熱頂鑄造生產(chǎn)的鑄錠表面平整光滑，鑄造時(shí)，在冷卻水的強(qiáng)烈冷卻下，鑄錠邊部可獲得很高的結(jié)晶速度，因而枝晶細(xì)小，有效地降低了鑄錠逆偏析程度，內(nèi)部組織較均勻。但鑄錠質(zhì)量對(duì)工藝參數(shù)較敏感，特別是對(duì)于大規(guī)格鑄錠，工藝參數(shù)調(diào)節(jié)不好時(shí)會(huì)出現(xiàn)特有的缺陷^[1]，如冷隔、光晶、羽毛狀晶、中心裂紋等等。

由于406mm大規(guī)格鑄錠后續(xù)用于生產(chǎn)擠壓厚板，而客戶對(duì)擠壓厚板的力學(xué)性能及制品組織質(zhì)量要求很高，針對(duì)客戶提出的各種質(zhì)量問(wèn)題，我公司在生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)等方面進(jìn)行了改進(jìn)，現(xiàn)將相關(guān)工藝技術(shù)介紹如下。

6063合金成份有一個(gè)很寬的范圍，具體成份除了要考慮機(jī)械性能、加工性能外，還要考慮表面處理性能，即型材如何進(jìn)行表面處理和要得到什么樣的表面。例如，要生產(chǎn)磨砂料，Mg/Si應(yīng)小一些為好，一般選擇在Mg/Si=1-1．3范圍，這是因?yàn)橛休^多相對(duì)過(guò)剩的Si，有利于型材得到砂狀表面；若生產(chǎn)光亮材、著色材和電泳涂漆材，Mg/Si在1．5-1．7范圍為好，這是因?yàn)橛休^少過(guò)剩硅，型材抗蝕性好，容易得到光亮的表面。

1. 熔煉和熔體處理

1.1 熔煉

為保證熔體的純凈，投料熔煉前清理干凈爐內(nèi)灰渣，原料采用全鋁錠（Fe%≤0.14%），并避免投入含鐵制品。鋁錠全部熔化后，升溫至750℃~770℃，輕輕扒去表面浮渣，根據(jù)配料計(jì)算值加入速溶硅劑及其他中間合金，靜止10~15min后再加入鎂錠，將鎂錠壓入液面下，盡量避免鎂的燒損。

1.2 熔體處理

爐內(nèi)精煉采用氣體吹粉精煉，使用純度為99.99%的氮?dú)?。精煉時(shí)，氮?dú)獾膲毫σ阅軌虼党龇蹌┑臈l件下以低濺起鋁熔體（不超過(guò)200mm）為好，精煉劑用量為1.5~2.0kg/t,精煉時(shí)先從爐體邊角部位開始，保證爐內(nèi)熔體都得到處理，精煉時(shí)間控制在40~50min，溫度730~750℃。精煉后扒出浮渣，然后快速轉(zhuǎn)注到靜置爐中，轉(zhuǎn)注時(shí)要注意控制轉(zhuǎn)注流槽中液面平穩(wěn)，待熔體全部轉(zhuǎn)至靜置爐后，升溫至730℃~750℃，準(zhǔn)備進(jìn)行二次精煉，二次精煉前往熔體中加入Al-Ti-B絲，用量為0.5~1.0kg/t,增加熔體中有效形核核心數(shù)目，避免只在爐外加入可能導(dǎo)致的不均勻。精煉結(jié)束后，控制好熔體溫度，開始靜置，靜置時(shí)間以25~35min為宜，注意以免過(guò)久的靜置使得熔體重復(fù)吸氫，影響熔體的潔凈度^[2]，甚至可能導(dǎo)致鑄錠中出現(xiàn)大面積疏松。

2. 鑄造

2.1 鑄造前的準(zhǔn)備

鑄造前使用煤氣槍對(duì)流槽、分流盤、過(guò)濾板等進(jìn)行充分的烘烤，以免鑄造前期熔體溫度降幅過(guò)大，導(dǎo)致鑄錠產(chǎn)生冷隔、光亮晶粒。

2.2 鑄造溫度

大規(guī)格圓鑄錠鑄造的特點(diǎn)是熔體流量小，鑄造速度慢，分流盤中熔體熔升溫較慢，當(dāng)溫度低于690℃時(shí)鑄錠中容易產(chǎn)生光亮晶粒，因而在熔體不產(chǎn)生過(guò)燒和鑄錠不出現(xiàn)羽毛狀晶的情況下，應(yīng)適當(dāng)提高鑄造溫度。鑄造時(shí)保證分流盤中熔體溫度維持在700℃~720℃之間。

2.3 鑄造速度

對(duì)于406mm圓鑄錠而言，鑄造速度一般控制在40~50mm/min，根據(jù)鑄錠表面質(zhì)量，適當(dāng)調(diào)節(jié)水壓。Al-Ti-B絲在線加入量為1.5~2.0kg/t，在在線除氣設(shè)備前面的流槽處加入。

2.4 爐外凈化處理

為提高熔體的潔凈度，我公司引進(jìn)了爐外在線除氣設(shè)備，采用高純氬氣通過(guò)六個(gè)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子通入流動(dòng)的熔體中，相比流眼處熔體0.3mL/100gAl的含氫量，處理后的熔體含氫量可以控制在0.2mL/100gAl以內(nèi)，有效地提高了熔體質(zhì)量。

流槽中的熔體應(yīng)盡量避免二次氧化等污染，鑄造后盡量避免擾動(dòng)分流盤中的熔體。為進(jìn)一步去除熔體中的各種細(xì)小夾雜物，我公司特改造了雙級(jí)過(guò)濾裝置，分別放置40目、60目的泡沫陶瓷過(guò)濾板。

3. 均勻化處理

由于鑄造鋁鑄錠時(shí)冷卻使其過(guò)冷度很大，在非平衡結(jié)晶條件下固相線向α(A1)相區(qū)域偏移，晶內(nèi)偏析比較嚴(yán)重，甚至有可能在晶界上產(chǎn)生低熔點(diǎn)共晶。為了將鑄錠晶界上粗大Mg₂Si和可能存在的低熔點(diǎn)共晶熔人α(Al)固溶體中，盡量實(shí)現(xiàn)晶內(nèi)成分的均勻化，改善鑄錠的加工性能和提高擠壓制品的綜合質(zhì)量，所以要求對(duì)鑄錠進(jìn)行均勻化處理^[3]。

另一方面，由于本合金用于生產(chǎn)擠壓厚板，成分中含Mn、Cr元素，長(zhǎng)時(shí)間的較高溫度保溫會(huì)影響鑄錠組織，致使擠壓厚板容易產(chǎn)生粗晶環(huán)。因?yàn)樵阼T造過(guò)程中，冷卻速度快，CrAl₇、MnAl₆相來(lái)不及充分地從基體中析出，但在均勻化時(shí)，CrAl₇、MnAl₆相進(jìn)一步由基體中析出，在長(zhǎng)時(shí)間高溫的作用下，CrAl₇、MnAl₆彌散質(zhì)點(diǎn)聚集長(zhǎng)大，從而使鋁合金再結(jié)晶溫度降低和阻止再結(jié)晶能力減弱，導(dǎo)致易于產(chǎn)生粗晶環(huán)^[4]。

結(jié)合以上兩方面，需要對(duì)鋁圓鑄錠進(jìn)行均質(zhì)處理，以消除鑄造應(yīng)力，改善加工性能，而又不能使CrAl₇、MnAl₆彌散質(zhì)點(diǎn)充分聚集長(zhǎng)大，所以均勻化工藝采用550℃，3h。

4. 結(jié)束語(yǔ)

本文主要闡述了一種用于生產(chǎn)鋁合金擠壓厚板的406mm鋁圓鑄錠的生產(chǎn)工藝，并對(duì)影響圓鑄錠質(zhì)量的工藝因素進(jìn)行了分析和探討。
       （1） 采用全鋁錠熔煉，盡可能去除雜質(zhì)和氣體，減少和控制可能污染熔體的操作，確保熔體的潔凈度；

（2） 二次精煉時(shí)往爐內(nèi)加入適量Al-Ti-B絲；

（3） 靜置時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)；

（4） 控制分流盤溫度維持在700℃~720℃之間；

（5） 均勻化工藝采用550℃，3h。