杨孟刚，文东辉，张 虎

(中国铝业贵州分公司电解铝厂，贵州贵阳550014)

　　摘要：铝合金圆铸锭的气幕铸造工艺是当今世界上最先进的技术之一，以其具有生产效率高、劳动强度低、铸锭质量好、成品率高等优点，得到广泛应用和迅速发展。对采用德国VAW公司的Air VeilTM气幕铸造技术生产6005A铝合金大直径圆铸锭时的熔炼、净化、铸造、铸锭均匀化工艺进行了阐述。

　　关键词：气幕铸造；铝合金；大直径圆铸锭

　　6005A铝合金挤压型材的强度比6063铝合金的高，工业的发展需要这种高性能的材料，它首先在欧洲得到研发。目前，国内生产6005A铝合金大直径圆铸锭的厂家较少。为了生产高质量的6005A挤压型材，我们采用从德国联合铝业公司引进的气幕铸造生产线，开发生产6005A铝合金Φ380mm圆铸锭，共给55MN挤压机积压型材。

　　1 试验研究

　　1.1合金化学成分的优化

　　根据材料介绍的6005A铝合金成分，结合市场上对该合金型材性能的要求，我们对6005A合金化学成分进行优化设计，列于表1

表1 6005A铝合金的化学成分（质量分数）    %

 

　　（1）设计成分w(Mg)：w(Si)=(0.667～0.744)：1，为Si过剩合金，有利于合金强度的提高。

　　（2）设计成分中加入微量的Cr和Mn，主要目的是细化晶粒，抑制固溶处理时发生再结晶，从而进一步强化合金；此外，进一步改善合金的韧性，降低应力腐蚀开裂敏感性。同时通过MnCl6添加Mn还能熔解杂质发Fe，以减少Fe的有害作用，进一步提高合金的力学性[1]。

　　(3)对Fe范围的控制，主要考虑Fe可减小压力加工产品的晶粒尺寸，有利于合金强度的提高。但是w(Fe)>0.25后，会使合金产生脆性，因此给出了一个范围同。

　　1.2工艺装备的设计

　　如图1所示，气幕铸造的工艺装备是把空气/油混合物通过油气分配环引入结晶环的上部，在铸造过程中对铸锭实现连续润滑的装备。这种空气/油混合物具有很好的绝热作用，当铝合金熔体迸入结晶环后，散热减少，减轻了铸锭的一次冷却，当铸锭离开结晶器受到直接水冷时，即加强了轴向冷却，使铸锭的液穴变得平坦，生产工艺得到稳定，从而获得优良的铸锭表面和表层组织质量。

图1气幕铸造示意图

　　主要技术参数：采用较低的结晶环高度，结晶器内径为380mm，热顶帽高度为75mm。图2为向结晶器供应空气和润滑油并带有相应测量控制仪表的工艺示意图。

图2空气、油供应工艺流程示意图

　　1.3工艺制度设计

　　从熔炼、净化、铸造、均匀化四个方面设计其工艺制度。

　　(1)熔炼工艺制度

　　熔炼流程：原铝液加Al-Si中间合金→加Cr添加剂→加Mn添加剂→加Mg锭。熔炼温度750℃～760℃；熔炼时间30min。操作要点：充分搅拌铝液，确保合金化学成分均匀；Cr添加剂、Mn添加剂、Mg锭均用钟罩压入铝液中熔化，确保金属实收率高。

　　采用添加剂的方法加入合金元素，解决了Mn、Cr等高熔点金属在正常铝液温度条件下熔化难的问题，实现了熔炼快速、金属液不过热且化学成分均匀的目的。

　　(2)净化工艺制度

　　熔体内的非金属夹杂物及气体(主要是H2)是影响铸造工艺和铸锭质量的关键因素，给挤压型材的力学性能带来极坏的影响。因此，试验中采用在熔炼炉除渣，在保温炉N2喷粉精炼除气、除渣，在线N2除气，在线陶瓷片过滤等一系列先进的净化技术净化铝液，确保铝液质量。净化1艺制度如表2。

表2 6005A合金熔体净化工艺制度