有色金属加工-熔炼与铸锭

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1、2021/7/22有色金属加工徐玉磊材料与冶金学院熔炼与铸锭1熔炼1.1熔炼原理熔炼和铸锭的目的是将金属原料按照各种产品化学成分和内部质量的要求配制成各种合金并铸出适宜于压力加工的尺寸、形状和质量要求的各种合金铸锭，以便进行压力加工有色金属的牌号及状态表示法熔化：在熔炼炉中，把有色金属坯料进行加热，使之由固态变成液态熔料炉：燃料炉、电阻炉、感应炉铝合金牌号铝合金牌号1xxx系2xxx系3xxx系4xxx系5xxx系6xxx系7xxx系8xxx系9xxx系镁合金牌号产品牌号以英文字母加数字再加英文字母的形式表示。前面的2位英文字母

2、是其最主要的合金组成元素代号(元素代号符合表1的规定)，其后的2位数字表示其最主要的合金组成元素的大致含量。最后面的一个英文字母为标识代号，用以标识各具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不同合金金属液中气体的溶解与检测熔体中溶解的气体：H2（70~90%）、CO2、CO、N2、CnHm气体的溶解机理：与金属有一定结合能力的气体，都能不同程度溶解于金属熔体；与金属无结合能力的气体，不溶解于金属熔体，只被吸附熔体中气体的危害：引起铸锭产生气孔或组织疏松气体含量测定：第一气泡法非金属夹杂物及氧化膜液态金属与O2、N2、S、C等元素发

3、生化学反应而生成的化合物及混入的其它夹杂物，统称为非金属夹杂物及氧化膜铝的熔点较低，铝的化合物熔点较高，氧化铝2050℃，氮化铝2180℃，所以液态铝中非金属夹杂物及氧化膜主要以固态形式存在增加金属的消耗和能源损失，所产生的氧化铝也是造成铝液污染（“夹灰”）的主要根源金属杂质来源：从坩埚及炉衬中吸收；铁制工具溶解；洗炉不彻底或不洗炉；原材料带入；混料或误加金属杂质严重影响锭坯质量1.1.2熔体的氧化、烧损及保护氧化程度取决于氧对该金属的亲和力，同时与该金属的特性、状态和温度等条件有关氧化速度:与金属表面氧化膜的性质相关；完整保护

4、性氧化膜：能完全把金属表面包装起来，而且没有裂纹、孔洞或脱皮，能够阻止金属氧化反应继续进行还原性气氛：火焰发黄、冒黑烟氧化性气氛：火焰微蓝色应该选择微氧化性气氛℃熔体的烧损合金在熔炼过程中，由于氧化、挥发以及与炉墙、精炼剂相互作用而造成的不可回收的金属损失叫烧损烧损和渣中含有的金属总称为熔损熔体的保护防止吸气和降低氧化烧损防止吸收金属杂质熔剂覆盖1.1.3有色金属及合金熔体的精炼和净化目的：清除或尽量降低金属氧化物、气体等杂质，提高金属的净化程度精炼：从熔体中除气、除渣以获得优良合金液的工艺方法和操作过程熔剂：能使金属的氧化物与

5、金属熔体分离，将氢驱除熔池而本身不溶于金属液的物质精炼方法：吸附精炼：吹气精炼、氯盐精炼、熔剂精炼、熔体过滤非吸附精炼：静置处理、真空处理、超声波处理、预凝固处理1.2熔炼设备与操作熔炼炉：基本要求：使用性能：容量合适，熔化速度快，辅助时间短，生产效率高，工艺操作和合金换组方便，便于实现机械化、自动化冶金质量：熔体表面积与熔池深度之比尽可能小，熔池内金属温度均匀，易于控制，炉气内水蒸汽分压尽可能低，炉内气氛可以调节经济效益：燃料消耗少，热效率高，炉衬寿命长，熔炼损耗少，单位面积占用面积小，设备费用低环境保护常用熔炼炉的种类及特点

6、电阻反射炉水蒸气含量少，烧损少，炉温控制准确，熔炼金属的质量高；没有噪音、燃烧废气；结构简单造价低缺点是单位功率低、生产率低、占地面积大火焰炉熔化速度快，炉子容量可以很大，产量高成本低缺点：火焰与金属接触易烧损，炉子中水蒸气含量高，熔体吸气量多感应炉合金烧损少，熔化速度快，热效率高；有电动搅拌作用；减小了合金氧化、吸气的机会，熔体质量高；烟尘少，噪音小缺点：电气设备费用高熔炼炉的结构电阻反射式熔炼炉：通过电热体放出的热量加热炉顶和炉墙，热量再由炉顶、炉墙以辐射方式传递给被加热的物料，使之不断升温熔化固定式方形电阻反射炉结构：炉壳

7、、炉基、炉底、炉墙、炉顶、炉温控制和测量系统静置炉用于接受在熔炼炉中熔炼好的熔体，并在其中进行精炼、静置和调整熔体温度，在铸造过程中对熔体起保护作用电阻反射炉作静置炉1.2.3炉子的准备与操作准备工作自然干燥烘炉时间升温速度洗炉和清炉方法1.3熔炼工艺熔炼方法分批熔炼法半分批熔炼法半连续熔炼法连续熔炼法熔炼工艺过程（熔铸机组相连）装炉熔化扒渣加合金元素搅拌取样调整成分搅拌精炼扒渣转炉精炼及静置铸造1.3.3炉料及其组成配料：根据合金本身的工艺性能和该合金加工制品技术条件的要求，在国家标准及有关标准所规定的化学成分范围内，确定合金

8、的配料标准（又称计算成分）、炉料组成和配料比，并计算每炉的全部炉料量，进行炉料的过秤和准备配料的程序：明确配料任务、确定合金中各元素的计算成分确定炉料的组成及每种炉料的配比和熔损率、掌握每种炉料的具体化学成分计算每炉次炉料总量和每种炉料的需要量炉料的过秤和准备确