前言

 

       熔鑄生產(chǎn)是鋁材加工的第一道工序，熔鑄產(chǎn)品的質(zhì)量與擠壓型材的質(zhì)量密切相關(guān)。擠壓型材的各項(xiàng)性能，除了工藝條件的影響外更需要靠合金成份的穩(wěn)定及均勻性來保證。金屬材料的性能取決于它的組織和結(jié)構(gòu)，組織與結(jié)構(gòu)又是由化學(xué)成份、雜質(zhì)含量、加工方法、熱處理工藝決定的，其中化學(xué)成份是決定材料性能的基本因素。在6系鋁合金中，Si和Mg是主要合金元素，鎂硅組成的Mg2Si（β）相是該系合金的主要強(qiáng)化相，這兩種合金元素，其中硅元素屬于相對(duì)難熔元素，合金化的彌散及吸收對(duì)熔煉溫度和攪拌的要求較高（金屬硅的熔點(diǎn)為1414℃，密度2.33 g/cm3），所以為了提高硅的吸收和彌散效果，在熔煉6系鋁合金時(shí)一般采用加中間硅（102合金）的形式進(jìn)行合金化操作。鎂元素由于其熔點(diǎn)低密度輕（金屬鎂密度：1.738 g/cm3 ；金屬鎂熔點(diǎn)：650 ℃），屬于易燒損合金，而在熔煉6系列合金的過程中一般采用加高純鎂錠的方式進(jìn)行合金化操作。該兩種合金元素在熔煉合金化過程中均存在一定的不穩(wěn)定因素，因此，研究該系合金在熔鑄過程中硅鎂的變化，對(duì)精確控制6系合金中的硅鎂含量具有重要的意義。目前論述鋁合金熔煉過程中鎂燒損的文獻(xiàn)有一些介紹，但是論述6系列合金在熔鑄過程中硅鎂元素的量化損耗，介紹的文獻(xiàn)較少。本文在生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，總結(jié)了幾種不同硅鎂含量的6系列合金，在熔鑄生產(chǎn)各環(huán)節(jié)硅和鎂元素的損耗情況，并提出相應(yīng)的控制方法。

 

1  試驗(yàn)方法

1.1  工藝流程簡(jiǎn)介：

 采用以下工藝流程進(jìn)行合金鋁棒的生產(chǎn)：投料→熔化→控溫→扒渣→合金化→精煉→加覆蓋劑→靜置→鑄造（深井熱頂鑄造）。合金化工序加入的硅為中間硅合金，加入的鎂為高純鎂錠。整個(gè)熔鑄生產(chǎn)過程中，重點(diǎn)驗(yàn)證精煉、靜置和鑄造前、后期硅鎂含量的變化。

1.2  取樣要求：

1）取樣次序要求：每爐次分別在以下四個(gè)環(huán)節(jié)取樣：

     ①精煉前在爐內(nèi)取樣作分析； 

    ②精煉后在爐內(nèi)取樣作分析； 

     ③鑄造1米時(shí)在流槽處取樣作分析； 

     ④鑄造8米時(shí)在流槽處取樣作分析。

 2）爐內(nèi)取樣要求：采用特制的樣勺在爐膛的中間勺取鋁液，倒入樣模制成試樣，要求每批次取兩塊試樣；取樣溫度控制在720-750℃。

3）流槽取樣要求：采用特制的樣勺在流槽勺取鋁液，倒入樣模制成試樣，要求每批次取兩塊試樣。

1.3  檢測(cè)手段：

 采用德國(guó)SPECTRO MAXx直讀光譜儀對(duì)所取試樣進(jìn)行成份檢測(cè)。采用西南鋁熔鑄廠制備的鋁合金標(biāo)準(zhǔn)試樣校準(zhǔn)光譜儀。要求每個(gè)試樣檢測(cè)三個(gè)點(diǎn)，每批次取樣兩塊，化驗(yàn)結(jié)果取6個(gè)點(diǎn)的平均值，記錄下檢測(cè)結(jié)果。

1.4  實(shí)驗(yàn)合金的選擇及熔煉生產(chǎn)的控制

變形鋁及鋁合金化學(xué)成份國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 3190—2008）中，6系列合金Mg含量變化范圍大概在0.25%-1.2%之間，Si含量變化范圍大概在0.3%-1.7%之間。為了使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有代表性，分別選取四種不同成份的合金進(jìn)行驗(yàn)證，選取的6060合金在6系鋁合金中屬于低硅鎂含量的合金；6061合金在6系鋁合金中屬于高硅鎂含量的合金；6063合金在6系鋁合金中屬于中等硅鎂含量合金；6082合金在6系鋁合金中屬于高硅鎂含量的合金。

為了驗(yàn)證不同工藝對(duì)元素?fù)p耗的影響，嚴(yán)格控制四種不同硅鎂含量的6系列合金，按照表2-1中的工藝進(jìn)行熔煉生產(chǎn)。其中6060合金生產(chǎn)2爐次，6061合金生產(chǎn)2爐次，6063合金生產(chǎn)4爐次，6082合金生產(chǎn)2爐次。分別按照5個(gè)不同工藝方案進(jìn)行熔煉生產(chǎn)。方案1、2、4、5對(duì)比不同精煉工藝對(duì)硅鎂損耗的影響；方案3、4對(duì)比不同靜置時(shí)間對(duì)硅鎂損耗的影響。

表2-1：實(shí)驗(yàn)方案及工藝參數(shù)控制表

3  實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1  按照以上實(shí)驗(yàn)方案，記錄并整理精煉前、精煉后、鑄造1米及鑄造8米鎂含量的數(shù)據(jù)如表3-1和圖3-1所示。

表3-1     Mg含量在熔鑄各階段的變化