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1、铝合金的熔炼与铸造1 配料及其计算配 料是熔体铸的第一道工序。它的首要任务是控制成分和杂质含量使之符合要求，其次是根据对合金的加工和使用性能的要求，确定各种炉料品种及配料比；再次是正确地计算每炉的全部炉料量。合理地吊装各种原辅材料，管理好各种金属及废料(旧料)。 铝合金熔炼时，炉料大致分为三类，即：工业纯金属，或称新料或新金属；回炉的金属或合金废料，也称旧料或返回料；以及中间合金或配制合金用的纯金属。正确地选择配制合金的炉料，对于合金成分控制，铸锭质量的保证，以及金属原料的节约，都有重要的意义。总之，在保证性能合乎要求的前提下，允许利用各种废料，节约新金属和贵重金属。换句话说，就是能用废料应少
2、用纯金属，能用低品位纯金属绝不用高品位的纯金属。做到废料用尽，次料代替好料，好料精用，搭配适当，保证质量。1.1 工业纯金属-新料 铝合金是在纯金属熔炼的基础上，加上其它合金元素配制而成因此，在配制合金以前，首先应依所需配制的合金成分的要求，选择所需的纯金属之品位。 有色金属的工业纯金属多来源于冶炼厂，如工业纯铝(称原铝)，工业纯铜(称紫铜或电解钢)，工业纯镁，以及金属镍等都是从电解工厂制得的。原铝多铸成15-20公斤的小锭(称铝锭)；镁以锭状供应，镁锭的重量可分为2.5公斤和9公斤两种；纯铜和金属镍一般多以电解铜板和电解镍板的形式供应；金属锌一般铸成重40公斤左右的扁平锌锭，而金属锰和铬分别
3、以不同的粒度供应。这些所谓的纯金属中，杂质仍是不可避免的。例如，原铝锭中仍含有Fe和Si两种主要杂质。它们大多数是从炼铝原料-铝矿石中带来的。这两种杂质元素对铝及其合金的性能有极大的影响，因而使用原铝锭时，必须注意这些杂质的含量，根据所配制合金的要求正确地选用原铝锭。铝冶炼厂生产的原铝新料，是按所含铁和硅二种主要杂质元素的多少而定其品位的。纯铜内所含杂质元素种类很多，所以一般工业纯铜基本上是按照铜的含量多少而定其品位的。 总的来讲，在选择金属品位时，为了保证质量，应尽量选择杂质较少，纯度较高的高品位的纯金属；但纯度越高，生产越困难，成本也越高，因而应尽量避免使用过高纯度的原料，以节约生产成本。
4、因此正确地选用金属原料的品位，在配料过程中是十分重要的。 铝合金中常用的金属原料有铝锭，镁锭，紫铜板、锌锭和用于制作中间合金的电解镍板，金属锰，金属铬，结晶硅以及海棉钛，海棉锆等。 1.2 废料-回炉料1.2.1废料的来源和使用原则 废料，又称回炉料，也叫旧料。按其来源不同，大致可分为本厂废料及厂外废料两大类(1)本厂废料 这部份废料来源于熔铸车间及各加工车间各工序所得的加工余料(一般称几何废料)及不合格的报废料(一般称工艺废料)。铝合金成品率一般在6080左右，也就是说，将有20-40的原料在加工过程中变成废料。这部份废料大致都有可能保持质量不受掺杂，是高质量的废料，是熔炼铝合金的重要原料之
5、一。对本厂废料要加以仔细分离、分级，并按合金归类分组保管。只要管理得好，这些废料一般都能保持良好的质量，不受掺杂，污染及混料，在工厂里称为一级废料或二级废料。这部份废料通常不需处理就可以直接入炉使用。只有从车床，刨床，锯床等回炉的铣，锯、刨边碎屑料，常被油污或氧化，或含杂质过多，这些料质量低劣，通常称之为三级废料。这部份废料不能直接入炉，事先要经过洗涤，干燥处理，再重熔复化，经化验取得准确的成分后才能入炉使用 在使用废料时，要求入炉的废料不得混合金，混级，应清洁无油泥污染。如果混料，则宁愿将少量的低成分合金(低合金)混于高成分合金(高合金)，不可使少量的高成分合金混于低成分合金。例如，纯铝混入
6、LF21合金中，则用于LF21合金炉料中；防锈铝(LF2-LF21)各合金废料分别混于LY12合金中；则可用于LY12合金炉料中；LD6合金废料混于LD2合金中，则可用于LD5合金炉料中；LD7、LD8，LD9合金废料互混在一起，则可酌量用于LD8合金或LD9合金中。有的合金废料互混在一起，则不能用于生产，如LD10合金料混入LC4合金中，则必须挑选后，经检查确定无混料时，方能分别用于该合金炉料中。还有一些合金废料互混后，又难于挑选，不易检查分辨的，应重熔复化，取得准确的成分后方可作为炉料。另外， 某些废料，虽未混料，但放置时间过长，严重腐蚀， 或油泥污染严重的，也应回炉重熔复化。总的来讲，所
7、有牌号不明，成分含量不清，腐蚀污染严重的一级和二级废料和车，刨、铣、锯碎屑都不能直接入炉，属于工厂里规定的三级废料范围，应重熔复化。 (2) 厂外废料 源于用制造工厂或市场上回收的废料，大都掺杂混合，其质量多不可靠，甚至无准确的化学成分，最好不直接入炉使用。如确实保证不掺杂其它金属者，方可按本厂废料分级归类使用。必须注意，这些厂外回收废料，往往含有一般化验方法难于检查出来的有害杂质元素，其含量即使仅万分之一，甚至十万分之一，也会严重影响产品质量及工艺性能。因此，凡制造高质量的产品，最好不使用这些厂外回收废料。 那些化学成分不明，或不符合标准的杂料，有时被称为化学废料，工厂里也称之为号外料也应当
8、进行复化重熔，明确其化学成分后，才能适量入炉1.2.2 废料的分级和归类管理 铝合金废料的分离，分级，按合金系统门类保管的要求是十分严格的。因为铝合金一经混杂入炉，就无法使之除去，除非加入大量纯金属予以冲淡。因此管理好废料,正确的使用废料对保证产品质量，降低消耗，节约金属极为重要。某些铝合金的成分含差异很大,如果一种合金废料混入另一种合金，即使数量不多，也会造成废料无法使用。例如，超硬铝中含Zn量都很高，而其它系列铝合金中要求含Zn量却很低，如果有5-10的超硬铝合金废料混入LY12合金炉料中，就会使炉料全部报废。又如Al-Cu-Mg-Fe-Ni系锻造铝合金中含Ni量都在1.0以上，而其它铝合
9、金中一般要求含Ni量低于0.1，当有百之几的高Ni废料混入其它合金炉料中，同样会造成全炉报废。如果各合金废料互混在一起，废料中同时含有较多量的Si，Zn、Ni等元素。那么此废料很难用于任何一种铝合金铸锭生产中,即使用量少也可能形成杂质元素的恶性循环，影响产品的机械性能及加工性能。其结就只好积压大批废料而使用较多的新金属，浪费金属材料。因此对本厂废料要分合金或按合金系统严格管理。所有一、二级废料必须分合金装架打捆，三级废料应按合金系统归类装箱,所有废料都必须合理分组归类堆放，而且要有明显的标牌或标示。在铝合金铸锭生产中，某些制品由于用途不同，要求其杂质含量和铸锭的内部质量也不相同、因而对炉料的几
10、何尺寸和表面清洁度的要求也不一样。例如，制作大梁、型材，和锻件的合金铸锭，要求其杂质含量较低，非金属夹杂物愈少愈好，其炉料一般不用碎片及薄板和油泥较多的废料。因而，各种合金废料除不混料外，还必须按照工艺规程的规定,根据废料的外形尺寸和表面清洁度而分级装架和堆码。铝合金废料一般分四级，一二级废料可直接入炉熔制成品合金铸锭，某些特殊制品不得使用二级废料；三、四级废料须经干燥，重熔复化，分析化学成分后才能使用。下表列出了某生产厂的废料分类。废料分级的标准第一级1 报废的铸锭及毛料2 铸锭的切头切尾3 铸锭的低倍试片 4 干燥的放干料和清理铸造工具时大块金属5 包铝板的压延废料6. 厚度为1.0毫米以
11、上的废料板材的切头切尾7 5毫米以上厚板拉伸试样余料8 5毫米以上厚板的切边料9 锻压和模压的废品及中间毛料10 水压机的压挤残料11 管、棒，型、板的废品、残料和切头，切尾12. 模锻件和氧化膜试片取样余料13. 模压毛边料第二级1 厚度小于1.0毫米板材废品及切头切尾2 热压时撕下来的包铝边2 所有板材的予剪碎边料4 软硬片精整试样长度小于300毫米之余料6 壁厚小于10毫米的管材低倍试片6 被油污，泥土弄脏的所有一级废料第三级1 熔铸过程中扒渣中的金属，流盘倒出的金属2 化学成分分析用的园并、棒状试样3 锯床，车床，铣床、刨床的加工碎屑4 挤，模压车间的所有试样料5 所有被油污，泥土弄脏
12、的二级料第四级1 不能分开的混合废料2 掏铸造井时的掏井渣3 打扫工作场地时的回收金属铝合金一，二级废料存放专区的划分LC4，LC5、LC6，LC9、LC10，LB1LD7，LD8，LD9LD2、LD5、LD10LF2、 LF3、 LF5、 LF6、 lF11、 LF12、 LT66等L1-7、LB2、LF21LY11、LY2，LY16，LY17，等LYl1、LT2，LT2-1 工艺过程中产生的一、二级废料是分合金，按不同的级别装架或打捆，每架，每捆废料的上，中、下部多处应标明合金牌号和级别；大块废料用钢印在其端部打上合金牌号及熔次号，并尽快返回熔铸车间。实际上，一种合金的生产不是连续的，而是
13、间断式周期性的生产。各工序的废料是按照产生运输积存待用的规律循环着。在这些过程中，由于吊装、堆码等多方面的原因，料架与料架之间，捆与捆之间仍有混料的可能。为了减少再次混料的几率，便于配料吊装，所有的一、二级废料应按合金成分含量归类，每类合金存放在指定的区域内一称之为废料专区。废料专区的划分应根据合金的化学成分，品种规格和料场情况而合理归类，而般而言，铝合金一、二级废料场可分为高锌、高镍、高硅、高镁、纯铝和LY12及LY11专区， 因LYl2，LY11合金的生产量大，可单列一专区存放。按合金分级装架，打捆的一、二级废料必须存放在规定的专区内。备专区内的料架或整捆废料要放置平稳可靠，不易倾倒，滑动
14、，并要定期清理，核对，以免发生混料，混级.生产中的三级废料大多为细碎之残屑，分合金装箱、堆放是有困难的，一般都分组装箱，堆放，分组重熔复化。当然也可将三级废料分合金堆放，复化，这要视工艺要求条件而合理安排。生产实践表明，三级废料只要不混组，经重熔复化后，都可作为合金铸锭生产的原料。四级料也称号外料，大部份是成分不清的混合料。由于四级料质量低劣，成分复杂，必须重熔复化，因此，四级料也是复化料的一部份。如果废料管理得好，四级废料是极少的，生产中要求四级料越少越好混合料经重熔复化后, 用于成品合金炉料时，要仔细调配各杂质元素的含量，并视合金性能的要求少量用于生产。1.3 配料计算 配料计算是合金铸锭
15、生产的重要工序，是合金成分及杂质含量控制的首要关卡，它的首要任务是控制成分和杂质含量使之符合要求；根据合金的加工和使用性能的要求，确定各种炉料品种的配料比；正确地计算出每炉的全部炉料量。1.3.1 使用纯(新)金属和废料的比例 在确定配料比例时，应根据下列一些原则： (1)考虑到经济原则，在保证产品质量和性能的前提下，根据合金制品用途和加工工艺的要求，应充分利用本身废料，降低新料用量，做到能自身平衡，即该合金加工的产生的废料，能全部回炉使用。例如，在熔制LY1l及LYl2、LC4合金的板材时，某些熔次可全部使用lOO的本身一、二级废料;而另一些熔次则可使用一部份低合金及纯铝废料，同时配入一部份复化料及少量新金属。 (2)在考虑尽可能使用低品位纯金属的原则下，还应注意到废料循环使用及操作上的原因所造成的杂质逐渐增加，使原料晶位逐步降级。例如在熔制工业纯铝时，为防止杂质增高而使品位降级，不但应限制废料用量不超过50，而且应使用一部份比制品要求品位高一级的原料，例如，全部使用新铝熔制L3纯铝时，常用50的A1-1品位的原铝和50A1-0品位的原铝锭。 (3)对质量要求较高的制品，应尽量少用废
