提高重熔用铝锭质量的措施

蔡建轮

（陕西有色榆林新材料有限责任公司，陕西 榆林 719000）

重熔用铝锭的生产要符合国家标准《重熔用铝锭GB/T1196-2017》的要求。铝锭内部质量是指化学成分和内部组织两方面，因此，严格把控铝锭杂质元素成分和防止铝锭内部气孔、缩孔的形成成为生产过程的关键点。

1.1 控制铝锭杂质元素成分

目前，为满足客户的需求，一般生产牌号为Al99.70的铝锭，其主要化学元素组成为：Al≧99.70%；Si≦0.10%；Fe≦0.20%；Cu≦0.01%；Ga≦0.03%；Mg≦0.20%；Zn≦0.03%；其他单个≦0.03%[1]。配料员根据排包单，严格监控铝液品位。当加入混合炉中铝液超过Al99.70标准时，要进行搅拌，以确保铝液成分分散均匀。铝液长时间存放会发生成分偏析，生产的铝锭表面不平整，因此及时将混合炉内的铝液生产完毕。长时间存放前后铝锭表面质量如下图所示。

图1 正常生产时铝锭表面质量

图2 铝液静置时间超过一天的铝锭表面质量

1.2 防止铝锭气孔和缩孔的产生

在重熔用铝锭的截面图上，气孔或缩孔结缺陷能被人眼直接观察到，这种内部组织对铝锭的质量品味影响很大，这些内部组织的形成主要受制于铸造过程中浇铸温度过高、冷却速度过快。

（1）气孔：电解铝液中气体主要以氢为主，氢在铝液中的溶解度与温度成正比，温度越高，氢的溶解度越大。铝锭浇铸过程中气体不能完全逸出，留在铝锭内部形成气孔。避免气孔产生的技术措施是：当电解车间运来的铝液温度超出控制范围，及时加入固体铝锭，待铝液温度降至720℃～760℃，此时铝液中氢含量下降，然后再进行铸造生产，可有效避免铝锭内部气孔的产生。

（2）缩孔：由于连续铸造机一次过高的冷却温度或过快的铸造机速度，导致铸模内的外部铝液先冷却凝固、内部铝液后冷却凝固，当内部铝液凝固时外部铝液因凝固无法流动至内部补充收缩造成的孔隙便产生缩孔。避免缩孔产生的技术措施是：严格按照生产工艺，控制铸造速度，冷却水的水温必须控制在30℃以下，并保证循环水的供应量达到铸造机的正常运行标准，有效避免缩孔的形成。

2 铝锭的外观质量控制

根据重熔用铝锭的国家标准《重熔用铝锭GB/T1196-2008》所规定的外观质量主要标准为：铝锭成银白色、铝锭表面应整洁、无较严重的飞边或气孔，允许有轻微的夹渣[2]。榆林新材料要求，铝锭成银白色、铝锭表面应整洁、无较严重的飞边或气孔，允许有轻微的夹渣，字号清晰可见。有严重的飞边（飞边小于5mm）、气孔（长大于50mm×宽大于3mm）和标识不清楚（YUAL半个字以上）视为不合格；允许有轻微的夹渣，但夹渣集中且直径大于20mm，或直径虽在10mm～20mm，多于2处（包括2处）以上视为不合格产品；表面光洁平净不得有明显波纹，波纹深度超过3mm视为不合格产品；字号超过半个不清楚视为不合格产品。因此，控制铝锭的外观质量主要是防止夹渣、飞边、波纹的产生。

2.1 控制夹渣的产生

首先，铝是活泼金属，具有较强还原性，在空气中表层极易被氧化。在铸锭生产过程中，高温铝液自混合炉流出，经过溜槽流入铸模，一层氧化膜渣在表面生成，并随铝液流进铸模，需要及时扒出，否则会在铝锭的表面凝固形成积渣。产生积渣的原因是：首先混合炉炉眼、小流眼长时间使用铝渣粘附在四周导致形状不规则。使铝液不能顺利流出，流速过大、流动时形成紊流，导致氧化浮渣过多。解决办法是混合炉连续入铝长时间不搅拌清渣导致铝液中带出的铝渣较多，打渣的过程中将部分氧化夹渣裹在内部。定期搅拌扒渣，要维护清理混合炉炉眼以及小流眼，保持形状规则，以便铝液顺利流出；强化打渣调流作业过程，及时清理船型浇包口氧化铝渣，避免出现铝锭忽大忽小。

其次，铝液温度过低，渣铝不能完全分离，打渣的过程中四周铝液开始凝固，造成铝锭表面不平整，容易出现飞边毛刺。通过升高铝液温度，比如向炉内倒入高温铝液来防止夹渣的形成。

2.2 控制飞边和气孔的产生

铝锭产生飞边的原因有：铝液通过分配器流入铸模的过程中，有垂直落差使铝液溅到铸模两侧凝固产生飞边；打渣时渣铲不能完全抬起，沿着铸模壁拉的过程中有铝皮的形成，致使铝锭与铝皮链接处铝液凝固形成飞边。处理飞边的办法：一是调整好分配器位置，使铝液通过分配器眼嘴正对铸模中央，避免铝液冲刷铸模一侧。

二是要求岗位操作人员打渣时，动作幅度小，缓慢平稳。温度高于780℃时，铝液沿着分配器流下的时候飞溅起的铝滴表面迅速被氧化，形成铝瘤，影响着铝锭的外观，严格控制铝液的浇铸温度。定期喷刷涂膜剂，脱模剂既能延长铸模的使用寿命，又能增强铝液的流动性，从而改善铝锭表面质量，有效减少飞边，气孔等缺陷。

2.3 控制波纹的产生

重熔用铝锭生产的难点是波纹控制。连续铸造机采用链条传动，链传动瞬时链速和瞬时的传动比都是变化的，传动的平稳性较差，抗震性较差。在运行过程中，铸模内未完全凝固的铝液因受到振动和晃动而产生波纹。因此，常见的铝锭表面波纹由于打渣和铸机震动引起铝液的晃动产生的。

打渣引起的波纹，需要及时对混合炉中的铝液加入清渣剂搅拌扒渣；严格按照工艺进行，使得铝液中渣铝分离彻底，扒渣干净，以减少对后面除渣的影响；尽量选用较短的溜槽进行生产，降低铝液与空气的接触面积，进而减少表面氧化形成的氧化铝；尽量避免铝液紊流，优化船型浇包结构，在浇包口放置挡渣器具，避免大量氧化夹渣进入铸模。生产实践证明，浇铸温度越高，铝渣越多，则打渣过程中引起的波纹越大；控制合理的浇铸温度，铝渣越少，则打渣引起的波纹越小。根据实际情况制作合适的工具，避免漏渣、减少同一块铝锭二次打渣扰动铸模内铝液等行为可以避免波纹的产生。此外，保持渣铲伸入铝液1cm左右，伸入过深导致波纹较大，伸入较浅铝渣不能捞干净。

铸机晃动引起的波纹，可降低铸模运行速度的不均匀性，对链传动进行优化减小链传动对铝锭铸造过程的影响，及时润滑轴承，铸模链条，清理残留在链条及轨道上的残铝，保持轨道清洁干净，保证铸机运行平稳，调整合理的磕锭及打印力度，从而较小并消除波纹的产生。

严格控制铝锭铸模的质量，避免在设备上安装有砂孔、标示不清等缺陷的铸模；定期检查铸模，铸模出现裂纹或标识不清时要及时更换；在生产过程中，由于滑石粉、钛白粉等辅料容易残留在铸模内腔，造成铝液流动性受阻，定期清理铸模内腔。

综上所述，重熔用铝锭生产环节多，每个环节都会影响铝锭质量。必须根据不同的岗位加强对工艺过程的管理控制，认真总结生产经验持续改进工艺，不断提高产品质量。