& H/ _6 o3 ^②、确定每个套管缝隙抹平，分流盘干净、干燥，分流盘前后端挡板是否装紧，流槽溢水口，挡板是否装紧。
1 T6 c, j* D2 V/ t* b③、确定模盘是否合到位，铸机归零于待浇注状态。+ s7 U) m! V3 q8 b6 Z! C
④、确定主流槽接头是否完好，过滤板是否装严实。0 u0 L; v2 \4 _; U5 u7 ?
⑤、确定出水口是否有漏铝堵塞，流槽缝隙是否补平滑，且保持干净、干燥、保温塞头及扒子是否准备充足，且保持干净、干燥。( K: a+ o; \0 z& T8 j$ h6 {/ O
⑥、确认冷却水是否充足，铸造水泵是否正常。
( x/ z8 O% G- t⑦、确认够规定温度后，方可拨开出水口塞头，进行浇铸。
2 w9 H; g0 V! H! k' y. L⑧、冷却时间以拨开分流盘进水口挡板计，一般15～20秒钟。
" j( m0 z' f3 j, ^% b% u⑨、浇铸时间以开铸机时间为准计时到收水时间。
1 V8 K* m: D6 {. g- I0 g: l⑩、换模10分钟，做模（20～30分钟，合模3分钟，清理流槽及装过滤板10分钟，放水2分钟，浇注40～70分钟，吊棒25～35分钟，整个铸造工艺流程时间）110分钟之内完成。
- K. e) F' \" f, Y; m9 G. n○11浇注转速控制在Φ102×120支（155～165㎜/min）、Φ127×80支（145～155㎜/min）（易出现波浪纹）、Φ178×42支（95～105㎜/min）、Φ229×24支（75～85㎜/min）。
+ D% u5 `5 R' A6 N6 F5 ^5 L3 H○12浇注温度一般控制在以模盘前端为准：690℃～710℃为最适宜（Φ127和Φ229）。0 h' t8 B$ l* \/ d6 \0 _2 _' E
（2）、石墨环更换程序
# q( ` z% f* j# p①、石墨环破损或铸造出的铝棒在水路没有阻塞的情况下，铝棒表面粗糙，则必须更换石墨环。( n0 @8 x% G. U) j& ^4 v
②、松开结晶器的四支螺栓，将结晶器从模台取下。
/ [# T: g4 B6 n& H, S0 \③、取下三个○型密封圈，用专用工具旋下压环取出转接板。7 S8 S. H9 q& @; a7 w) _
④、松开结晶器的二支螺栓，将结晶器分成两片，注意取下在两片模间的一个小“○”型圈。7 ^9 c% h A) h& ^) U1 n. y; J
⑤、在一个小旋转台上将结晶器上环反转放并旋转，用液化石油气枪加热结晶器直至石墨环掉下。1 u3 A. }8 l0 j/ [- c0 ~7 m+ S, G
⑥、放正结晶器上环并装上新的石墨环，注意加小许材料压着石墨环。7 k& w5 X; Z$ M0 t4 g' H
⑦、自然冷却后装回所有材料并清理干净，注意小○型圈及其位置，溢水孔对齐。
+ p+ \; \( ^) b0 B& u4、均质炉的工艺参数" J* J" a1 n8 d' |' G) j& Z
（1）、开炉' m$ W. Q( u! X
①、确认程序编号，进入保护窗口切换工艺窗口按触摸屏上△键，选择0～9程序，按下载开记录议。3 E0 }) _$ T) w/ n
②、开系统起动开关，循环风机和燃烧风机电源开关，燃烧风机起动完成后，循环风机才起动，燃烧风机电流小于30A，循环风机低速电流小于60A。) B3 @5 i$ j4 D# w$ j
③、检漏过程，当风机起动完成后，系统自动检漏，首先一级检漏20秒，这时放散电磁阀的电关闭，其目的主要是检查总电磁阀是否关闭严密不往管道泄漏气体。如果漏气严重，PLC上X5输入管发亮并闪光报警表明一级检漏失败，这时应检查总电磁阀和辅助电磁是否有泄漏，一级检漏通过后，接着辅助打开15秒后关闭，使之管道充气。这时PLC上X5输入指示灯亮，如果X5保持20秒不灭，表面管道及所有电磁阀不泄漏，检漏成功，“检漏完成”指示灯亮。3 \. d4 J, i/ [' A8 F- N4 R
④、点火，风机起动完成后，炉顶8个风阀开到最大进行吹扫，吹扫一分钟后，吹扫完成指示灯亮，8个风阀自动关到点火位置（风阀开度的30％左右）→（点火）→自动打开煤气电磁阀→通点火变压器电，每次高压打火不超过4秒→煤气枪点着1＃-8＃烧嘴uv表满偏→自动打开电磁阀→（10秒后）→烧嘴（1＃-8＃）正常灯亮，表明点火成功，如果烧嘴锁定灯亮，就会声光报警按“复位”按钮重新点火，直至点着为止。
6 Q& V4 q, Z5 r注：A、刚点火时，因为管道内有空气，需要多点几次，等空气排完后方能点着。
/ C: R) N( i5 J3 j' r% ]- c2 ]/ K0 IB、如果点了很多次uv指针没有一点反应，这时应检查点火枪高压电板是否碰壳，如果没有应重新调整煤气枪火。5 a d7 O& {3 n) t0 h
C、点火前应首先手动调整好每支煤气枪的火焰，标准是用口用力吹气煤气枪火焰不会熄灭，火焰长度一般80—150㎜长为宜，火焰形状为“毛笔”形，火焰根部应从枪口喷出，不能“脱火”，火焰颜色为分里外两层，中间为淡蓝色，外层为淡红色，火焰应强劲有力。
z) b' w) P/ D# k2 Oa、打开煤气，手动把煤气电磁阀前手动阀关死，用电线分别把各烧嘴的煤气枪电磁阀端子与电源（220V）短接，这样煤气电磁阀通电打开，把煤气枪从烧嘴上抽出来，置明火于煤气进行调节螺钉，直至火焰正常为止，注意：如果煤气过大，容易脱火，煤气在枪口外燃烧，如果煤气过小，火喷不到火枪口或点不着，所以必须调整适当。
' R {: w" ~% t/ e* C- W3 b* Cb、手动把火焰调好后把煤气枪放到烧嘴上，再用点火变压器自动点火，用一根电线接到该烧嘴的点火变压器端子与电源（220A）短接（通电时间应小于7秒），看是否能把煤气枪自动点着，如能，说明煤气枪调整好，如点不着，看枪口是否打火，如不打火，则检查高压电板是否碰壳或潮湿。
/ ^% _1 p% q" oD、主枪易熄灭，应调整风油比例，直到点火位和最大位均不熄火，且火焰呈蓝红色为止。
J7 }3 x' L& F! Z% p8 h⑤、升温，烧嘴点着后系统进入自动控制阶段，程序先进行第一阶段（包括点火阶段），温度给定60℃—460℃，时间20分钟，如20分钟到后，主控表显示控温还未到460℃，程序重复等待直至达到460℃，程序进入第二阶段460℃—585℃，时间40分钟，当三个区的温度均达460℃，高速风机起动，电流100A左右摆动，每二阶段时间到时主控表控温温度还未到585℃，程序又重复待直至达到585℃，超过太大时，这时应手动跳过第三段进入第四段的降温阶段，第四阶段585℃降温到570℃，时间20分钟，第五段保570℃，时间30分钟，第四段开始停1、4、6三个烧嘴，保570℃，时间30分钟，第六段开始停3、5、8三个烧嘴，保570℃，时间4小时，（总时间不超过8小时），剩2、7两个烧嘴保温，这时温度会降低于570℃，但过后会慢慢提升，第七段保温结束，在未停烧嘴前继续保持570℃，但会发出声光，报警提醒可以出炉。
! Z: G* }2 L9 f' a' a! b注意：第三段、第五段时间依现场调试而定。! z8 [$ ]! S# q) r. h! y" `( M
（2）、出炉、出炉时应昼避开铸造放水时间，以防跳闸、出炉时先停程序、关循环风机，松炉门压紧，开炉门把料送入冷却室快速冷却。+ a/ c+ p# R6 m1 d6 `4 O
（3）、冷却、出炉, \) N; \2 [7 C) s! C2 I
①、当料进入冷却室一半时，第一台冷却风机会自动起动，大概30秒后第二台风机自动起动，关冷却室炉门开冷却水，开压缩空气，大概两小时左右风机自动停止，风机总电流220A左右。
- i0 M$ | c1 I; m) K# i2 O& }②、先关冷却水，压缩空气再关风机电源开关，打开炉门，开料车出炉，送料到存料
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1、铸锭中心裂纹产生原因
$ P w# b. X- Y$ S（1）、铝液超温，至少有760℃以上
[6 H% w/ P |& @7 A+ u1 J! |（2）、冷却水量不足或水温过高（40℃以上）
" W8 N% U( E: ?) X) i（3）、 铸造速度太快，超出规定范围
8 k7 u/ \( |! c7 T. ^7 `, C（4）、细化剂不合格或添加太少
, M+ ~1 J- f. W P$ g1 F1 s, H* J5 w（5）、结晶器水路堵塞1 N& y9 L( a, C y2 P9 Q/ ] B
（6）、铝合金成份不合格
6 R8 b* }0 {$ N2 ~4 E! O5 ^9 ]（7）、铝液过烧8 v8 q/ ]5 F) `
2、表面冷隔产生原因
2 A2 r# Z- V' g( ?9 [（1）、水温过低或冷却水量过大9 n" S8 H- P1 D
（2）、铝液太低温2 x [: \$ O, n s* F5 U d. [
（3）、铸造速度太慢& e8 {/ g& ` X/ [% H, T
3、表面竖向拉花产生原因; X) z2 l1 z; H/ C) c- j: k
（1）、转接板和石墨环间有缝隙! `/ _9 A# i/ c ~# y
（2）、石墨环损坏或老化
1 v" [0 v/ A# l9 n& d; c（3）、石墨环下端结晶器损伤7 k& v. ~9 [* F! n* f( e
（4）、转接板与套管间接缝漏铝
. ^! B) W2 \, Z4 O/ u% L7 R$ G; b（5）、石墨环无上油: j3 W2 J7 v; P4 p( v5 P6 ~& C
（6）、冷却压力不够( C4 a% a$ O1 a0 u- I1 p
4、铝棒弯曲产生原因
% w7 u8 D& Z# L1 k7 E（1）、铸造温度过高或水量不足
Q6 o& z& [- @+ _2 ^（2）、引锭座水平未调好
. B% e) _$ {# G! ^. K* `3 l" Q; b（3）、四条钢丝绳张力大小不一致
+ {4 w/ p0 i9 D6 g* j& j（4）、塞的铝棒大多不集中4 m; U; z' n8 i, g2 t1 D
（5）、铸造过程中人或物碰着钢丝绳3 y! |6 @' d. x3 ?$ S
（6）、铸造速度不稳定
; E' c7 X3 m1 `* u& l# z+ p（7）、轴承损坏+ z5 h6 r( z0 z# }4 Q
（8）、棒头弯曲可将起铸速度设定为铸速的75％下降50㎜后调至正常铸速
4 }3 x2 I# Y0 m3 Q4 t0 K2 a: |（9）、钢丝绳新旧不一，不是同一卷钢丝绳
' | o. @7 B3 u2 }: q5、表面气泡产生原因; S& W5 y: S# p
（1）、铝液在炉内除气不充分$ M0 x+ w6 I @( u! d
（2）、结晶器密封不严有漏水或反水现象$ B! q$ w9 q8 B4 V
（3）、耐火材料含水未干燥
3 q0 O2 c, ]6 U1 x: K6、起动时漏铝产生原因* L& K+ R( h7 I4 c4 a" W
（1）、引锭头不在起动位置( m9 I6 E8 r$ R4 _9 H% m
（2）、充液时间过长
3 ?) a- i' w, c" o! u9 o- o \0 I5 J（3）、充液及保持时间太短, C, H$ H# k/ ?" |# n" |) q) X
（4）、铝液温度过高，750℃以上# c: c P8 l: d4 P0 d
（5）、忘记关排水阀
* r' Q( Q2 P$ C& G6 \% q9 U+ C; G（6）、水量不足或水温过高& [4 U/ o7 v+ L8 b, |, |
7、竖向白线产生原因) @1 I% O1 g( W
（1）、结晶器部分水帘孔堵塞
2 ?4 b1 {/ `" S7 t+ K. w# |8、铝棒弹开冷却水产生原因
% M/ l+ t0 r0 y0 E/ _% h（1）、铝液温度过高
. d6 w- h# V: z ]（2）、起动前充液及保持时间不足
) X2 p- T% m1 {; ]1 t（3）、起动下降速度过快
G; I' ?3 P4 y$ t! I5 f, l- ^, C, ` }（4）、结晶器堵塞
, X9 r& u; U; O- o（5）、水量不足或水温过高0 r/ b, H+ m n" E$ W3 t
（6）、忘记关排水阀( M) d; p# K, G& r$ H7 H! y
9、断棒、铝液在套管中凝固产生原因
5 [8 Y% x4 ?( ^（1）、铝液温度过低
/ R# z5 \; P4 `, _" e' n* Q/ X（2）、充液及保持时间太长
7 i. T1 Q/ `5 `. S) K3 p（3）、塞棒太集中
: b: z" B# y) F5 N* y l6 J（4）、铸造速度太慢7 L, }% R1 Q# _! n) Q+ |# z
10、铝棒晶粒粗大、组织疏松产生原因
# K% l/ b, A' A* t（1）、细化剂不合格9 g# _' ?. D1 a9 \
（2）、铝液超温
6 [- O5 ~5 t& X6 C7 D1 O（3）、冷却水不足或水温过高3 ]1 _) ~# ]: E0 y
（4）、铸造速度太快
% ?, `' b @& d2 J: N+ n（5）、铝液成分不合格( v7 `! K: S; j' {9 Q2 k* N
11、铝棒产生羽毛状晶产生原因
3 t: q. |# S2 [% Z- W% }' Y0 `8 g（1）、细化剂不合格6 A, c; e: i5 L# w6 T
（2）、铝液长时间烧损
* a8 f. i! ]# Q# W7 x, T- H2 k12、铝棒杂质、气孔产生原因) `) R i* z- T6 W1 L
（1）、在熔炼除气除渣做的不够到位，或药剂用的太少
0 c" Z, S- g+ L' Q（2）、在铸造时浇注渠道不干净或有人频繁搅动铝液至使氧化物增加掺进铸锭里面。 |
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