铸造铝合金熔炼浇注操作规程.docx

1、铸造铝合金熔炼浇注操作规程铸造铝合金熔炼、浇注操作规程 1 铝合金的熔化 1.1 坩埚、锭模及熔炼工具的预备 1.1.1 石墨坩埚的预备： 1.1.1.1 依据熔化量的多少选用容量适当的坩埚； 1.1.1.2 新坩埚使用前，应由室温缓慢升温至900进展焙烧，以去除坩埚的水分并防止炸裂； 1.1.1.3 旧坩埚（留意同一个坩埚不能用于熔化不同牌号的合金）使用前应检查是否损坏，去除外表熔渣和其它脏物，装料前预热到250300。 1.1.2 铁质坩埚一般采纳球铁坩埚，也可用铸钢（或钢板焊接）坩埚。为提高坩埚使用寿命，其外外表可进展液体渗铝处理。 1.1.3 坩埚、锭模及熔炼工具，使用前应将剩余的金属

2、、氧化皮等杂物去除洁净。 1.1.4 新坩埚及有锈蚀污物的旧坩埚，使用前应吹砂或用其它方法去除洁净，并加热到700800，保温24小时，以除去坩埚吸附的水分及其它化学物质。 1.1.5 铝镁系合金的熔炼工具，使用前应在光卤石等溶剂中洗涤洁净。 1.1.6 坩埚、锭模、熔炼工具使用前应涂防护涂料。搪衬的保温坩埚重复使用时，可不涂防护涂料。 1.1.6.1 涂料成分可按表1中的规定： 表1 坩埚和工具用涂料 名称成安排比（重量百分比）%氧化锌滑石粉水玻璃水T03涂料三号2530/35余量T04涂料四号/20306 1.1.6.2 涂料的配制：涂料成分中的全部固体组元，配制前应磨碎，并经过10014

3、0目过筛，然后混合匀称。使用时，先将水玻璃倒入80100的热水中搅拌匀称，参加固体组元后再搅拌匀称，冷却后备用。配好后的涂料停放时间一般不超过8小时。 1.1.6.3 将坩埚、锭模、熔炼工具预热到180250，涂以防腐涂料。 1.1.7 用于保温的碳素钢板焊接坩埚，其内表应用耐火材料搪衬。耐火材料可按表2中的规定： 表2 耐火材料成安排比 成分（重量百分比）%耐火熟粘土石英砂耐火土水453520适量（另加） 1.2 原材料 1.2.1 配制铝合金所用的金属材料应符合QB004原材料技术条件及验收标准 标准中的规定。 1.2.2 配制涂料、搪衬、精炼用剂所用的帮助材料也应符合QB004中的规定。

4、 1.3 中间合金的配制：铝基中间合金的配制工艺及配料系数见表3及表4： 表3 常用中间合金的配制工艺参数 名称成分/%原材料块度/参加温度/浇注温度/铝铜AlCu50含Cu：4852电解铜100100850950700750铝锰AlMn10含Mn：911金属锰10159001000850900 表4 常用中间合金的配料系数序号合金各炉料的配制系数铝锭锰铜01AlCu50100/10002AlMn1010011.11/ 1.3.1 铝铜中间合金熔炼工艺： 1.3.1.1 将配制好的炉料充分预热； 1.3.1.2将1015%的铝及全部铜装炉，随着铜的熔化，分批将剩余铝锭参加熔炉，并充分搅拌，至全

5、部熔化； 1.3.1.3 在700左右参加精炼剂（用量按各种精炼剂使用要求配加，如使用AWJ-3精炼剂，参加量为0.50.8%）进展除气精炼处理，扒渣后浇锭（锭厚25mm）。 1.3.2 铝锰中间合金熔炼工艺： 1.3.2.1 将配制好的炉料充分预热； 1.3.2.2 在石墨坩埚内将75%左右的铝锭熔化，并过热到9001000； 1.3.2.3 分批参加锰，每参加一批后，以石墨棒充分搅拌，待熔化后，参加下一批，最终参加余下的铝； 1.3.2.4 熔化完后，在850左右参加精炼剂（用量按要求进展配加，如AWJ-3精炼剂参加量为0.50.8%）除气精炼处理后静置510分钟浇锭。为防止锰的偏析，浇锭

6、前要充分搅拌，并应尽快浇注完毕（锭厚25mm）。 1.4 铝合金的配制 配制铝合金采纳金属锭、中间合金及回炉料，也可使用各种牌号的预制合金锭。 1.4.1 装料前必需去除炉料外表上的锈迹、泥砂等污物。 1.4.2 回炉料分为三级： 表5 回炉料的分级、应用及最大回用量 级别分类 熔炼前的预加工用途回用量一级不是因化学成分报废的铸件，金属型铸件的浇冒口，砂型铸件的冒口。去除油污、泥沙、杂质及其它附属物可直接用作全部类别工作合金的回炉料80%二级砂型铸件的浇道，坩埚底部的剩料，因化学成分报废的铸件。除去夹砂、杂物，可考虑喷砂处理，并补加所需元素。可直接用做、类铸件的合金的回炉料70%三级溅屑、铸件

7、飞边和碎小的废料分别处理，除去杂物及泥沙用于无气密性要求，或化学成分范围较宽的合金 30% 注：（1）当铸件有特别要求时（如针孔度等），回炉料的用量应酌情削减，如气缸铸件应低于40%； （2）当各级回炉料搭配使用时，回炉料的总量80%，其中，三级回炉料10%，二级回炉料50%。 （3）回炉料应按牌号分开堆放，成分不清的需经重熔后分析成分方可用于配料。 1.4.3 炉料计算： 1.4.3.1 元素含量计算法，按表6举例说明： 表6 炉料的计算程序实例（一） 计算程序举例1确定熔炼要求： A 合金牌号 B 所需合金液重量 C 所用炉料的成分1以熔炼ZL104合金80为例（配料计算取技术要求的平均值

8、）： Si：9%，Mg：0.27%，Mn：0.4%，Al：90.33%，杂质Fe0.6% Al-Mn合金：Mn10%，Fe0.3；镁锭：Mg99.8%；铝锭：Al99.5%，Fe0.3%。 回炉料：P=24，占总量的30%，成分为：Si9.2%,Mg0.27%,Mn0.4%,Fe0.4%2确定元素的烧损量：E2各元素的烧损量按表9中选取，必要时依据生产实际加以调整。 举例：ESi:1%，EMg:20%，EMn:0.8%，EAl:1.5%3计算100炉料各元素的需要量Q： Q=a/（1-E）3100炉料中，各元素的需要量Q： QSi=9%100/(1-1%)=9.09 QMn=0.4%100/(

9、1-0.8%)=0.40 QMg=0.27%100/(1-20%)=0.34 QAl=90.33%100/(1-1.5%)=91.74依据熔制合金的实际含量W，计算各元素的需要量A=W/100Q4熔制80合金实际所需元素量A： ASi=80/100QSi=80/1009.09=7.27 AMg=80/100QMg=80/1000.34=0.27 AMn=80/100QMn=80/1000.4=0.32 AAl=80/100QAl=80/10091.7=73.375计算回炉料中各种元素的含有量B5BSi=249.2%=2.21 BMg=240.27%=0.07 BMn=240.4%=0.1 BA

10、l=2490.16%=21.646计算应加的新元素含量C：C=A-B6CSi=ASi-BSi=7.27-2.21=5.06 CMg=AMg-BMg=0.27-0.07=0.20 CMn=AMn-BMn=0.32-0.1=0.22 CAl=AAl-BAl=73.37-21.64=51.737中间合金量D：D=C/F（F：元素含量），带入的铝量：MAl=D-C7相应于新参加的元素量所应补加的中间合金量： D(Al-Mn)=CMn/10/100=0.22100/10=2.2 带入的铝:M(Al-Mn)=D-C=2.2-0.22=2.088应补加的纯铝GAl8GAl=AAl-M(Al-Mn)+BAl=

11、73.37-(2.08+21.64)=49.659计算炉料总重W9W=GAl+(Al-Mn)+Si+Mg+P=49.65+2.2+5.06+0.20+24=81.1110核算杂质含量U（以铁为例）10U=GAl0.3%+D(Al-Mn)0.3%+P0.4%=49.650.3%+2.20.3%+240.4%=0.25 UFe=0.25/80100/100=0.3125% 1.4.3.2 炉料配比系数法：按表7举说明： 表7 炉料的计算程序实例 计算程序举例1 确定熔炼要求： A.合金牌号 B.所需合金液重量 C.所用炉料成分1以熔炼ZL104合金100为例（配料计算取技术条件规定的平均值）： S

12、i：8.5%，Mg：0.26%，Mn：0.4%，Al：90.84% 回炉料P=10050%=50，按合金成分计算2确定元素的烧损量E2元素的烧损量按表9选取，必要时依据生产实际加以调整。计算确定为： ESi：1%，EMg：30%，EMn：1%，EAl：1.0%3计算100炉料各元素的需要量A： A=a/（1-E）3100炉料中，各元素的需要量A： ASi=8.5%100/(1-1%)=8.58 AMn=0.4%100/(1-1%)=0.4 AMg=0.26%100/(1-30%)=0.37 AAl=90.84%100/(1-1.0%)=91.754计算回炉料中各元素的含有量B4BSi=508.

13、5%=4.25 BMn=500.4%=0.2 BMg=500.26%=0.13 BAl=5090.84%=45.425应补加的新元素量C5CSi=ASi-BSi=8.58-4.25=4.33 CMn=AMn-BMn=0.4-0.2=0.20 CMg=AMg-BMg=0.37-0.13=0.24 CAl=AAl-BAl=91.75-45.42=46.36中间合金参加量D及带入的铝M6D(Al-Mn)=CMn/10%=0.20/10%=2.0 M=D(Al-Mn)-CMn=2.0-0.20=1.807应加的纯铝量G7G=CAl-M=46.3-1.8=44.58以参加NAl=100铝锭为准，计算其它

14、炉料的需要量N8NSi=CSiNAl/G=4.3310044.5=9.7 NMg=CMgNAl/G=0.2410044.5=0.54 N(Al-Mn)=CMnNAlG=2.010044.5=4.5 N回=PNAlG=5010044.5=112 注：ZL107的计算程序与此一样，计算过程略。ZL104和ZL107的配料系数列于下表： 表8 常用铝合金的炉料配制系数 序号合金 各种炉料的配制系数铝锭工业硅镁锭AlCu50AlMn10AlTi5A同牌号回炉料备注01ZL1071008.122/9.29/17002ZL10710094/109512/178Fe0%时03ZL1041009.740.77

15、4/4.584/1680410500210014.8/8.2335.15/18805ZL11110011.31.634.013.156.36184 注：上表中所列各种炉料必需符合QB004-2003原材料技术条件及验收标准的相应规定，否则，不能使用本表系数。此外，实际配料时，应逐一填写配料原始记录，以便复查核实。 表9 铝合金熔炼时元素的烧损量 元素烧损量（电炉熔炼）元素烧损量（电炉熔炼）Al1.01.5Na23Si0.51Mn0.51Cu0.51Sn0.51Mg23若纯金属参加可到达1530%Fe0.51Zn13若以纯金属参加则烧损可达1015Be0.51Ni0.51Ti12 1.4.4 炉

16、料参加先后原则： 1.4.4.1 当用铝锭和中间合金熔化时，首先装入铝锭，然后参加中间合金； 1.4.4.2 当用预制合金锭进展熔炼时，首先装入预制合金锭，然后补加所需的铝和中间合金； 1.4.4.3 当炉料为回炉料和铝锭组成时，首先参加炉料中最多的那一局部； 1.4.4.4 当熔炉容量足以同时装入几种炉料时，则应首先装入熔点相近的成分； 1.4.4.5 简单烧损和低熔点的炉料，如镁和锌，应在最终参加； 1.4.4.6 在连续熔化时坩埚内应剩余一局部铝液以加速下一炉的熔化； 1.4.4.7 采纳掩盖剂时，应在炉料开头熔化时就参加熔剂。 1.4.5 炉料全部熔化后，进展搅拌使成分匀称，然后调温到

17、除气工艺所需的温度。 1.5 合金的除气或精炼处理 1.5.1 除气剂预备： 1.5.1.1 使用六氯乙烷时，应将其压成圆饼（6640，比重1.8g/cm3）,每块重约200g,存放枯燥器内备用。 1.5.1.2 使用六氯乙烷加载体时，载体材料（氟硅酸钠或二氧化钛）应进展脱水处理；氟硅酸钠于200250烘烤1224小时，二氧化钛于300400烘烤34小时，然后按表10中的比例混合后压成圆饼放在枯燥箱内备用。 1.5.2 除气处理：用钟罩将除气剂压入距坩埚底100mm，沿坩埚直径1/3处（距坩埚壁）的圆周匀速移动，为不使铝液大量喷溅，除气剂可分23次参加。除气完毕后静置、除渣。 1.5.3 除气

18、效果检验：分炉前和炉后检验 1.5.3.1 炉前检验：用勺取约半勺合金液，用洁净铁片刮去外表氧化物和渣，露出镜面样液面，冷却后如有气泡析出，则除气效果差，反之则效果好。 1.5.3.2 炉后检验，试样经腐蚀后看到针孔的大小和多少。 1.5.4 除气剂的工艺参数见表10： 表中规定的精炼剂用量仅作为计算每炉使用量的依据，不作为工艺参数掌握。当消失操作不当造成额外损耗、炉料含杂质（如渣、泥砂等）过多等缘由，导致炉前检验除气效果差时，应考虑增加使用量，直到炉前检验合格为止。 精炼温度（精炼处理时铝液的温度）的选择也应依据条件（如环境、设备因素等）的变化作随机调整，以最终炉前检验的效果来验证，应作为工

19、艺参数掌握并予以记录。 表10 常用精炼（除气）工艺参数 精炼剂合金精炼剂用量 （%）精炼温度 （）备注六氯乙烷ZL1010.50.7700730ZL1020.30.5690720ZL1040.50.7700740aZL1050.50.7700730ZL4010.50.8700730六氯乙烷75% 氟硅酸钠25%ZL1010.50.8700730ZL1050.30.5700730六氯乙烷50% 氟硅酸钠50%ZL1040.50.7690720ZL1050.40.6700730六氯乙烷65% 二氧化钛35%Al-Cu 系合金0.50.7700730光卤石60% 氟化钙40%Al-M系合金2466

20、0680含Be、Ti的合金光卤石或 钡熔剂55Al-M系合金12660680不含Be、Ti的合金a AWJ-3 成品精炼剂ZL1040.50.8690720ZL1070.50.8b700740ZL1110.50.87007301050020.50.8b700740 注：除气剂以六氯烷及六氯烷加载体的效果最好。当采纳其它精炼剂时，应按其产品使用说明书要求进展验证合格，出具操作工艺后，方可使用。 1.6 合金的变质和孕育处理： 1.6.1变质处理是为了细化铝硅合金中的共晶硅，孕育处理是为了细化铝合金中的初生相。 1.6.2 常用钠盐变质剂按表11的成分要求混合匀称，装入料盘摊平，厚度不超过50，于

21、300400烘烤35小时，然后破裂。3040目过筛，放入枯燥器内备用。 1.6.3 变质剂的预备、用量、处理时间等作为操作处理时的参考，以最终炉前检验的效果来合理选择，不作为工艺参数掌握和记录，精炼剂的处理温度和效果应予以验证和记录。 表11 常用变质剂使用工艺参数 序号01020304名称钠基钛、硼、锆稀土三元变质剂四元变质剂变质孕育剂金属成分（%）氟化钠25氯化钠63氯化钾12氟化钠30氯化钠50氯化钾10冰晶石10氟锆酸钾氟硼酸钾钛铝稀土 中间合金用量（%）1522305060.150.20.20.4预热温度10030020010350450时间3h24h处理温度700740b70075

22、0b730750720740处理时间液面停留1015min23min/压入合金35min58min/处理方法将预热后的变质剂匀称撒在合金液面上，掩盖1015分钟，打碎硬壳，使气体排解并将变质剂压入合金液中至100150深，连续操作35分钟后打渣。钛以合金形式参加，氟锆酸钾、氟硼酸钾在除气后匀称撒在合金液上，掩盖23分钟后压入静置58分钟后打渣。于浇注前30分钟参加合金搅拌匀称。 1.6.3 合金经变质后,调整到浇注温度进展浇注。 1.7 采纳其它变质剂时，应按其使用说明书要求进展验证合格前方可使用。 1.8 常用铝合金熔炼工艺举例如下表： 表12 常用铝合金熔炼工艺举例 合金 牌号熔炼工艺要点备注ZL104装料挨次：回炉料、铝锭、铝锰合金、硅，熔化后搅拌匀称，680700时将镁压入合金液。浇