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变形铝合金熔铸工艺分析
[摘要]在变形铝合金的生产过程中,熔炼铸造是一个非常关键的工艺,该工艺在为下游工序提供合格的坯料的同时,还要尽量节约能耗、降低生产成本。本文主要介绍了变形铝合金的各个铸造工艺的特点及各工艺的优点和弊端。一对变形铝合金熔铸工艺进行分析后得出结论,为在未来的工程中熔铸工艺的选择提供一定的依据。
[关键词]变形铝合金熔铸工艺工艺分析
中图分类号:TG27 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)29-0022-01
引言
铝加工业的发展使铝材的应用更加广泛,尤其是在目前的航空航天工业、轨道交通业、乘用车辆制造业、军工材料及民用产品的开发行业中,铝材应用的市场被开拓发展成为了十分广阔的大市场,因此就对铝材的质量也提出了更高更严的要求。而铝材的熔铸是铝材生产的第一道工序,其目的主要是是为铝材轧制、锻造、挤压生产提供优质锭坯。锭坯的冶金质量的高低,是在后续的工序中再难以进行更改的。因此,控制好锭坯的生产与质量是发挥铝材的潜力的重要前提。要以先进的工艺技术和最低的成本获得高性能、高质量的铝合金铸锭使之满足后续工序及最终成品的需要是现代化铝材应用所追求的。
一、变形铝合金熔铸
铝熔铸是利用电解铝液、返回废料、中间合金为主要入炉原料,经熔化、保温、精炼、铸造成锭,铸锭经锯切、铣面处理成压延车间需要的合格扁锭,或者铸轧/连铸连轧成板带坯。其主要的工艺过程为熔炼、熔体处理、铸造。铝熔铸的这三个主要工序过程是紧密衔接、相互制约、密切配合才能完成熔铸过程。在此过程中,如何发挥设备寿命期内的能力,提高生产力,节能降耗,降低生产成本越来越受到铝加工行业的关注。
二、变形铝合金熔炼
熔炼过程为了使熔体内部成分、温度均匀,需要采用适当的搅拌技术,建议采用电磁搅拌。电磁搅拌的主要优点是:减少炉内各部位熔体的温度差;熔体成分均匀;由于提高了热的传输,能耗下降;炉渣下降。
铝熔体处理一般指对熔体进行合金化、净化与细化。合金化的目的是为了提高强度,此外,还应该考虑改善加工性、抗蚀性、耐磨性、硬度、液态金属的流动性、表面性能以及其他特殊性能等。净化处理或精炼是采取措施使铝熔体中不希望存在的气体与固体物质降到所允许的范围以内,以确保材料的性能符合标准或某些特殊要求。铝熔体的净化处理主要是将氢及氧化铝降到所要求的水平或更低一些。为了获得铸锭均匀细小的最佳晶粒组织,主要途径有控制凝固时的温度制度,细化处理。
三、变形铝合金铸造
铝合金铸造是将经检验合格的铝熔体浇注到带有水冷却设施的结晶器中,使熔体在重力场或外力场的作用下充型、冷却、凝固成铝锭坯的工艺过程。变形铝合金铸造主要有半连续铸造、铸轧、连铸连轧三种铸造工艺。半连续铸造属于静模铸造,铸轧和连铸连轧属于动模铸造。对于变形铝合金铸造来说,作者认为动模铸造是发展的方向,它可以实现液体金属一次加工成材,达到节能、降耗、提高生产效率的目的。动模铸造可分为四类:其一是辊间铸造,液体金属从供流嘴流到一对相向转动的轧辊之间冷凝成形并被压延成板材,典型的辊间铸造是连续铸轧技术;其二是轮间铸造,用带定型槽沟的环形轮和钢带组成结晶器,金属液进入结晶腔内,随铸轮同步运行,在铸轮与钢带分离处,熔体凝结成坯并以与铸轮周边相同的线速度拉出锭坯;其三是带间铸造,结晶器由两条相互平行的履带