铸造铝合金熔炼、浇注操作规程.doc

1、1 铝合金的熔化11 坩埚、锭模及熔炼工具的准备111 石墨坩埚的准备：1111 根据熔化量的多少选用容量适当的坩埚；1112 新坩埚使用前，应由室温缓慢升温至 900进行焙烧，以去除坩埚的水分并防止炸裂；1113 旧坩埚（注意同一个坩埚不能用于熔化不同牌号的合金）使用前应检查是否损坏，清除表面熔渣和其它脏物，装料前预热到 250300。112 铁质坩埚一般采用球铁坩埚，也可用铸钢（或钢板焊接）坩埚。为提高坩埚使用寿命，其外表面可进行液体渗铝处理。113 坩埚、锭模及熔炼工具，使用前应将残余的金属、氧化皮等杂物清除干净。114 新坩埚及有锈蚀污物的旧坩埚，使用前应吹砂或用其它方法清除干净，并加

2、热到700800，保温 24 小时，以除去坩埚吸附的水分及其它化学物质。115 铝镁系合金的熔炼工具，使用前应在光卤石等溶剂中洗涤干净。116 坩埚、锭模、熔炼工具使用前应涂防护涂料。搪衬的保温坩埚重复使用时，可不涂防护涂料。1161 涂料成分可按表 1 中的规定：表 1 坩埚和工具用涂料成分配比（重量百分比）%代号 名称氧化锌 滑石粉 水玻璃 水T03 涂料三号 2530 / 35T04 涂料四号 / 2030 6余量1162 涂料的配制：涂料成分中的所有固体组元，配制前应磨碎，并经过 100140目过筛，然后混合均匀。使用时，先将水玻璃倒入 80100的热水中搅拌均匀，加入固体组元后再搅拌

3、均匀，冷却后备用。配好后的涂料停放时间一般不超过 8 小时。1163 将坩埚、锭模、熔炼工具预热到 180250，涂以防腐涂料。117 用于保温的碳素钢板焊接坩埚，其内表应用耐火材料搪衬。耐火材料可按表 2 中的规定：表 2 耐火材料成分配比成分（重量百分比）%耐火熟粘土 石英砂 耐火土 水45 35 20 适量（另加）12 原材料121 配制铝合金所用的金属材料应符合 QB004原材料技术条件及验收标准 标准中的规定。122 配制涂料、搪衬、精炼用剂所用的辅助材料也应符合 QB004 中的规定。13 中间合金的配制：铝基中间合金的配制工艺及配料系数见表 3 及表 4：表 3 常用中间合金的配

4、制工艺参数名称 代号 成分/% 原材料 块度/ 加入温度/ 浇注温度/铝铜 AlCu50 含 Cu：4852 电解铜 100100 850950 700750铝锰 AlMn10 含 Mn：911 金属锰 1015 9001000 850900表 4 常用中间合金的配料系数各炉料的配制系数序号 合金代号铝锭 锰 铜01 AlCu50 100 / 10002 AlMn10 100 11.11 /131 铝铜中间合金熔炼工艺：1311 将配制好的炉料充分预热；1312 将 1015%的铝及全部铜装炉，随着铜的熔化，分批将剩余铝锭加入熔炉，并充分搅拌，至全部熔化；1313 在 700左右加入精炼剂（用

5、量按各种精炼剂使用要求配加，如使用 AWJ-3 精炼剂，加入量为 0.50.8%）进行除气精炼处理，扒渣后浇锭（锭厚25mm）。132 铝锰中间合金熔炼工艺：1321 将配制好的炉料充分预热；1322 在石墨坩埚内将 75%左右的铝锭熔化，并过热到 9001000；1323 分批加入锰，每加入一批后，以石墨棒充分搅拌，待熔化后，加入下一批，最后加入余下的铝；1324 熔化完后，在 850左右加入精炼剂（用量按要求进行配加，如 AWJ-3 精炼剂加入量为 0.50.8%）除气精炼处理后静置 510 分钟浇锭。为防止锰的偏析，浇锭前要充分搅拌，并应尽快浇注完毕（锭厚25mm）。14 铝合金的配制配

6、制铝合金采用金属锭、中间合金及回炉料，也可使用各种牌号的预制合金锭。141 装料前必须去除炉料表面上的锈迹、泥砂等污物。142 回炉料分为三级：表 5 回炉料的分级、应用及最大回用量级别 分类 熔炼前的预加工 用途 回用量一级 不是因化学成分报废的铸件，金属型铸件的浇冒口，砂型铸件的冒口。 清除油污、泥沙、杂质及其它附属物 可直接用作所有类别工作合金的回炉料 80%二级 砂型铸件的浇道，坩埚底部的剩料，因化学成分报废的铸件。 除去夹砂、杂物，可考虑喷砂处理，并补加所需元素。 可直接用做、类铸件的合金的回炉料 70%三级 溅屑、铸件飞边和碎小的废料 分离处理，除去杂物及泥沙 用于无气密性要求，或

7、化学成分范围较宽的合金 30%注：（1）当铸件有特殊要求时（如针孔度等），回炉料的用量应酌情减少，如气缸铸件应低于 40%；（2）当各级回炉料搭配使用时，回炉料的总量80%，其中，三级回炉料10%，二级回炉料50%。（3）回炉料应按牌号分开堆放，成分不清的需经重熔后分析成分方可用于配料。143 炉料计算：1431 元素含量计算法，按表 6 举例说明：表 6 炉料的计算程序实例（一）计算程序 举例1确定熔炼要求：A 合金牌号B 所需合金液重量C 所用炉料的成分1以熔炼 ZL104 合金 80为例（配料计算取技术要求的平均值）：Si：9%，Mg：0.27%，Mn：0.4%，Al：90.33%，杂质

8、 Fe0.6%Al-Mn 合金：Mn10%，Fe0.3；镁锭：Mg99.8%；铝锭：Al99.5%，Fe0.3%。回炉料：P=24，占总量的 30%，成分为：Si9.2%,Mg0.27%,Mn0.4%,Fe0.4%2确定元素的烧损量：E 2各元素的烧损量按表 9 中选取，必要时根据生产实际加以调整。举例：ESi:1%，EMg:20%，EMn:0.8%，EAl:1.5%3计算 100炉料各元素的需要量 Q：Q=a/（1-E）3100炉料中，各元素的需要量 Q：QSi=9%100/(1-1%)=9.09 QMn=0.4%100/(1-0.8%)=0.40QMg=0.27%100/(1-20%)=0

9、.34 QAl=90.33%100/(1-1.5%)=91.74根据熔制合金的实际含量 W，计算各元素的需要量A=W/100Q4熔制 80合金实际所需元素量 A：ASi=80/100QSi=80/1009.09=7.27AMg=80/100QMg=80/1000.34=0.27AMn=80/100QMn=80/1000.4=0.32AAl=80/100QAl=80/10091.7=73.375计算回炉料中各种元素的含有量 B5BSi=249.2%=2.21BMg=240.27%=0.07BMn=240.4%=0.1BAl=2490.16%=21.646计算应加的新元素含量C：C=A-B6CSi

10、=ASi-BSi=7.27-2.21=5.06 CMg=AMg-BMg=0.27-0.07=0.20CMn=AMn-BMn=0.32-0.1=0.22 CAl=AAl-BAl=73.37-21.64=51.737中间合金量D：D=C/F（F：元素含量），带入的铝量：MAl=D-C7相应于新加入的元素量所应补加的中间合金量：D(Al-Mn)=CMn/10/100=0.22100/10=2.2带入的铝:M(Al-Mn)=D-C=2.2-0.22=2.088应补加的纯铝 GAl 8GAl=AAl-M(Al-Mn)+BAl=73.37-(2.08+21.64)=49.659计算炉料总重 W 9W=GA

11、l+(Al-Mn)+Si+Mg+P=49.65+2.2+5.06+0.20+24=81.1110核算杂质含量 U（以铁为例）10U=GAl0.3%+D(Al-Mn)0.3%+P0.4%=49.650.3%+2.20.3%+240.4%=0.25UFe=0.25/80100/100=0.3125%1432 炉料配比系数法：按表 7 举说明：表 7 炉料的计算程序实例计算程序 举例1 确定熔炼要求：A.合金牌号B.所需合金液重量C.所用炉料成分1以熔炼 ZL104 合金 100为例（配料计算取技术条件规定的平均值）：Si：8.5%，Mg：0.26%，Mn：0.4%，Al：90.84%回炉料 P=1

12、0050%=50，按合金成分计算2确定元素的烧损量 E 2元素的烧损量按表 9 选取，必要时根据生产实际加以调整。计算确定为：ESi：1%，EMg：30%，EMn：1%，EAl：1.0%3计算 100炉料各元素的需要量 A：A=a/（1-E）3100炉料中，各元素的需要量 A：ASi=8.5%100/(1-1%)=8.58 AMn=0.4%100/(1-1%)=0.4AMg=0.26%100/(1-30%)=0.37 AAl=90.84%100/(1-1.0%)=91.754计算回炉料中各元素的含有量 B4BSi=508.5%=4.25 BMn=500.4%=0.2BMg=500.26%=0.

13、13 BAl=5090.84%=45.425应补加的新元素量 C 5CSi=ASi-BSi=8.58-4.25=4.33 CMn=AMn-BMn=0.4-0.2=0.20CMg=AMg-BMg=0.37-0.13=0.24 CAl=AAl-BAl=91.75-45.42=46.36中间合金加入量 D 及带入的铝 M6D(Al-Mn)=CMn/10%=0.20/10%=2.0M=D(Al-Mn)-CMn=2.0-0.20=1.807应加的纯铝量 G 7G=CAl-M=46.3-1.8=44.58以加入 NAl=100铝锭为准，计算其它炉料的需要量 N8NSi=CSiNAl/G=4.3310044

14、.5=9.7NMg=CMgNAl/G=0.2410044.5=0.54N(Al-Mn)=CMnNAlG=2.010044.5=4.5N 回=PNAlG=5010044.5=112注：ZL107 的计算程序与此相同，计算过程略。ZL104 和 ZL107 的配料系数列于下表：表 8 常用铝合金的炉料配制系数各种炉料的配制系数序号 合金代号铝锭 工业硅 镁锭 AlCu50 AlMn10 AlTi5A 同牌号回 炉料 备注01 ZL107 100 8.122 / 9.29 / / 170 02 ZL107 100 94 / 109 512 / 178 Fe0%时03 ZL104 100 9.74 0

15、.774 / 4.584 / 168 04 105002 100 14.8 / 8.233 5.15 / 188 05 ZL111 100 11.3 1.63 4.01 3.15 6.36 184 注：上表中所列各种炉料必须符合 QB004-2003原材料技术条件及验收标准的相应规定，否则，不能使用本表系数。此外，实际配料时，应逐一填写配料原始记录，以便复查核实。表 9 铝合金熔炼时元素的烧损量元素 烧损量（电炉熔炼） 元素 烧损量（电炉熔炼）Al 1.01.5 Na 23Si 0.51 Mn 0.51Cu 0.51 Sn 0.51Mg 23 若纯金属加入可达到 1530% Fe 0.51Zn

16、 13 若以纯金属加入则烧损可达 1015 Be 0.51Ni 0.51 Ti 12144 炉料加入先后原则：1441 当用铝锭和中间合金熔化时，首先装入铝锭，然后加入中间合金；1442 当用预制合金锭进行熔炼时，首先装入预制合金锭，然后补加所需的铝和中间合金；1443 当炉料为回炉料和铝锭组成时，首先加入炉料中最多的那一部分；1444 当熔炉容量足以同时装入几种炉料时，则应首先装入熔点相近的成分；1445 容易烧损和低熔点的炉料，如镁和锌，应在最后加入；1446 在连续熔化时坩埚内应剩余一部分铝液以加速下一炉的熔化；1447 采用覆盖剂时，应在炉料开始熔化时就加入熔剂。145 炉料全部熔化后

17、，进行搅拌使成分均匀，然后调温到除气工艺所需的温度。15 合金的除气或精炼处理151 除气剂准备：1511 使用六氯乙烷时，应将其压成圆饼（6640，比重 1.8g/cm3）,每块重约200g,存放干燥器内备用。1512 使用六氯乙烷加载体时，载体材料（氟硅酸钠或二氧化钛）应进行脱水处理；氟硅酸钠于 200250烘烤 1224 小时，二氧化钛于 300400烘烤 34 小时，然后按表 10 中的比例混合后压成圆饼放在干燥箱内备用。152 除气处理：用钟罩将除气剂压入距坩埚底 100mm，沿坩埚直径 1/3 处（距坩埚壁）的圆周匀速移动，为不使铝液大量喷溅，除气剂可分 23 次加入。除气结束后静

18、置、除渣。153 除气效果检验：分炉前和炉后检验1531 炉前检验：用勺取约半勺合金液，用干净铁片刮去表面氧化物和渣，露出镜面样液面，冷却后如有气泡析出，则除气效果差，反之则效果好。1532 炉后检验，试样经腐蚀后看到针孔的大小和多少。154 除气剂的工艺参数见表 10：表中规定的精炼剂用量仅作为计算每炉使用量的依据，不作为工艺参数控制。当出现操作不当造成额外损耗、炉料含杂质（如渣、泥砂等）过多等原因，导致炉前检验除气效果差时，应考虑增加使用量，直到炉前检验合格为止。精炼温度（精炼处理时铝液的温度）的选择也应根据条件（如环境、设备因素等）的变化作随机调整，以最终炉前检验的效果来验证，应作为工艺

19、参数控制并予以记录。表 10 常用精炼（除气）工艺参数精炼剂 合金代号 精炼剂用量 （%） 精炼温度 （） 备注ZL101 0.50.7 700730ZL102 0.30.5 690720ZL104 0.50.7 700740aZL105 0.50.7 700730六氯乙烷ZL401 0.50.8 700730ZL101 0.50.8 700730六氯乙烷 75%氟硅酸钠 25% ZL105 0.30.5 700730 ZL104 0.50.7 690720六氯乙烷 50%氟硅酸钠 50% ZL105 0.40.6 700730 六氯乙烷 65%二氧化钛 35%Al-Cu系合金 0.50.7

20、700730 光卤石 60%氟化钙 40% Al-M系合金 24 660680 含 Be、Ti 的合金光卤石或钡熔剂 55 Al-M系合金 12 660680不含 Be、Ti 的合金ZL104 0.50.8 690720 ZL107 0.50.8 b700740 ZL111 0.50.8 700730 aAWJ-3成品精炼剂 105002 0.50.8 b700740 注：除气剂以六氯烷及六氯烷加载体的效果最好。当采用其它精炼剂时，应按其产品使用说明书要求进行验证合格，出具操作工艺后，方可使用。16 合金的变质和孕育处理：161 变质处理是为了细化铝硅合金中的共晶硅，孕育处理是为了细化铝合金中

21、的初生相。162 常用钠盐变质剂按表 11 的成分要求混合均匀，装入料盘摊平，厚度不超过 50，于 300400烘烤 35 小时，然后破碎。3040 目过筛，放入干燥器内备用。163 变质剂的准备、用量、处理时间等作为操作处理时的参考，以最终炉前检验的效果来合理选择，不作为工艺参数控制和记录，精炼剂的处理温度和效果应予以验证和记录。表 11 常用变质剂使用工艺参数序号 01 02 03 04钠基 钛、硼、锆 稀土名称三元变质剂 四元变质剂 变质孕育剂 金属成分（%） 氟化钠 25 氯化钠 63 氯化钾 12 氟化钠 30 氯化钠 50 氯化钾 10 冰晶石 10 氟锆酸 钾 氟硼酸 钾 钛 铝

22、稀土中间合金用量（%） 152 23 05 06 0.150.2 0.20.4温度 100300 20010 350450预热时间 3h 24h处理温度 700740b 700750b 730750 720740液面停留 1015min 23min /处理时间 压入合金 35min 58min /处理方法将预热后的变质剂均匀撒在合金液面上，覆盖 1015 分钟，打碎硬壳，使气体排除并将变质剂压入合金液中至100150深，连续操作 35 分钟后打渣。钛以合金形式加入，氟锆酸钾、氟硼酸钾在除气后均匀撒在合金液上，覆盖 23 分钟后压入静置58 分钟后打渣。于浇注前 30 分钟加入合金搅拌均匀。16

23、3 合金经变质后,调整到浇注温度进行浇注。17 采用其它变质剂时，应按其使用说明书要求进行验证合格后方可使用。18 常用铝合金熔炼工艺举例如下表：表 12 常用铝合金熔炼工艺举例合金牌号 熔炼工艺要点 备注ZL104装料顺序：回炉料、铝锭、铝锰合金、硅，熔化后搅拌均匀，680700时将镁压入合金液。 浇注温度：700740ZL107 装料顺序：回炉料、铝锭、铝铜合金、硅，熔化后搅拌。 浇注温度：690740ZL111装料顺序：回炉料、铝锭、铝铜、铝钛、铝锰合金、硅，熔化后搅拌，镁在除气精炼后 680700时加入。浇注温度：690720，金属型铸造，可不进行变质处理105002装料顺序：铝锭、铝

24、铜、铝锰合金、回炉料、硅，熔化后搅拌，使成分均匀 浇注温度：6907402 铝合金的浇注21 浇注前的准备工作：211 工具的准备：所有工具应经过清理、预热、涂料，使用前应再次预热。212 检查开模机构各部分是否完好，各运动部分应加油润滑。如导轨、导杆、螺杆、螺母、轴承等。保证开型、合型灵活。213 金属型的预热：金属型预热前应仔细清除原来的涂料，去除部位为型腔、铁芯和分型面。浇冒口和冒口颈可不去除。2131 预热时要不断移动喷枪，使型腔受热均匀。严禁将喷枪搁置不动，使局部严重过热。2132 需要温度高的地方，如冒口部位，要多加热，使该部分温度高于型腔温度。2133 必要时，要预热金属型的背面

25、，使金属型变形小。214 金属型的涂料：2141 涂料成分配比：根据金属型的特点，按表 13 选取涂料：表 13 金属型涂料成分配比成分及配比（重量百分比）%代号 名称氧化锌 滑石粉 石墨粉 石棉粉 水玻璃 水适用范围T05 涂料五号 911 / / / 68中小型及表面要求光滑的铸件。T06 涂料六号 / 15 3 / 6 大型或厚壁铸件。T07 涂料七号 / / 22 / 4 斜度小的型芯和厚壁铸件。T08 涂料八号 1012 / / 1012 1012余量浇冒口系统用。2142 涂料的配制：涂料中的所有固体组元，配制前应磨碎，并经过 100140 目过筛（经检合格，未成团的组元可直接用于

26、配制），然后混合均匀。使用时，先将水玻璃倒入 80100的热水中搅拌均匀，加入固体组元后再搅拌均匀，冷却后备用。配好的涂料停放时间一般不超过 8 小时。2143 涂料操作：1）涂料可以用喷刷，要求均匀、表面光洁；2）为利于补缩，远离冒口的部位涂薄些，而靠近冒口处涂厚些。必要时在产生缩孔的部位将涂料去除掉；3）冒口用涂膏刮上一层 23厚的涂料，以提高冒口的补缩能力。215 除去分型面及各配合面的涂料。216 对大金属型，在涂料后还需再次预热。217 下好泥芯，吹净型腔，并合严金属型。22 浇注操作：221 金属型合严后，应尽快浇注，避免其降温。222 浇包自坩埚中舀取金属液时，先用包底拨开液面上

27、的氧化皮或熔剂层，缓慢地用包口舀取合金液。在浇包接近金属型浇口时，应用热铁片或干木块将包嘴处的氧化皮或渣拨开，让干净的金属液进入浇口杯。223 浇注温度的高低，要根据具体情况来决定，总的原则是保证铸件成型的前提下，浇注温度越低越好。常用铝合金浇注温度见表 12。224 浇注时，开始瞬间应略慢，防止金属液溢出浇口杯和严重冲击型腔，紧接着应加快浇注速度，使浇口杯充满，做到平稳而不中断液流。225 浇注快慢尚须视不同金属型而变化，操作者应积累经验，以便做到不冷隔、排气顺畅及不冲坏型芯。226 浇包中的合金液应正好为铸件所需用量，如有剩余，应浇入锭模中，禁止将剩余金属液返回坩埚中。227 浇注完毕，根

28、据不同铸件，即时开模，做到不因开模过早损坏铸件，也不因过迟而产生脱模困难。228 取出铸件后，观察铸件是否合格，若有缺陷，应采取措施解决，直至合格为止。23 浇注安全：231 工作场地应平坦、整洁，道路畅通，场地上不得有积水，车间应有良好的通风措施。232 搬运金属型、浇注和取出铸件都应细心操作，防止碰伤和烫伤。233 浇包中铝液不宜太满。234 金属液溢出型外时，应放干砂，以防爆炸伤人。3 相关文件31 QB004-2003原材料技术条件及验收标准4 相关记录41 炉料配制原始记录表2010-002-0142 熔炼、浇注原始记录表2010-002-021 铝合金的熔化11 坩埚、锭模及熔炼工

29、具的准备111 石墨坩埚的准备：1111 根据熔化量的多少选用容量适当的坩埚；1112 新坩埚使用前，应由室温缓慢升温至 900进行焙烧，以去除坩埚的水分并防止炸裂；1113 旧坩埚（注意同一个坩埚不能用于熔化不同牌号的合金）使用前应检查是否损坏，清除表面熔渣和其它脏物，装料前预热到 250300。112 铁质坩埚一般采用球铁坩埚，也可用铸钢（或钢板焊接）坩埚。为提高坩埚使用寿命，其外表面可进行液体渗铝处理。113 坩埚、锭模及熔炼工具，使用前应将残余的金属、氧化皮等杂物清除干净。114 新坩埚及有锈蚀污物的旧坩埚，使用前应吹砂或用其它方法清除干净，并加热到 700800，保温 24 小时，以

30、除去坩埚吸附的水分及其它化学物质。115 铝镁系合金的熔炼工具，使用前应在光卤石等溶剂中洗涤干净。116 坩埚、锭模、熔炼工具使用前应涂防护涂料。搪衬的保温坩埚重复使用时，可不涂防护涂料。1161 涂料成分可按表 1 中的规定：表 1 坩埚和工具用涂料成分配比（重量百分比）%代号 名称氧化锌 滑石粉 水玻璃 水T03 涂料三号 2530 / 35T04 涂料四号 / 2030 6余量1162 涂料的配制：涂料成分中的所有固体组元，配制前应磨碎，并经过100140 目过筛，然后混合均匀。使用时，先将水玻璃倒入 80100的热水中搅拌均匀，加入固体组元后再搅拌均匀，冷却后备用。配好后的涂料停放时间

31、一般不超过 8 小时。1163 将坩埚、锭模、熔炼工具预热到 180250，涂以防腐涂料。117 用于保温的碳素钢板焊接坩埚，其内表应用耐火材料搪衬。耐火材料可按表 2 中的规定：表 2 耐火材料成分配比成分（重量百分比）%耐火熟粘土 石英砂 耐火土 水45 35 20 适量（另加）12 原材料121 配制铝合金所用的金属材料应符合 QB004原材料技术条件及验收标准 标准中的规定。122 配制涂料、搪衬、精炼用剂所用的辅助材料也应符合 QB004 中的规定。13 中间合金的配制：铝基中间合金的配制工艺及配料系数见表 3 及表 4：表 3 常用中间合金的配制工艺参数名称 代号 成分/% 原材料

32、 块度/ 加入温度/ 浇注温度/铝铜 AlCu50 含 Cu：4852 电解铜 100100 850950 700750铝锰 AlMn10 含 Mn：911 金属锰 1015 9001000 850900表 4 常用中间合金的配料系数各炉料的配制系数序号 合金代号铝锭 锰 铜01 AlCu50 100 / 10002 AlMn10 100 11.11 /131 铝铜中间合金熔炼工艺：1311 将配制好的炉料充分预热；1312 将 1015%的铝及全部铜装炉，随着铜的熔化，分批将剩余铝锭加入熔炉，并充分搅拌，至全部熔化；1313 在 700左右加入精炼剂（用量按各种精炼剂使用要求配加，如使用AWJ-3 精炼剂，加入量为 0.50.8%）进行除气精炼处理，扒渣后浇锭（锭厚25mm）。