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铝合金熔铸技术的发展现状及趋势
戴有涛
【摘 要】文章梳理了当前熔铸技术的发展现状，着重对比了常见熔体处理技术的适用性及其在节能、安全、环保方面的表现，列举了常见铸造技术在改善铸锭质量方面采取的不同措施；最后根据当前熔铸技术的现状并结合国家、行业的整体形势指出了近年熔铸技术的最新发展趋势。 【期刊名称】有色金属加工 【年(卷),期】2019(048)004 【总页数】5
【关键词】熔铸技术；熔体处理技术；发展趋势
熔铸是铝加工生产工序的第一步，为后续的压延、挤压、锻造等加工工序提供坯料，其产品质量在内部组织形态和晶粒大小等微观层面及外观和表面质量等宏观层面均有特定要求，直接关系到后续加工产品的最终质量，具有很强的遗传性。尤其在高端铝加工产品的生产中，熔铸技术更为重要，熔铸产品质量的好坏直接关乎产品的成败和生产效率。因此，研究熔铸技术的发展现状及趋势对铝加工产品的质量和效率的提高均有重要的指导意义。
1 铝合金熔铸技术发展现状
经过20多年的快速发展，熔铸技术已经涉及配料技术、熔炼技术、熔体处理技术、铸造技术、均热技术、锯切技术、检测技术、智能化及自动化技术等多个方面。实际生产中，除一些铸锭质量要求特别高的产品全部采用重熔用铝锭进行配料外，其余多数熔铸产品随着熔体处理技术的发展，均可以直接采用电解铝液进行配料。电解铝液配料技术省去了重熔锭二次重熔的过程，节省了能
源，降低了烧损。
常规的燃气和燃油熔炼技术目前在设备熔化能力上均已较好的满足了客户需求，但是在环保和能源利用效率上仍需要进一步提升；而电加热的熔炼技术在环保和降低烧损上有较好表现，但在加热和升温能力上则需进一步加强。目前燃气和燃油熔铝炉大多采用可利用烟气余热的蓄热式烧嘴，而无论是燃气燃油炉还是电炉，在炉底配备电磁搅拌装置已成为了基本配置。另外就是炉内炉外的熔体处理技术，各种技术层出不穷，各有特点。 1.1 熔体处理技术
熔体处理是熔铸技术中最重要的一个环节，铝合金熔体内氢含量、碱金属含量和非金属夹杂物含量的多少对产品质量有着至关重要的影响。因此，为了从源头上提高铝合金产品质量，人们开发出了多种铝熔体净化技术。根据铝熔体处理位置不同可分为炉前预处理、炉内处理和炉外在线处理；根据净化机理不同可分为吸附净化技术和非吸附净化技术。吸附净化技术主要是依靠精炼剂(精炼气体)或其他介质对铝熔体中的氢和非金属夹杂物进行吸附，达到净化铝熔体的目的；非吸附净化技术是除此之外依靠其他物理化学作用，达到铝熔体净化的目的。
炉前预处理，主要是指在电解铝液加入熔铝炉之前对铝熔体进行的净化。目前国内外有很多生产厂家均采用电解铝液作为原料，电解铝液虽然能大大减少配料和熔化时间，节约能源，但却存在着“二多、一少、一高”的现象(即氢含量多、夹杂物多、活性晶核少、铝熔体温度高)，非常容易造成铸坯的冶金缺陷，如气孔、夹渣、晶粒粗大等，对最终产品质量产生不良影响。为确保原料的纯净度，必须对电解铝液提前采取净化处理。目前常见的方法是，在铝液包内通
过转子或者钢管直接通入惰性气体或精炼剂(一般为氟化铝粉末)对其进行精炼。炉前预处理主要利用惰性气体的表面吸附作用减少铝熔体中的氢和氧化铝，利用氟化铝等精炼剂和铝熔体中氢和碱金属的物理化学作用减少铝液中的氢含量和碱金属含量。炉前预处理采用的常见设备是除碱装置。
炉内处理，主要是指在熔铝炉或保温炉内对铝熔体进行净化。炉内的铝及铝合金熔体一般都要进行精炼，精炼的过程主要有向炉内液体表面直接抛洒精炼剂的方式，插入钢管通入惰性精炼气体(或同时通入精炼剂粉末)的方式，通过炉底透气砖向炉内通入惰性气体的方式和通过转子向炉内通入惰性气体(或同时通入精炼剂粉末)的方式。其中通过转子向炉内通入惰性气体又有在炉顶加入可升降转子的方式、在炉子侧墙开洞伸入转子的方式和直接打开炉门伸入转子的方式。目前应用最多的是直接采用钢管向炉内通入惰性气体(或同时通入精炼剂粉末)的方式和通过炉侧开洞伸入转子通入惰性气体的方式。此处加入的精炼剂粉末主要有氯化钠、氯化钾等，一般是利用物理化学作用减少铝熔体中的夹杂；惰性气体主要为氮气或氩气，一般是利用惰性气体气泡的吸附作用减少铝熔体中的夹杂；有时为了进一步除去铝熔体中的碱金属还会在惰性气体中混入一定比例的氯气(一般为5%～25%)或精炼剂粉末，同时利用吸附和物理化学作用对铝熔体进行综合净化。炉内处理采用的常见设备有炉侧旋转除气装置，喷粉精炼机和炉底透气砖。
炉外在线处理，主要是指在熔铝炉或保温炉至铸造设备之间对铝及铝合金熔体进行处理的方式。此处的熔体处理后，会直接进入铸造设备，因此，这一部分的铝及铝熔体处理是最重要的，也是各种铝熔体处理技术最为密集的地方。一类是以转子向箱体或者流槽中通入惰性气体(或精炼剂)的方法，这一方法主要