铝合金熔铸技术的发展现状及未来趋势

摘要：在铝材大量使用的情况下，必须加大对铝材铸造工艺的研究力度，并对其进行吸收，才能更好地提高国内铝材熔铸的质量。为此，文章重点分析了目前国内铝合金熔铸技术的发展现状，并提出了铝合金熔铸技术的今后发展方向。

关键词：铝合金；熔铸技术；发展现状；未来趋势

熔铸是铝材制造中的首要工序，为后续的轧制、挤压、锻造等工序提供原料。产品质量在微观层面（如内部微观结构、晶粒度等）和宏观层面（如外观、表面质量等）上都有明确的需求，这些需求会对后续加工产品的最终质量产生很大的影响，并具有很强的遗传能力。其中，铸造工艺的优劣将直接关系到铝材的成败与生产率。因此，对其进行分析，探讨其发展状况及发展方向，对于提高铝合金制品的质量及生产效率，具有十分重要的现实意义。

1铝熔铸工艺

铝熔铸是以铝材（或铝锭）、回收的废渣及中间体为主要原材料。在熔融、保温、精炼、浇铸之后，将其锯开、磨碎并处理成符合轧制厂要求的符合标准的扁钢（或者是浇铸/连铸并轧成钢板和带）。其主要工艺有熔炼、熔体处理、铸造三大工序，前两道工序在铝材的加工与制造中起着举足轻重的作用。铝材冶炼与浇铸三道工序密切相关，互相制约，互相配合。在该工艺中，冶炼、浇注的目标是最大限度地发挥设备的经济使用寿命、提高生产效率、节约能源、降低生产成本。

熔炼是一种使金属形成合金的方法。通过加热，改变金属的形态，将基础金属与合金组分按一定的比例熔融，形成成分一致的熔液，同时满足内部纯度、浇铸温度等特殊要求。这是影响加工品质的一个重要环节。铝合金的熔融与保温基本上都要在反射器内完成，而反射器又以气相为主。保温的目标是保证液态金属达到浇铸过程中所需要的温度、组成等内部品质指标。在一定程度上，隔热工艺也可看作是熔化工艺的一个组成部分。在熔融时，要保证熔融物的组成及温度的均匀性，就必须采用合适的搅拌工艺。在此基础上，提出采用电磁搅拌的方法，以提高熔融效率。其最大的特点是：降低了熔体温度差；固态物质的熔融速率有很大的增加；结果表明：熔体组成均一、晶粒细化、凝固组织得到了改善，合金的品质得到了提高；提高了热量传递效率，减少了能源消耗，提高了炉龄，减少了炉渣；该方法易于实现合金元素的有效控制。

2铝合金熔铸技术的发展现状分析

铝合金是一种在工业、民用等多个领域中使用最广泛的一种材料。但目前国内在这方面的研究还处于起步阶段，远远落后于国际先进水平。为缩小中国与世界各国在技术上的差距，中国在铝合金冶炼、铸造等方面投入了大量的资金。通过几年来的探索与实践，国内铝合金熔铸工艺已有了较大的突破。在过去的几年里，中国公司一直以不断地创新和发展的精神，努力使铸造设备的规模、效率和自动化达到一个新的高度。在此基础上，结合二代再生燃烧技术，对我国铸造装备的研制起到了积极的促进作用。与此同时，利用计算机技术以及信息技术可以实现实时控制铝合金熔铸生产全过程的要求。就晶粒细化而言，加入晶粒剂对铸锭组织的影响较大。在清洗检验中，采用炉膛清洗、在线清洗等有关技术手段，以提高清洗效果。

2.1熔体处理技术

熔体处理是铸造过程的关键环节，其中的氢气、碱金属及非金属夹杂等是决定铸件质量的关键因素。为此，研究了多种铝液提纯工艺，以期在生产过程中从源头上改善铝液质量。按照铝液处理部位的不同，可将其划分为炉前处理、炉中处理、炉外处理三种方法；按其提纯原理，可将提纯技术划分为吸附提纯技术与无吸附提纯技术。吸附纯化技术是利用纯化剂（纯化气）等介质对铝液中的氢及非金属夹杂进行纯化。无吸收纯化技术是利用其他物理化学方法对纯化的铝液进行纯化。

2.2铸造技术

铸件的表面质量、组织结构及机械性能都与铸件的成型质量密切相关。所以这又是一个关键的连接。当前，我国铸造工艺研究的重点是改善铸件的质量和改善铸件的安全性能。提高铸件的表面质量，减小锭尾的膨胀率和翘曲率，细化内部组织，提高成分均匀度。在常规的铸件工艺中，大部分的铸件工艺都是以改善铸件表面质量、降低铸件尾部的膨胀率和翘曲为目的。可以拟采用瓦格斯塔夫公司现有的LHC铸造技术、Epsilon铸造技术、可调模铸造技术、气滑式铸造技术、ARC大棒铸造技术等多种连铸工艺，通过在起铸初期增加冷却速度，减小铸件内部空腔高度，在铸造之前对连铸模断面进行适当的调整，使铸造过程具有较好的铸造效果，并采用气体润滑、在铸造过程中加入石墨环等方法来改善铸锭坯表面质量，减少铸锭坯后端的胀形与翘曲现象，从而达到铸造坯的目的。

2.3自动化集成技术

在铸造结束后，通过短流程的铸轧工艺，按照成品的要求，直接进入轧制，同时，将扁锭、圆锭按要求进行浸渍、探伤、锯切。传统的加热、试验、锯切、打标、称重，以及铸后特殊的叠放、打捆等工序，均需加热炉、锯床、探伤仪等辅助设备单独进行。近年来，随着装备的自动化、智能化以及人力成本的不断降低，铸锭的制造与加工日益向一体化发展。通过自动化一体化，能够极大地缩短车间内各个工序的周转时间，大大地降低作业人员的数量，从而极大地提升了生产的安全与可靠性。各个设备生产商都在积极地发展着可靠的自动化和智能系统，当前的自动化和智能集成主要集中在浸泡、锯切和铸造后的探伤等流程上，利用辊道、手推车、机械臂和智能高架起重机来实现具体的操作。

3熔铸技术最新发展趋势

伴随着科技的进步，中国的铝材加工行业经历了一次质与量的飞跃，对铝材的需求量也呈现出爆炸性的增长。大家都期望厂商能为铝材生产出大批优质的铝材，但是与铝材迅速发展有关的问题也普遍存在。铝制品生产过程中存在的主要问题就是同质化程度较高，从而使铝制品在市场上的竞争日趋激烈。由于传统产品的生产能力过剩，造成了激烈的价格战，同时也造成了高价格、高订货量的短缺。在此基础上，对今后的形势进行了预测。为降低制造成本，企业将会把目光投向大型铝材的专业研发，而定制化的铝材将会更加接近于顾客的个人需要。熔铸工艺是铝材深加工、浇注工艺的核心，它的发展方向也将与铝材深加工的发展方向相吻合。在今后的发展中，随着铸件质量的持续提升，以满足高品质散件的需要，以提高生产效率，以客户化的方式，以更高的标准和更高的品质要求，这将是铸件质量与效率的重要方向。铸造工艺的另一发展方向是安全、环保、高效和绿色。

但是，在促进我国铝业发展的同时，也给环境保护、安全和节能带来了很大的压力。在绿色经济持续增长的背景下，政府对环境保护、节能和环保的需求越来越强烈。高耗能和高污染产品的淘汰，势必会造成一大批高耗能、高技术含量的落后企业被淘汰，因此，对其进行限产和关停是一种必然的趋势。冶炼与浇铸是铝业生产过程中，安全与环保问题最为突出的部位。技术开发的所有方面都应该满足获取这些接口的标准和最起码的要求。为应对碳中和碳合规的要求，我们应该向国外先进的铝加工和铸造技术学习，对国内铝加工工艺进行改进，提高铝加工生产车间的信息化和自动化水平，降低员工操作频率，增强生产经营的稳定性和安全性。这是今后铸造工艺发展的方向。

4结语

随着铝合金熔体与坯料品质的不断提高，铸造工艺对大批量生产的高效性及个性化产品品质的需求越来越迫切。在此基础上，通过推广短流程浇注工艺，实现车间生产的自动化和智能化，将极大地提高生产效率，以适应批量生产的需要。同时，应加快对熔融提纯、浇铸等先进工艺的普及，使客户对铸件的品质提出更高的要求。在此基础上，也可以结合智能与自动化一体化技术，全面提升生产过程的稳定性、安全性与可靠性，保证生产过程中的环境保护与能源节约。

参考文献：

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