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楊孟剛，文東輝，張 虎

(中國鋁業(yè)貴州分公司電解鋁廠，貴州貴陽550014)

　　摘要：鋁合金圓鑄錠的氣幕鑄造工藝是當今世界上最先進的技術(shù)之一，以其具有生產(chǎn)效率高、勞動強度低、鑄錠質(zhì)量好、成品率高等優(yōu)點，得到廣泛應用和迅速發(fā)展。對采用德國VAW公司的Air VeilTM氣幕鑄造技術(shù)生產(chǎn)6005A鋁合金大直徑圓鑄錠時的熔煉、凈化、鑄造、鑄錠均勻化工藝進行了闡述。

　　關(guān)鍵詞：氣幕鑄造；鋁合金；大直徑圓鑄錠

　　6005A鋁合金擠壓型材的強度比6063鋁合金的高，工業(yè)的發(fā)展需要這種高性能的材料，它首先在歐洲得到研發(fā)。目前，國內(nèi)生產(chǎn)6005A鋁合金大直徑圓鑄錠的廠家較少。為了生產(chǎn)高質(zhì)量的6005A擠壓型材，我們采用從德國聯(lián)合鋁業(yè)公司引進的氣幕鑄造生產(chǎn)線，開發(fā)生產(chǎn)6005A鋁合金Φ380mm圓鑄錠，共給55MN擠壓機積壓型材。

　　1 試驗研究

　　1.1合金化學成分的優(yōu)化

　　根據(jù)材料介紹的6005A鋁合金成分，結(jié)合市場上對該合金型材性能的要求，我們對6005A合金化學成分進行優(yōu)化設計，列于表1

表1 6005A鋁合金的化學成分（質(zhì)量分數(shù)）    %

 

　　（1）設計成分w(Mg)：w(Si)=(0.667～0.744)：1，為Si過剩合金，有利于合金強度的提高。

　?。?）設計成分中加入微量的Cr和Mn，主要目的是細化晶粒，抑制固溶處理時發(fā)生再結(jié)晶，從而進一步強化合金；此外，進一步改善合金的韌性，降低應力腐蝕開裂敏感性。同時通過MnCl6添加Mn還能熔解雜質(zhì)發(fā)Fe，以減少Fe的有害作用，進一步提高合金的力學性[1]。

　　(3)對Fe范圍的控制，主要考慮Fe可減小壓力加工產(chǎn)品的晶粒尺寸，有利于合金強度的提高。但是w(Fe)>0.25后，會使合金產(chǎn)生脆性，因此給出了一個范圍同。

　　1.2工藝裝備的設計

　　如圖1所示，氣幕鑄造的工藝裝備是把空氣/油混合物通過油氣分配環(huán)引入結(jié)晶環(huán)的上部，在鑄造過程中對鑄錠實現(xiàn)連續(xù)潤滑的裝備。這種空氣/油混合物具有很好的絕熱作用，當鋁合金熔體迸入結(jié)晶環(huán)后，散熱減少，減輕了鑄錠的一次冷卻，當鑄錠離開結(jié)晶器受到直接水冷時，即加強了軸向冷卻，使鑄錠的液穴變得平坦，生產(chǎn)工藝得到穩(wěn)定，從而獲得優(yōu)良的鑄錠表面和表層組織質(zhì)量。

圖1氣幕鑄造示意圖

　　主要技術(shù)參數(shù)：采用較低的結(jié)晶環(huán)高度，結(jié)晶器內(nèi)徑為380mm，熱頂帽高度為75mm。圖2為向結(jié)晶器供應空氣和潤滑油并帶有相應測量控制儀表的工藝示意圖。

圖2空氣、油供應工藝流程示意圖

　　1.3工藝制度設計

　　從熔煉、凈化、鑄造、均勻化四個方面設計其工藝制度。

　　(1)熔煉工藝制度

　　熔煉流程：原鋁液加Al-Si中間合金→加Cr添加劑→加Mn添加劑→加Mg錠。熔煉溫度750℃～760℃；熔煉時間30min。操作要點：充分攪拌鋁液，確保合金化學成分均勻；Cr添加劑、Mn添加劑、Mg錠均用鐘罩壓入鋁液中熔化，確保金屬實收率高。

　　采用添加劑的方法加入合金元素，解決了Mn、Cr等高熔點金屬在正常鋁液溫度條件下熔化難的問題，實現(xiàn)了熔煉快速、金屬液不過熱且化學成分均勻的目的。

　　(2)凈化工藝制度

　　熔體內(nèi)的非金屬夾雜物及氣體(主要是H2)是影響鑄造工藝和鑄錠質(zhì)量的關(guān)鍵因素，給擠壓型材的力學性能帶來極壞的影響。因此，試驗中采用在熔煉爐除渣，在保溫爐N2噴粉精煉除氣、除渣，在線N2除氣，在線陶瓷片過濾等一系列先進的凈化技術(shù)凈化鋁液，確保鋁液質(zhì)量。凈化1藝制度如表2。

表2 6005A合金熔體凈化工藝制度