【文章內容簡介】 環(huán)水等由公司原有設施及新建的站房提供；生產所需的原輔材料外購。 依據(jù)熔鑄車間生產計劃和擬采用的生產技術和裝備水平，參照國內外同類工廠生產的實際情況，經計算確定熔鑄車間的綜合成品率 為 %。熔鑄車間的年投料量為 7534t，其中返回廢料為 2729t，新金屬與中間合金用量為 4805t。新金屬用量具體如下： 重熔用鋁錠 3200t 重熔用鎂錠 140t 鋅錠 365t 鋁 鈦 硼線桿 11t 中間合金錠： Al50Cu 200t Al3Sc 166t 300t Al4Zr 125t Al15Mn 130t A16Ni 208t Al10Sr 55t 合金的熔煉 、鑄造工藝 熔煉 是使金屬合金化的一種方法，它采用加熱的方式改變金屬物態(tài)，使基體金屬和合 金化組元按要求的配比熔制成成分均勻的熔體，并使其滿足內部純潔度、鑄造溫度和其他特定要求的一種工藝過程。 其最大的特點就是在高溫階段停留時間長。 在熔煉過程中具有氧化、吸氣、揮發(fā)、吸雜等特性。 主要包括熔化鋁及回爐料；熔煉合金；精煉、變質處理。 熔化及熔煉合金 熔煉 爐主要是 起 熔化鋁合金錠、中間合金 、調整合金成分 以及配制生產所需中間合金的作用。 在熔煉生產之前，要做好熔爐的準備工作。新建成的熔爐和經過大修、中修、小修的熔煉爐，在開爐前的準備工作主要包括自然干燥、烘爐、洗爐、和煙道清掃。 熔煉溫度控 制在 700750℃ 。 熔煉基本過程及注意事項如下： A．裝爐 熔煉時，裝入爐料的順序和方法不僅關系到熔煉的時間、金屬的燒損、熱能消耗，還會影響到金屬熔體的質量和爐子的使用壽命。 裝料時，先裝小塊或薄片廢料，鋁錠和大塊料裝在中間，最后裝中間合金。熔點低、易氧化的中間合金裝在中下層。所裝入的爐料應當在熔池中均勻分布，防止偏重。小塊或薄板料裝在熔池下層，這樣可減少燒損，同時還可以保護爐體免受大塊料的直接沖擊而損壞。熔點高的 中間合金， 裝在上層，由于爐內上部溫度高容易熔化，也有充分的時間擴散， 使中間合金分布均勻，則有利 于熔體的成分控制。爐料裝平， 保證 各處熔化速度相差不多 ， 防止偏重時造成的局部金屬過熱。 熔化過程中隨著爐料溫度的升高，特別是當爐料開始熔化后，金屬外層表面所覆蓋的氧化膜很容易破裂，將逐漸失去保護作用。氣體在這時候很容易侵入，造成內部金屬的進一步氧化。并且已熔化的液體或液流要向爐底流動，當液滴或液流進入底部匯集起來時，其表面的氧化膜就會混入熔體中。所以為了防止金屬進一步氧化和減少進入熔體的氧化膜，在 爐料軟化下塌時，應適當向金屬表面撒上一層粉狀熔劑覆蓋 。這樣也可以減少熔化過程中的金屬吸氣。 、加 鋅 當爐料熔化一部分后，即可向液體中均勻加入鋅錠，以熔池中的熔體剛好能淹沒住鋅錠和銅板為宜。 熔化過程中應注意防止熔體過熱，熔煉時爐膛溫度高達 1200℃ ，在這樣高的溫度下容易產生局部過熱。為此當爐料熔化之后，應適當攪動熔體，以使熔池里各處溫度均勻一致，同時也利于加速熔化。 E. 扒渣、攪拌與加 Mg 當爐料在熔池里已充分熔化，并且熔體溫度達到熔煉溫度時，即可扒除熔體表面漂浮的大量氧化渣。扒渣前應先向熔體上均勻撒入粉狀熔劑，以使渣與金屬分離，有利于扒渣，可以少帶出金屬。扒渣要求平穩(wěn)，防止渣卷入熔體內。 扒渣要徹底，因浮渣的存在會增加熔體的含氣量，并弄臟金屬。扒渣后便可向熔體內加入鎂錠，同時要用 2 號粉狀熔劑進行覆蓋，以防鎂的燒損。防止鎂的燒損，并且改變熔體及鑄錠表面氧化膜的性質，在加鎂后須向熔體內加入少量（ %%）的鈹。鈹一般以 AlBeF4 與 2號粉狀熔劑按 1： 1 混合加入，加入后應進行充分攪拌。 為防止鈹?shù)闹卸荆诩逾敳僮鲿r應戴好口罩。另外，加鈹后扒也的渣滓應堆積在專門的堆放場地或作專門處理。 在熔煉過程中，要適時取樣做 快速 成分分析 。 這是因為在配料計算時，雖然對成分進行了 控制，但是生產中的不可控因素很多，在熔煉過程中可能由于各種原因而發(fā)生了合金成分的變化。比如爐前過秤的不準確、使用的中間合金成分不均勻、燒損超出預計值、熔體偏析跑漏等，都可使熔體的實際化學成分偏離控制范圍。因而在合金化元素都加完后必須從熔體中取樣進行爐前快速成分分析。 在取樣分析時要注意以下幾點： （ 1）試樣 具有 代表性。取樣前應充分攪拌，以均勻其成分，由于反射爐熔池表面溫度高，爐底溫度低，沒有對流傳熱作用，取樣前要多次攪拌，每次攪拌時間不得少于 5min。 （ 2）取樣部位和操作方法要合理。由于熔池大而深，盡管 取樣前進行多次攪拌，熔池內各部位的成分仍然有一定的偏差，因此，試樣應在熔池中部最深部位的二分之一處取出。取樣前應將試樣模充分加熱干燥，取樣時操作方法正確，使試樣符合要求，否則試樣有氣孔、夾渣或不符合要求，都會給快速分析帶來一定的誤差。 （ 3）取樣時溫度要適當。某些密度大的元素，它的溶解擴散速度隨著溫度的升高而加快。如果取樣前熔體溫度較低，雖然經過多次攪拌，其溶解擴散速度仍然很慢，此時取出的試樣仍然無代表性，因此取樣前應控制熔體溫度適當高些。 、沖淡 當快速分析結果和合金成分要求不相符時，就應 調整成分 —— 沖淡或補料。 （ 1）補料?？焖俜治鼋Y果低于合金化學成分要求時需要補料。為了使補料準確，應按下列原則進行計算： 1）先算量少者后算量多者； 2）先算雜質后算合金元素； 3）先算低成分的中間合金，后算高成分的中間合金； 4）最后算新金屬 一般可按下式近似地計算出所需補加的料量，然后予以核算，算式如下： X=[(ab)Q+(c1+c2+… )a]/(da) 式中 ： X—— 所需補加的料量， kg。 Q—— 熔體總量（即投料量）， kg。 a—— 某成分的要求含量， %； b—— 該成分的分析量， %； c c cx —— 分別為其它金屬或中間合金的加入量， kg。 d—— 補料用中間合金中該成分的含量（如果是加純金屬，則 d=100）， %。 （ 2）沖淡 快速分析結果高于化學成分 合金成分標準 上限時就需沖淡。在沖淡時高 于化學成分標準的合金元素要沖至低于標準要求的該合金元素含量上限。 在沖淡時一般按照下式計算出所需的沖淡量。 X=Q（ ba） /a 式中 b—— 某成分的分析量， %； a—— 該成分的標準上限的要求含量， %； Q—— 熔體總量， kg。 X—— 所需的沖淡量， kg。 合金成分調整時需注意以下幾點： （ 1）補料和沖淡 時 都用中間合金 ； （ 2）補料量和沖淡量在保證合金元素要求的前提下應越少越好 ； （ 3）如果在沖淡量較大的情況下，還應補入其它合金元素，使這些合金元素的含量不低于相應的標準或要求。 當熔體經過精煉處理，并扒出表面浮渣后，待溫度合適時，即可將金屬熔體輸注到靜置爐， 進行精煉、變質 、除 處理 ， 以便準備鑄造。 清爐就是將爐內殘存的 結渣徹底清出爐外。每當金屬出爐后，都要進行一次清爐。當 連續(xù)生產 5~15 爐，就要進行大清爐。大清爐時，應先均勻向爐內撒入一層粉狀熔劑，并將爐膛溫度升至 800℃以上，然后用三角鏟將爐內各處殘存的結渣徹底清除。 熔煉過程中用到的工具都要預先涂覆 TiO2 粉末，并預熱到 200300oC 防止污染熔體 和帶入水氣 。 在熔煉結束后，就要借助流管將合金液導入靜置爐中進行后續(xù)處理。 選用與熔煉爐和靜置爐落差相適應長度的流管 倒爐，在倒爐前提前放置好流管，利用爐溫充分預熱流管，并將流槽內殘余金屬清除干凈，防止倒爐是發(fā)生凝管事故，污染熔體。 精煉 、 變質合金 熔煉后的合金液中，含有氣體、夾雜物和 /或有害元素，將會對合金的性能造成很大的影響。必須利用精煉劑通過物理的、化學或 物理化學的相互作用來去除。 而且為了得到晶粒細小的鑄造組織需要對熔體進行變質處理。 精煉和變質過程在靜置爐中完成。 精煉時將一定量的商用精煉劑裝入噴射裝置的儲存罐中，借助該專用裝置送氣送電，噴槍插入鋁液內部 并平移動噴槍，使熔劑均勻送到各個部位，直至定量的熔劑送完為止，大約 10 分鐘左右 ,所用氣體為 %的高純氮氣，精煉時氮氣的壓力在能夠吹出粉劑的條件下以低為好，一般控制在 ～ ,精煉劑用量為 ～ %。精煉溫度控制在 730~750℃，精煉后靜置 20min 即可扒渣，扒渣時盡量避免攪 拌動鋁液，以免把渣卷入鋁液中，然后用 1號覆蓋劑覆蓋熔體表面，防止熔體重新氧化 ,靜置 20Min 后澆鑄成鑄錠。另外為避免熔鑄過程中工具對合金成分的污染，須對工具表面涂覆一層 TiO2。 變質采用 AlTiB、 AlRe 和 AlSr 復合變質劑， 用鋁箔包好烘干、預熱到200300℃，用鐘罩壓入熔池底部。 精煉和變質 后 進行扒渣， 將爐渣量 1‰～ 2‰的造渣劑均勻地撤地熔體表面，來減少渣中的含鋁基。造渣劑與鋁液的反應如下： Na2SiF6 — 2NaF+SiF4 2NaF+Al203— NaAl02+NaAlOF2 4NaF+2Al203— 3NaAl02+NaAlF4 6NaF+Al203— 2AlF3+3Na20 反應物 AlF，與鋁、氧發(fā)生放熱反應，所釋放的熱量，使粘性熔渣成為松散粉末狀的干性渣。這樣，鋁熔體與渣中氧化物的濕潤性變小，使混在渣中的顆粒狀鋁滴脫離而出，回到熔體中。 精煉、變質完后靜置 30min45min 轉入澆鑄工序。 工藝 目前世界上為生產鋁及鋁合金板、帶、箔材所使用的冷軋坯料主要有三種：第一種是用半連續(xù)鑄造 +熱軋法生產的熱軋卷坯；第二種是用連鑄連軋法生產的熱軋卷坯；第三種是用 連續(xù)鑄軋法所生產的鋁及鋁合金鑄軋卷坯。這三種為冷軋供坯的方式各有其優(yōu)缺點和適用范圍。半連續(xù)鑄造一熱軋法為冷軋生產鋁及鋁合金板、帶、箔提供坯料仍然是世界上占有主導地位的生產方法。該法是采用半連續(xù)鑄造機生產鋁及鋁合金扁錠，扁錠經鋸切、銑面、加熱 (均熱 )后再通過單機架或多機架熱軋機軋制成熱軋卷為冷軋供坯。它具有產品質量高、產能大且產品不受合金種類的限制等優(yōu)點，缺點是設備投資大，投資回收期長，建設時間長，生產工序多，能耗高。針對半連續(xù)鑄造一熱軋法的缺點，從二十世紀五十年代起采用雙輥式連續(xù)鑄軋機生產鋁及鋁合金鑄軋卷坯 逐步應用于鋁板、帶、箔生產中。采用雙輥式鑄軋法供坯不僅簡化了生產工藝、縮短了生產周期、明顯提高了成品率，而且減少了大量的設備投資和能源消耗。但是雙輥式鑄軋法生產的合金品種 有限，而且產品的內部質量和表面質量均比半連續(xù)鑄造一熱軋供坯生產的箔材產品質量差。因此，連續(xù)鑄軋法只用于生產普通鋁箔及一般民用鋁板、帶材。 為了克服雙輥式鑄軋法存在的缺點，上世紀八十年代初雙履帶式連鑄機 (Caster 11)和雙鋼帶式連鑄機 (Hazelett)開始運用到鋁扳、帶材生產中。這類連鑄機配1臺單機架或多機架熱軋機，組成連鑄連軋機組 ，采用連續(xù)鑄造機生產鋁及鋁合金薄錠坯，薄錠坯再經在線熱軋機軋制成熱軋卷坯。這種鑄造方法將薄錠坯鑄造與熱連軋有機的結合起來，具有投資少、產量高、生產成本低等優(yōu)點。連鑄連軋法與雙輥式鑄軋法相比大大增加了生產的合金品種和單機架的生產能力，與半連續(xù)鑄造一熱軋法相比，具有工序短、能耗少等特點，但合金品種仍不及半連續(xù)鑄造一熱軋法，而且其鑄造工藝和質量仍有待改進。 本項目主要生產厚板、產品規(guī)格 較 大，產品質量要求高，連鑄連軋法及雙輥式鑄軋法均無法滿足和適應本項目的生產要求，因此本項目采用半連續(xù)鑄造法生產鋁及鋁合金扁 錠為熱軋供坯。 鋁合金液通過鋁熔體在線精煉過濾裝置，去除鋁熔體中的氣體和非金屬夾雜物，由半連續(xù)鑄造機生產出毛鑄錠。 澆鑄溫度在 720730 ℃。 由于鑄造生產出的合金存在很大的成分偏析在送下一步生產時 需要 做均勻化退火 。 毛鑄錠在均熱爐均勻化退火 后，在鋸切機列上鋸切頭尾，經檢查質量合格的鑄錠送往壓延車間 。 熔煉、澆鑄車間生產工藝流程圖見圖 51 中間合金 回爐廢料 重熔鋁錠 配 料 裝爐 熔煉 扒渣、攪拌 加入鎂錠 取樣分析、調整成分 轉爐、靜置、保溫 精煉、變質 在線處理 鑄造 均勻化退火 鋸切 檢驗 合格鑄錠 陶瓷板過濾 圖 、鑄造工藝流程圖 合金 熔煉、鑄造 的 主要設備選擇 為實現(xiàn)本項目的生產規(guī)模及生產工藝，保證 生產出高質量鋁及鋁合金錠，結合本工程生產的產品用途，扁錠生產線擬選擇一系列現(xiàn)代化的鋁熔鑄生產設備 ， 詳見表 。 熔煉 保溫設備 目前國內外鋁及鋁合金熔鋁爐、保溫爐主要有電阻爐和燃氣或燃油爐兩類。電阻爐的優(yōu)點是采用潔凈的電能，工作環(huán)境好，但由于電阻爐受多種因素的制約，如： (1)爐膛高度有限：電阻爐的加熱元件布置在爐膛頂部，提高爐膛高度將 會使熔化能力迅速降低； (2)容量?。河捎跔t膛寬度增加會使加熱元件向下彎曲并增加其消耗量，而爐膛長度增加將使熔液的成份和溫度不均勻，因此電阻爐的容量一般都比 較?。? (3)生產率比較低：電阻爐加熱元件單位面積上的功率范圍為 4249kw/m2，所以電阻爐的總功率受到限制，其熔化能力也受到限制； (4)電阻帶消