鋁及鋁合金的熔煉鋁及鋁合金是近代工業中得到廣泛應用和發展很快的重要金屬材料。目前世界鋁產量僅次于鋼鐵，居有色金屬首位。鋁及鋁合金具有比重小、比強度大、導電和導熱性好、耐腐蝕、可塑、可焊、無毒、光澤美麗以及低溫性能好等一系列優越性能，在國民經濟和國防建設中的地位及作用日趨顯著。熔煉鋁及鋁合金的主要目的是：配制合金；通過適當的工藝措施(如精煉和過濾)提高金屬凈度。氣孔、夾渣和氧化膜等冶金缺陷對鑄坯質量影響較大，同時還會嚴重影響到深加工后的成品質量。因此，除應嚴格控制原材料的標準和凈度外，還需采用合理的熔煉工藝提高鑄坯的凈度。此外，因在鑄坯中形成的金屬間化合物一次晶不能用隨后的壓力加工和熱處理方法應除，所以這一因素亦不容忽視。為改善合金的工藝性能和制品質量，減少冷熱裂紋，除控制化學成分和雜質外，還應采用合適的工藝添加劑(變質劑)以改變和細化鑄坯的晶粒。近年來，為提高金屬熔體的凈度。采用了許多行之有效的先進工藝，如采用在線惰性氣體除氫，電熔劑精煉和泡沫陶瓷過濾器去除夾雜物，在生產中均收到明顯效果。2鋁中氣體的溶解及夾雜物和氧化膜的生成鋁鑄坯中的夾雜物，一部分來自于原鋁錠，另一部分是由生產設備和工藝過程中帶入，因為鋁的化學性質非?；顫?，能和許多元素發生化學反應，尤其在熔融狀態下，更易與氧、氮等元素化合而生成氧化物、氮化物、碳化物和硫化物等非金屬夾雜物及氧化膜。氫和鋁雖不形成化合物，但它極易浴解于液態鋁中，它是鋁中所含的主要氣體。在熔煉過程中，如對液態鋁中所溶解的氣體和含有的非金屬夾雜物處理不當時，就會在鑄坯中造成疏松、氣孔、夾渣等冶金缺陷，因此，必須采取相應措施予以防止和消除。2.2.1鋁中氣體的溶解2.2.1.1鋁中氣體溶解的主要來源：燃料，當采用火焰爐熔煉鋁及鋁合金時，燃料(如煤、焦炭、煤氣、天然氣、重油等)中的水分以及燃燒時產生的水分易進入熔體；大氣：熔煉過程中，大氣中的水蒸汽被熔體吸收：爐料，吸附在爐料表面上的濕氣.在熔化過程中起化學作用而產生的氫將被鋁液所溶解；如果爐料放置過久，且表面有油污者，對熔體的吸氣量尤有影響；耐火材料：烘爐不徹底時，耐火材料表面吸附的水分，以及砌制時泥漿中的水分在熔煉頭幾個熔次時，對熔體中氣體含量將有明顯影響；熔劑；使用保存不當而發生了潮解的溶劑，也能增加熔體的含氣量；熔鑄工具：在倒爐及鑄造時，如果熔鑄工具干燥不好，易使熔體的吸氣量增加；倒爐及澆鑄過程中，如果熔體落差大，或液流翻滾過急時，也會使氣體及氧化膜卷入熔體；潤滑油脫水不好。2.2.1.2鋁中溶解氣體的種類在鋁及鋁合金中溶解的氣體有H2、C02、co.N2和CnHm(碳氫化合物)等氣體，其中以戲為主，N2和CH4的溶解量也不容忽視。鋁合金熔體中溶解氣體組成的統計分析見表2—1表2—1 鋁合金熔體中溶解氣體的組成合金氣體含量(cm3/100g金屬)各種氣體統計含量(%)HCHN硬鋁合金1.2?3.0250?90 4 3.5?6424?40Al+6?8%Mg1.5?6.064?905?2221以下鋁硅合金4?540?902.5?370.3?13實踐證明，不同的季節和地區，因空氣的濕度不同，鑄坯中氣體含量也隨之而異。一般在相同條件下，其含氣量隨空氣濕度增大而增加。2.2.1.3氣體的溶解機理凡與金屬有一定結合能力的氣體，都能不同程度地溶解于金屬中，與金屬無結合能力的氣體，一般只被吸附，而不溶解。氣體在金屬中溶解度的大小，取決于氣體與金屬間結合能力的強弱。金屬的吸氣一般由吸附、擴散和溶解三個過程紹成。吸附有物理吸附及化學吸附兩種。吸附是由于金屬表面的一層原子，當上下兩個方面受力不平衡時，便形成一個力場，在這種力場的作用下，使氣體吸附其上。若表面力場很小，則氣體很快離去，若表面力場較大，則吸附的氣體離去較慢。物理吸附時，其連續的吸附層厚不超過一個分子。隨溫度升高或壓力減小，或金屬蒸汽壓增大，物理吸附逐漸減弱。物理吸附是不穩定的，僅靠物理吸附，氣體是不會溶解的。當金屬與氣體具有一定結合能力時，氣體不僅吸附在金屬表面，而且還能離解為原子，其吸附速度隨溫度升高而增大，達一定溫度后吸附增加速度才變慢，這就是化學吸跗。只有能將氣體分子離解為原子者，氣體才有可能向金屬中進行擴散和溶解。由于氣體被金屬不斷吸附和離解，當金屬表面某一種氣體的分壓達到大于金屬內部該種氣體的分壓時，則該種氣體在分壓差及其與金屬的結合力作用下，便開始向金屬內部進行擴散，即溶解于金屬中。其擴散速度與溫度、壓力等因素有關，金屬表面的物理、化學狀態對擴散也有較大影響。氣體原子通過液體金屬表面的氧化膜或溶劑層時，其擴散速度比在純凈的液體中慢得多，氧化膜愈致密和溶劑層愈厚其擴散速度愈小。例如氫在通過鋁表面致密的氧化膜時，其擴散速度大約為通過純凈鋁表面的十分之一。氣體在液體中的擴散速度比在固體中要快得多。在表面無氧化膜純凈的狀態下，氣體向金屬中的擴散速度與金屬厚度成反比，與氣體分壓的平方根成正比，并隨溫度升高而增大，其關系式如下：V=頊尸?1-E/2RT…????(2—1)d式中： V——擴散速度； n——常數， d——金屬厚度，E——激活能， P——氣體分壓， R——氣體常數，T——絕對溫度。2.2.1.4影響鋁中氣體含量的因素合金元素的影響。與氣體結合力較大的合金元素，則會使合金中的氣體溶解度增大。蒸氣壓力高的金屬與合金，由于具有蒸發去吸附作用，可降低金屬的含氣量°Cu、Si、Mn、Zn等合金元素可降低鋁合金中氣體的溶解度，而Ti、Zr、Mg則能增加氣體的濃度。例如，氫在純鋁中的溶解度為0.9cm3/100克金屬，而在Al+5%Mg合金中，其溶解度增為1.3cm3/100克金屬，當含Mg6%時，可達2.9cm3/100g金屬；如將Mg含量繼續增大到9%時，由于鎂蒸汽壓力影響，氫含量反而有所降低。鈦鋁合金中，當含鈦量為2.64%時，氫含量達24.8cm3/100g金屬，當鈦增至3%時達30cm3/100g金屬。在含鋯的鋁合金中，當含鋯5%時，氫含量可達44.5cm3/100g金屬。銅、硅含量對氫在鋁合金中溶解度影響，見表2—2表2—2銅硅含量對氫在鋁合金中溶解度的影響氫的溶解度(cm3/100g金屬)銅或硅的含量 (%)05102050含銅的鋁合金0.880.580.440.370.36

含硅的鉬合金0.880.640.640.50現將一些合金化組元對氫在鋁中溶解度的影響介紹于表2—3表2—3合金化組元對氫在鋁中溶解度的影響金屬VH2cm3/100g金屬VH2cm3/100g金屬VH2cm3/100gA10.6A1—1%Si1.2A1—1%Cu2.0A1—0.5%Zn1.14A1—2%Si1.15A1—3%Cu1.6A1—1%Zn0.98A1—5%Si1.30A1—5%Cu2.1A1—1.5%Zn1.28A1—9%Si1.30A1—7%Cu1.98A1—2.0%Zn1.24A1—11%Si1.48A1—9%Cu1.8A1—2.5%Zn1.36氣體分壓的影響，當溫度一定時，氣體溶解度隨氣體分壓的增大而增大，其關系如下：S=K]VT (2 —2)式中： S一一在一定的溫度和壓力條件下，氣體在金屬中的溶解度；、一一平衡常數，表示標準狀態下金屬中氣體的平衡溶解度，也可以稱為溶解度常數或溶解常數，P一一氣體分壓。由公式可知，在溫度相同的條件下，氣體在金屬中的溶解度隨爐氣成分中的氫氣分壓增大而增大。在以重油、煤氣、天然氣為燃料的火焰爐中，氫氣分壓比在電爐中大，且因為在電爐爐氣中蒸氣不超過0.8%，而在重油爐中，其水蒸氣含量可達16.4%，放在火焰爐熔煉的鋁熔體中氫溶解度也較大。其他條件相同時，使用煤氣爐熔煉鋁合金時的含氫量為2.5cm3/100g，當有熔劑保護時為1.05cm3/100g，用低頻感應電爐肘為0.8?1.0cm3/100g，用電阻爐時為1.05cm3/100g。當大氣濕度改變時，氣體含量也隨之改變。溫度的影響，在氣體中分壓一定時，鋁中氫的溶解度隨溫度升高而增大。溫度對純鋁中氣體含量的影響如圖2—1及表2—4所示。從圖中可以看出液態比固態時溶解變化大得多。

度解溶體氣圖2-1高純鋁(99.9985%)度解溶體氣圖2-1高純鋁(99.9985%)中氫氣溶解度(標準大氣壓)與溫度的關系時間圖2-2熔體中含氣量與時間的關系綜合氣體分壓與溫度對雙原子氣體的影響可用下式表示S=K?而?1-ES/2RT?……"2—3)A1或1gS=一亍+B+s1gP……(2—4)式中：S—氣體溶解度，P一氣體分壓；T一一金屬的絕對溫度；Es一一溶解熱，K,R——常數，A 常數，(A=f|如；2RB——常數； (B=1gK)。上式表示的溶解度S與T及P的關系，要在氣體直接與純凈金屬表面相互作用時才正確，若表面存在氧化膜時，則溶解度就會改變。其他因素的影響，金屬表面氧化膜狀態及熔煉時間對氣體在金屬中的溶解度均有影響。表2—4氫在鋁中的溶解度(cm3/100g)與溫度的關系表在溶點溫度時高于熔點溫度時固態液態750°C—800°C>850C

0.034?0.050.65?0.034?0.050.65?0.771.151.672—3前面所講的氣體在金屬中的溶解度與溫度、壓力的關系是指在平衡狀態下，能否達到平衡狀態，則取決于熔煉條件。金屬吸氣需一定的時間，當金屬中含氣量低于飽和溶解度時，氣體溶解速度開始很快，在接近飽和溶解度極限時速度很慢。如圖2—2所示。達到平衡溶解度的時間，取決于金屬表面情況。當溫度降低，金屬表面有熔劑時，時間較長，溫度較高，氧化膜受到破壞時，時間較短，爐料中原有含氣量高，達到平衡溶解度就較快。2.2.1.5熔體中氣體含量的測定金屬中溶解的氣體是引起鑄坯產生氣孔或組織疏松之類缺陷的重要原因之一，對結晶溫度范圍較大的合金，尤其敏感。實踐證明，在連續鑄造條件下Ly12合金孔，當氣體含量在0.18cm3/100g金屬以下時，從未發生過疏松和氣孔。當氣體含量超過0.25cm3/100g金屬時，如鑄造溫度不合適，則有時出現微量疏松。故將0.25cm3/100g金屬的氣體含量作為Ly12合金的臨界值。為了在生產中及時掌握金屬中的氣體含量，很有必要在不同季節或潮濕的氣候中，經常抽查金屬中的氣體含量，以便在工藝上采取補救措施。氣體含量測定方法很多。在工廠條件下，爐前分析最簡單的方法，就是第一氣泡法和測氫分析法。第一氣泡法，其原理是根據西維爾氏規律(公式2—3)在一定真空下，當出現第一個氣泡時認為氫的分壓和在該真空度時相應壓力相等，并利用對數公式求得。其公式如下：1gs=—A+B+11gP (2—5)JL 」Es式中：A=ZR?1gPB=1gk從對數式看出1gs和1sp成正比，因此可以作成對數圖表供實際使用。測氫儀分析法。這是一種可攜帶探頭式采氣熱導測定分析法，儀器可在現場使用，測氫數據準確，且再現性好。2.2.2金屬夾雜物及氧化膜的形成液態鋁與o2、n2、S、C等元素發生化學反應而生成的化合物及混入其他雜物，統稱為金屬夾雜物及氧化膜，其中以氧化膜(AL2O3)對金屬的污染最大。鋁的化合物熔點較高，如氧化鋁約為2050^，氮化鋁為2180°C以上；AlR、Al2S3等熔點也較高。所以，液態鋁中的非金屬夾雜物及化合膜主要以固態形式存在。2.2.2.1Al和O2及水氣的相互作用。熔體與空氣及水汽接觸時，鋁被氧化面生成A1203。其反應如下；4Al+3O2=2Al2O3 (2—6)3H2O+2A1=Al2O3+6[H] (2—7)鋁一經氧化便形成氧化膜或更復雜的非金屬夾雜物2.2.2.2Al、Mg和N2的相互作用，在一定溫度下，氮和鋁起化學作用生成AlN；與合金組元中的鎂反應生成MgN2。當向液態鋁中吹入氮時，發現在660^開始有A1N形成，800r時反應較快，其反應式如下：2Al+N2-2A1N+57400卡/克分子 (2—8)3Mg+N2—Mg3N2 (2—9)A1N在鋁中的溶解度甚小，只有0.003%，但在金屬結晶時，A1N有分解現象。2.2.2.3鋁和CO、C02的相互作用，據有關資料報導，CO在A1中具有一定的溶解度。根據萃取法測定結果，在鋁中溶解的氣體組成是：l%CO2，20%N2，22%CO，57%H2。由于CO、CO2的存在，所引起下列反應：2A1+3C0廠3CO+Al2O3 (2—10)6Al+3CO-Al4C3+A12O3 (2—11)在一般熔煉溫度下，CO的反應速度極低，直至900?1000°C時與鋁反應才明顯進行，生成A14C3。2.2.2.4鋁和硫的反應，鋁在含硫化物的氣氛(如在煤氣反射爐中)中熔化時，熔態鋁將和H2S和SO2起作用，其反應式如下；2H2S+302-2H2O+2S02f (2—12)6A1+3SO廠2A1Q十A12S3 (2—13)Al2S3在熔爐溫度下，均以固態非金屬夾雜物的形式存在。因此，影響金屬的凈度。由于AlS和AlC其生成量有限，故其危害性遠比AlO和AlN為小。23 43 23原料不純是鋁中非金屬夾雜物和氧化膜的主要來源；如原鋁錠中的 A1203含量常達(0.01?0.02)%。此外，中間合金及廢料也可大量帶入。在補料及攪拌過程中，熔體表面形成的氧化膜受到破壞并混入熔體，形成雜質。因氧化膜的比重與熔體相差不多，比面積大，所以沉降慢，在鑄造時都將進入鑄坯。鋁與水蒸氣相互作用而形成的氧化物，尺寸相當小，其沉降速度也很慢。這類氧化雜物，只有在工藝試樣的斷口上才能發現。它們具有不同的顏色，這與組成物的成分有關。2.2.3金屬雜質在熔體鋁中，除含有氣體，氧化膜及非金屬夾雜物外，也常有一些金屬雜質。金屬雜質的來源如下：從坩鍋及爐襯中吸收。若用鑄鐵或鋼制坩鍋熔煉鋁合金時，即使溫度不高，鐵也能在熔體中大量溶解。一般在加熱到750°C以前就可能吸收(0.03?0.5)%的鐵。爐襯的耐火材料一般均由各種氧化物組成，如MgO、AlO、SiO、FeO、CrO等；這些23 2 23 23氧化物遇到熔體中更活潑的元素時，便發生下列置換反應：3MgO+2Al-Al2O3+3Mg (2—14)其結果使爐襯受到侵蝕，金屬受到污染。鐵制工具的溶解。在一定的溫度下，鐵制工具也易受到熔體的溶解。這對熔煉高純鋁合金影響較大，故鐵制工具應涂以涂料。洗爐不徹底或未洗爐。用同一爐子轉產不同成分合金時，必須經過洗爐后再投產，否則熔體易被前一爐留入爐襯及渣中的元素所污染。原材料帶入。各種原材料內含有一定數量的金屬雜質，尤其在原材料質量控制不嚴的情況下，更難避免。混料或誤加。在生產中，如對原材料管理不當而造成混料，或配料、補料錯誤等均會導致金屬的嚴重污染，甚至造成化學成分不合格的廢品。2.3熔體的氧化、燒損及其保護2.3.1熔體的氧化金屬的氧化程度主要取決于氧對該金屬的親和力，同時也與該金屬的特性、狀態和溫度等條件有關。金屬的氧化速度在很大程度上與金屬表面氧化膜的性質有關，如果金屬表面氧化膜的克分子體積之比a又大于1時，即在熔化的金屬液面上有致密的和連續的氧化膜形成，該金屬氧化膜有降低氧化速度的作用。因為氧化膜致密，能阻止氧原子向內擴散，也能阻止金屬離子向外擴散。當a<1時，即氧化生成物不足以包復原金屬體積，這是氧化膜呈多孔狀，則氧原子和金屬離子可通過氧化膜之間隙內外交流，使金屬繼續氧化。某些金屬氧化膜的a值見表2—5表2—5金屬氧化膜的a值金屬氧化物a值膜的性質金屬氧化物a值膜的性質AlO1.38起保護作用WO3.5起保護作用23SnO1.31〃3LiO0.57不起保護作用2PbO1.4〃2Na00.58〃ZnO1.44〃2MgO0.58〃

CuO1.71〃KO0.65〃BeO1.7l〃2CaO0.69〃Fe02.23〃Si00.73〃23 2影響金屬氧化的主要因素如下：合金元素。在鋁中加入Mg、Li等元素，可以促使合金的氧化。在高鎂合金中加入鈹，可提高鋁合金的抗氧化能力，降低合金的氧化速度。鋁中加入鐵、鎳、硅、錳一般不會促進鋁合金的氧化。氧化膜的本性。金屬的氧化速度隨金屬表面氧化膜的。值變化而變化；若a值大于1時，膜對金屬有保護作用，即阻止氧化，若。值小于1時，其結果相反。溫度。金屬的氧化速度隨溫度升高而加劇。2.3.2熔體的燒損熔煉過程中，熔體由于氧化而變成某些不能回收的金屬氧化物時，這種損失統稱為燒損。燒損的大小除與合金元素有關外，還與爐型、爐料狀態、生產工藝有關。爐型。熔體爐熔池的形狀及加熱方式對燒損都有影響。例如：低頻感應爐燒損為0.4?0.6%，電阻反射爐燒損為1.0?1.5%，火焰燒損為1.5?3%。爐料的表面狀態。爐料的表面積越大，其燒損也越大。例如：原鋁錠燒損為0.8?2%；打捆薄片廢料燒損為3?10%，碎屑燒損最大可達13?30%，大塊廢料燒損可達3%。S研究表明：爐料越碎細，氧化燒損越大。例如煤氣爐熔化時，當比面積：萬=0.13cm2/g時(S為燃料表面積，P為爐料重量)，爐料氧化燒損為1.2%；如果比表面積為2.2cm2/g時，燒損將增長到2.5%?？撕粒釉隽恐?0080604020克毫，加增量重10080604020020406080100120140保護時間，小時圖2-3熔體在不同氣體中氧化燒損爐內1氣氛氣熔煉'溫度及時間等對燒損也有影響。如圖2—3所示，當熔體溫度在800^時，隨著在空氣及純氧中保持時間的延長，氧化渣生成的量逐漸增加，而在含有水蒸氣的空氣中保持時，比前二者減少，這可能因為水蒸氣分解出來的氫首先在金屬表面造成吸附層的緣故。2.3.3熔體的保護熔體在熔煉過程中與氣體的相互作用均系化學反應，因此，保護熔體的工藝制度均應從減少化學反應來考慮。2.3.3.1防止吸氣及降低氧化燒損的方法：選擇合理的爐型，盡量選用熔池面積較小的爐子，如采用低頻爐進行熔煉；采用合適的加料順序，易氧化燒損的爐料，應加在爐料的下層。力求縮短熔煉時間，防止過多的氧化燒損和吸氣機會；采用覆蓋劑，適時地對金屬或熔體進行覆蓋。對易燒損的高鎂鋁合金應加入0.005?0.02%的鈹；正確控制爐內氣氛，熔煉鋁合金采用微氧化性氣氛為宜；配入的爐料應清潔干燥；盡可能采用“埋入式熔化工藝”。即每爐料只倒出1/3?1/2鋁液，留下2/3?1/2,使新加入的料塊能完全埋入鋁液中，盡可能減少氧化接觸面積。2.3.3.2防止吸收金屬雜質的方法熔煉爐應用粘土磚進行砌筑；要有合理的配料比。根據制品的不同，廢料和低品位鋁錠的用量，不能使用過多;轉換鋁合金時，必須徹底清爐或洗爐；加強管理，避免混料。受到污染和大量吸氣的熔體，可用加強精煉的措施來補救，而受到金屬雜質污染的熔體，用一般方法均難消除和補救，故應加強管理，避免混料。2.4鋁及鋁合金的精煉和凈化鋁及鋁合金熔煉過程中，除極易氧化生成AL。’外，同時也極易吸收氣體［田。精煉凈化的目的就是消除或盡量降低這類夾雜物和氣體，以提高金屬的凈化程度。試驗指出，熔體中的(H)含量和Al2O3含量有關，當熔體中的Al2O3含量過高時，［H］的含量也越高。鋁及鋁合金熔體的精煉方法很多，有氣體精煉法，熔劑精煉法，熔體過濾及其他精煉方法等。這些方法各有優缺點，應按實際情況及生產經驗恰當選擇。2.4.1氣體精煉法2.4.1.1惰性氣體精煉法：在我國普遍用于精煉鋁及鋁合金的是氮氣。當氮氣吹到熔體中時，產生大量的氮氣圖2-4氮氣除氣過程示意圖泡，如圖2—4所示。在氣泡與金屬的接觸面上，由于氮氣泡內部與金屬中氣體(H)之間存在著氫的分壓差，則氫氣按照分壓定律，向氣泡內擴散。假如熔體中的分壓為p〃H2,氣泡內氫的分壓為P，h2,則氣泡開始形成時，P，H2為零。根據分壓定律，熔體中的氫即向氣泡內擴散速度開始很快，隨著P"H2與P，H2逐漸趨于平衡，擴散速度逐漸減慢，這一過程一直進行到P"H2=P，H2為止。當氮氣泡升到熔體表面時，氫即被帶入到大氣中。圖2—4為氮氣除氣過程示意圖。由上可知，氮氣的除氣過程完全依賴于氣體的分壓差。如果氣泡在熔體中的停留時間很短，氣泡尚未被氫氣飽和便跑出熔體時，則除氣效果不好。為保證從熔體中除氣更充分，必須使吹入的氣泡盡可能緩慢地通過金屬，并設法在氣泡與金屑之間造成盡可能大的接觸面積。為此，吹入的氣泡應越細越好。要想達到良好的除氣效果對氮的純度要求很高，應不小于99%，含氧越少越好，尤其是氫和水蒸汽的含量更應嚴格控制。氮的除氣作用并不完全。例如：鋁合金熔體中的(H)含量，在0.3?0.4cm3/100g金屬時，進入熔體氣泡中的氫的蒸氣分壓，大約等于0.1大氣壓，也就是說已吸收氫的氮氣氣泡中，氫的體積只等于氮的體積10%，當氫含量為0.1cm3/100g金屬時，氫的蒸氣壓等于0.01大氣壓，而氫的體積只等于氮的1%,因此不通入大量的氮氣是很難以去掉［H］的。氮的除氣過程是很慢的，效果很低。特別用于對鎂含量高的鋁合金，氮將與鎂反應生成氮化鎂，形成夾雜物。因此在國外鋁加工廠中，普遍采用氬氣來除氫。但使用氬氣除氣，生產成本較高。2.4.1.2氯氣精煉法氯氣屑于活性氣體，其除氣原理與氮氣不同。氮氣是靠氣泡內外氫氣的分壓差來除氣，氮和氫不發生化學反應，只是物理作用。而吹入氯氣時，除按上述原理除氣外，氯與鋁生成三氧化鋁蒸氣，并與氫直接起化學反應生成鹽酸蒸氣，使凈化效果提高。氯氣的除氣過程有三種途徑：首先氯與鋁反應生成三氯化鋁蒸氣(沸點178?183°C)2A1+3C12一2A1C1J322.8卡 (2—16)三氯化鋁呈蒸氣狀態的小氣泡從液體中逸出時，將按惰性氣體原理與熔體中的氣體作用而除氣。氯還可能同氫反應生成氯化氫即C12+H2一2HC1f+44卡 (2—17)這一反應，可根據HC1的特有氣味嗅到。當HCI氣泡從熔體中逸出時，則將氫氣帶走。如果吹入的氯氣流得很快時，部分氯氣來不及進行反應，便以氯氣氣泡形式跑出熔體，亦可將熔體中的氫氣帶走。采用氯氣除氣時，絕大部分是A1C13的作用，小部分是HC1和C12的作用。A1C13和HC1對于金屬中的氣體是中性的，因此，它們的除氣原理是和氮氣除氣時相同。由此可見，活性氣體與鋁作用之后，其生成物的除氣過程完全同惰性氣體原理一樣。吹入的氮氣和氯氣除了能除氫之外，對熔體中的非金屬夾雜物還有一定的浮選凈化作用。氣泡在上升途中若與處于懸浮狀態的非金屬夾雜物相遇時，夾雜物便可能被吸附于氣泡圖2-5氮氣除氣過程示意圖表面，而帶出熔體表面如圖圖2-5氮氣除氣過程示意圖表面，而帶出熔體表面如圖2—6所示。A1C13圖2-6用浮選原理除去熔體中金屬雜物示意圖a 吹入氯氣時形成的氣泡 b 氯氣除氣過程示意圖熔體中吹入氯氣，還可以除去鋁液中的金屬雜質如Na、Ca、Li等，其原理是氯與金屬的化合作用：C12+2Me一2MeC1 (2—18)實踐表明，氯氣有良好的除氣效果，可用于鋁合金熔體凈化精煉。但是用氯氣除氣有嚴重缺點，氯氣有毒，有害于人體健康，對周圍設備腐蝕嚴重，為此，必須有完好的通風防護設備。另外對鑄坯組織而言，過氯化后，鑄坯晶粒粗大，這顯然與Ti被除掉生成TiCl3有關。2.4.1.3混合氣體精煉法（1） 氮氯混合氣體精煉法。把氮、氯混合起來用作精煉，可兼備分別使用它們時的優點，使氯氣的有害健康和腐蝕設備的缺點減輕，又可保護留氯氣的化學除氣作用。采用3?20%氯和97?98%氮氣的混合氣體，具有較好的除氣效果。這一些方法目前使用比較廣泛。但必須指出，同樣的吹氣量，N2一C12對熔體的凈化效果，只有純氯的三分之一。因此，N2一C12還必須在吹氣量上來彌補。此外，對高鎂合金使用該法時，應當考慮到形成Mg3N2這一因素對質量影響。（2） 氮、氯和一氧化碳混合體精煉法（又稱三氣精煉法）。實踐表明，采用10%Cl2、10%CO、80%氮的混合氣體精煉除氣最理想。這一方法比用純氯時的除氣速度較快，同時散發出來的反應產物，如氯氣、鹽酸、粉塵等也要少得多，見表2—6所示，經過處理后的合金凈度也較高。表2-6 采用三氣精煉鋁時散發出來的反應產物（公斤/小時）合金通氣種類Cl2氣HCl氣粉塵在通氣時間里，氣體、粉塵總量L5三氣20.27.43.811.4100%氯1.248.724.474.3Ly12三氣1.12.24.17.4100氯15.110.00.525.62.4.1.4斯奈福(SNiF)法它是美國聯合碳化物公司研究并于l974年投入使用的鋁熔體精煉法?，F在獲得實際應用的斯奈福裝置有雙咀料型）和單咀（S型）兩種。裝置的核心是旋轉噴咀，每一個旋轉噴咀都山一個片式石墨轉子，一根外面套有固定套筒的軸和一個固定在套筒上的葉片式石墨定子組成。精煉氣體由軸和套筒間的環形縫中通入，由于葉片的剪切作用，使從定子和轉子之間縫隙出來的氣體被破碎成極細的氣泡散進金屬熔體內，旋轉噴咀的攪拌作用在熔體內形成垂直向下的金屬流并使氣泡均勻分散，攪拌時的渦流使氣泡和金屬之間產生極大的接觸面積，從而為有效地除氫和使雜質顆粒漂浮到熔體表面創造了最有利的條件。在T型裝置中，熔體的凈化流程如下：熔體通過流槽進入裝置的第一室，在這里，由于旋轉噴咀的攪拌作用和放出的氣泡進行去氣及去除夾雜物。接著越過處理室中央的隔板進入第二室，進行同樣的熔體處理。處理完的熔體通過一根安裝在爐底的石墨管，流入爐子前部的出料池。多余的惰性氣體與脫溶的氫氣，匯積于爐子上部，通過其熔體入口上部與熔體進入流向相反的方向流出。渣子浮在熔體表面，被旋轉噴咀在液面所產生的循環流向推向熔體入門處而排出。據資料介紹，斯奈福裝置的主要技術性能如表2—7所示：表2-7斯奈福裝置的主要技術性能裝置型號T型S型爐床面積 （毫米2）1270X25402222X2500旋轉噴嘴個數21金屬容量 （公斤）1453772金屬流量 （噸/小時）36.311.4加熱電功率 （千瓦）100惰性氣體最大供給量（米3/時）178.5惰性氣體正常供給量（米3/時）3.12冷卻噴嘴用的壓力為8.3MPa空氣流量（米3/時）3417惰性氣體中的氯含量(%)W5<5精煉熔劑消耗量 （克/噸）<12.5<12.5處理后鋁熔體最終含氫量（毫升/100克）0.04?0.070.04?0.072.4.2熔劑精煉法2.4.2.1熔劑的作用:熔劑精煉的除渣作用主要是通過與熔體中的氧化膜及非金屬夾雜物發生吸附，溶解和化學作用面實現的。（1） 吸附作用。熔融的熔劑在固相（夾雜物）及液相（熔融鋁）界面上的表面張力大小決定了熔劑的吸附能力。熔劑在液態鋁界面上的表面張力越大，它越容易和液態鋁分離。熔劑在夾雜物界面上表面張力越小時，熔劑便能在最大限度的潤濕和吸附夾雜物，并把它從金屬中排除。提高液態鋁在夾雜物界面上的表面張力，有利于熔劑將氧化膜及非金屬夾雜物從熔體中排出。熔劑的吸附能力主要取決于其組成成分。在其他條件相同的情況下，熔融的氯化物，其吸附能力比氟化物要好。堿金屬氯化物比堿土金屬氯化物要好。在熔化狀態下，氯化鉀和氯化鈉的混合鹽要比純鹽好。而在此基礎上加入氟化物（冰晶石等）可以增加其吸附性能。當熔劑與夾雜物接觸時，在它們的接觸面上，降低表面便能產生潤濕與吸附。夾雜物進入熔劑后便較處理前有更大的上升（或沉降）能力，從而將夾雜物從熔體鋁中分離出去。（2） 溶解作用。熔劑中加入氟鹽（冰晶石），使熔劑具有溶解夾雜物，特別是氧化鋁的作用。當溶劑與氧化物的結構和某些化學性質相近似時，則在一定的溫度下，就有可能產生互溶。如陽離子相同的A頃和Na3AlF6就有一定的互溶解能力。隨冰晶石含量的增加，對溶解氧化鋁的能力有所增加。但必須指出，當溫度較低時，在一般熔煉的溫度下，溶解的作用是不大的。2.4.2.2熔劑的成分及應用：鋁合金用的熔劑一般由堿金屬及堿土金屬的氯化物及氟化物組成。熔劑以氯化物為基礎，加入氟化物，如NaF、呻1%Cap。等，氟化物在混合鹽中主要起精煉作用，如吸附，溶解入頃。同時可適當地提高混合鹽的熔點，以增大凈化結果"aq還能增大混合熔鹽的表面張力，使已吸附氧化物的熔鹽球狀化，使其與熔體易于分離。在純鋁及軟鋁合金的熔煉中，通常是在熔化爐中撒入少量的氯化鈉和氯化鉀的混和物，以吸附渣，使扒渣更容易進行。2.4.3其他精煉法鋁及鋁合金的精煉方法除上述兩種外，有時還采用凝固法，振動法。真空除氣法等進行精煉。2.4.3.1凝固法：溶解于熔體內的氣體，其溶解度隨溫度降低而減少，如將溶有氣體的熔體逐漸降溫到達凝固點時，在降溫及凝固過程中，氣體就會逐漸排除到熔體外，然后再迅速升溫重熔，即可獲得含氣量較少的熔體。但在二次升溫重熔時，應意注防止熔體重新吸氣。本方法對大生產的鑄造車間不適用。2.4.3.2振動法振動法是利用振動器，使液體分子發生運動，使氣體以氣泡形式排除。實踐證明，如果振動頻率超過聲頻時，熔體中的氣體就會呈氣泡狀逸出。同時振動還促進使組織細化。因為液體分子在高頻振動下，產生位移運動，運動時，一部分分子與另一部分分子之間的運動總是不和諧的，液體分子間產生相碰或相斥，從而使液體中產生真空。這種真空實際空間很小，只有一個或幾個分子厚，但分布很廣。溶于液體中的氣體受此真空影響，由原子狀態轉變為分子狀態，進而連續形成為小氣泡，并隨這些氣泡的增大，相繼排除于熔體之外。2.4.3.3真空法：利用抽真空的方法，減少熔體中氣體的溶解度，從而達到除氣的目的。另外，由于真空度大，導致沸點降低，這就促進了氣體的排除。這種方法已廣泛用于大生產中，其效果甚好。2.4.4熔體的靜置及過濾2.4.4.1熔體的靜置熔體的靜置也是一種凈化方法。靜置就是利用熔體與夾雜物之間的比重差，使夾雜物沉降而達到凈化。需要靜置的時間與熔體的粘度、比重及夾雜物的形狀等有關。顆粒愈細，則上浮或下沉的速度就愈慢。顆粒呈成球狀，下降速度較大，呈片狀則上浮容易。如夾雜物呈球狀時，其上浮或下沉的時間可用下式表示，(2-19)9^HT= (2-19)2兀R2（p1—p2）g式中：T一一時間；n一一熔體粘度； H一一夾雜物的上浮;R一一夾雜物半徑；（或下沉液柱高度；）p1P2一熔體與夾物雜比重;g 重力加速度。隨著A12O3顆粒的加大，其下沉速度也加快，一般在7?12分鐘內（除微質懸浮體外，）大部分非金屬夾雜物皆可沉到爐底。A12O3在鋁熔體中的沉降速度：當熔態鋁的比重為2.29克/厘米3,A12O3的比重為3.9克/厘米3,粘度為0.015泊時，A12O3在不同顆粒直徑情況下的下沉速度（厘米/分）如下：TOC\o"1-5"\h\z20（微米） 1.440（微米） 5.660（微米） 12.680（微米） 22.4100（微米）33.50熔體經精煉后，可加速這一過程的進行。熔體的靜置時間，根據合金，制品的不同有所區別，一般在20?45分鐘左右。2.4.4.2熔體的過濾：過濾是讓物體通過由中性或活性材料制成的過濾器，使熔體中處于懸浮狀態的夾雜物，受到過濾器機械的阻隔或與其材料起化學作用而達到分離排除的目的。（1）網狀過濾。網狀過濾法是讓熔體通過網狀過濾器（通常用玻璃絲或耐熱金屬絲制成）使夾雜物受到機械阻隔而被濾除。該法對分離較大的氧化膜和非金屬夾雜物有效。這種過濾器結構簡單、制造方便，可安放于靜置爐后流槽中的任何熔體通過的部位。網狀過濾器只能濾掉那些比網格尺寸大的夾雜物，網格尺寸愈小，過濾效果愈好。網格尺

寸的選擇，根據夾雜物通過這種網格的可能性確定。一般不小于0.5X0.5毫米2。使用時一般都是把玻璃絲布或金屬網固定在鋼架上，然后安放在漏斗中。這種方法過濾不影響鑄坯的氣體含量和宏觀組織。塊狀過濾，過濾器通常是由各種尺寸不同的塊狀材料組成的，有時甚至放置多層。這種過濾比用網狀過濾金屬的純潔度可提高2—4倍。這種過濾器的優點是熔體與過濾器之間有較大的接觸面，以及具有變化截面的細長孔道，熔體在這種過濾器中以不同的速度運動，在一個截面向另一個截面通過的地方形成低壓渦流，提高了過濾器的效率。同時也為它們之間可能的化學作用創造了有利條件。制造過濾器的材料為鎂砂，剛玉，硅化物，氯化物、氟化物等。這些材料在使用前，應進行粉碎、篩分，然后在700?720°C溫度下溶燒去掉濕氣。過濾材料放于分配漏斗中使用顯著。放入漏斗前應在700?720C溫度下進行加熱，使用過程中，過濾器上面應有10?15毫米厚的熔體覆蓋，同時從過濾器中出來的液流應控制在覆蓋劑下，以免熔體氧化。非金屬夾雜物去除程度取決于過濾器的厚度及過濾材料的顆粒大小。過濾層愈厚。顆粒愈細小，過濾效果愈好。實踐證明，顆粒直徑以5?10mm為合適，最小不應小于4?6mm，否則金屬將供應不足。使用塊狀過濾器在除掉夾雜物的同時，也將使氣體含量降低，并且使晶粒長大。在同樣的鑄造條件下，比使用玻璃絲過濾時所得的晶粒要大1.5倍?2倍，這是由于從液體中不僅去除了那些可作為結晶核心的細微夾雜物的緣故。微孔管過濾。近年來過濾又有了進一步發展，把過濾材料制成一定形狀的過濾管。安裝位置如圖2-7所示：1、 靜置爐；2、 保溫箱；3、 微孔管；4、 流盤；5、 漏斗；6、 結晶器。有的工廠使用的微孔管是用87%的剛玉及13%的玻璃粉加入適量的桃膠沖壓成型，經低溫烘干后，再在1300?1350°C溫度下進行燒結而成的。實踐證明，這種方法易于制造，使用方便，效果較好。電熔劑精煉。電熔劑精煉法的效果要比網狀，塊狀材料等過濾方法好的多。本方法是根據電渣重溶和電解精煉的原理發展起來的。它是在鑄造系統中，向熔劑熔體通5?6伏，500?1000安的直流電進行精煉。把負極接到置于熔劑層內的鋼環上，把正極接到流槽中的液體金屬流或鑄坯上。這種方法對除掉非金屬夾雜物特別有效。如lf6合金用光鹵石熔劑(厚60?100mm)在670?690C經過5?6伏和250?500安直流電解后，使污染度由原來玻璃絲過濾后的0.15?0.25m2/Cm2，降低到0.008?0.01mm2/Cm2，含氣量由?0.45Cm3/100g金屬，降低到0.39Cm3/100g金屬。泡沫陶瓷過濾器。泡沫陶瓷過濾器是美國康索尼達德鋁公司在七十年代末期研制的一種具有海棉狀結構的用于過濾鋁熔體的開孔網狀物。我國在八十年代初試制成功并已推廣使用。泡沫陶瓷過濾器即以泡沫陶瓷作為過濾介質的過濾裝置。它是將泡沫陶瓷安裝在靜置爐和鑄軋機之間的熔融金屬轉注系統的濾盆里。濾盆用鋼板焊接成，內襯絕熱襯，最里層是耐火磚。濾盆的深度一般不低于200mm(從陶瓷板面算起)。鋁液從靜置爐經濾盆過濾后流向前箱。據資料介紹，投入實際使用的泡沫陶瓷的孔隙特性如下：孔洞數10?45個孔/英口寸；孔隙度，85?90%；體積密度0.35?0.40克/cm3；比表面積10000英口寸2/英口寸3；透氣度1000?2000X10-7cm3，陶瓷板厚度20?100毫米。泡沫陶瓷的流量特性取決于孔隙特性和陶瓷板的尺寸，對于305X305X51毫米，孔洞數為30孔/口寸的泡沫陶瓷板，其過濾量為1.7?3.0kg/S(6.12噸?10.8噸/小時)。在過濾鋁熔體時，泡沫陶瓷的主要過濾參數是，過濾精度2微米；過濾效率99%，起始壓頭50?150毫米；有效工作壓頭50毫米。泡沫陶瓷濾器具有過濾精度高，過濾效率高、重量輕、占地面積少，操作使用方便，勞動條件好等優點。目前已在鋁及鋁合金精煉中廣泛應用，很可能逐漸取代其它各種過濾器。但泡沫陶瓷用過一次即廢棄，不能再生，而且質脆，安裝時應避免碎片混入。2.4.5熔體的精煉2.4.5.1精煉溫度。合金熔體粘度愈高，除氣除渣愈困難，其粘度決定于金屬的溫度及化學成分，提高溫度可使粘度降低。故精煉溫度應盡可能高一些，但熔體的吸氣量隨溫度升高而增加，所以精煉溫度又不宜太高。在熔煉爐中的精煉溫度保持在熔煉溫度范圍即可。在靜置爐內的精煉溫度，以鑄軋溫度的上限做為精煉溫度的下限，以鑄軋溫度的上限加1.5°C，做為精煉溫度的上限。實踐證明在此溫度范圍內進行精煉較合適。2.4.5.2熔劑用量和吹氣量。吹氣的時間與除氣程度具有一定關系如圖2—8所示;故吹氣量應充足。吹氣時間圖2-8吹氣時間與除氣程度關系圖2.4.5.3對精煉的要求：熔劑在使用前應進行干燥處理。通入除氫的氣體時，要求其氣泡應當細小，熔體翻騰不應過大。精煉時應在熔體下層進行，同時不應存在死角，以保證熔體有更大的接觸面積。采用泡沫陶瓷作過濾器時，需要意注以下事項：A、在選用泡沫陶瓷時，首先應考慮對過濾精度要求。其次考慮到為鑄軋速度所要求的液體鋁在單位時間的流量大小；熔體的原始清潔度；金屬中夾雜物的最高含量及金屬的總通過量。在大多數情況下，選用30孔/口寸的泡沫陶瓷是符合要求的。如果金屬特別臟，可采用20孔/口寸的泡沫陶瓷作予先過濾，及以防止30孔/口寸的泡沫陶濾過早堵塞。正確安裝泡沫陶瓷。通常都是水平配置在濾盆里，讓鋁水垂直向下(或向上)通過。使鋁液碰到過濾器時沒有湍流，能保證過濾器均勻啟動，減少溝流危險。此外，裝配部位必須用耐火纖維密封好，排除任何旁路的可能性。投用前必須將泡沫陶瓷用輻射式加熱器或煤氣吹管加熱至接近熔體溫度，以保證鋁液通過時不致有金屬凝固而堵死孔洞。2.5鋁及鋁合金的熔煉工藝2.5.1爐料及其組成配制鋁合金用的爐料一般有原鋁錠、廢料(或稱回料)中間合金或其他純金屬等。廢料在爐前，先經過一次熔化者，稱為再生鋁和復化鋁料。2.5.1.1原鋁錠：原鋁錠一般是15kg左右的小錠。其主要雜質是鐵和硅，它們對鋁合金的工藝性能影響很大。鐵、硅含量的多少，標志著原鋁錠品位的高低。不同的鋁合金應根據其成份選用不同品位的原鋁錠。2.5.1.2廢料本廠廢料：本廠廢料來源于溶鑄車間及加工車間各工序的工藝廢品及幾何廢料。鋁加工廠的成品率一般在60?75%左右，就是說有25?40%的原材料變為廢料，這部分的廢料是原材料的重要來源之一。對這一部分廢料應妥善保管，合理使用。廢料可根據本廠實際情況進行分級。質量較好的大塊廢料，可直接回爐配置成品合金；質量較差的，如碎屑等，需經過復化處理后，才準需限量的配置成品合金。廠外廢料：廠外廢料來源于用料工廠等處。這部分廢料成分比較混雜，質量差，不宜直接使用，需經復化處理并確定其成分后，才能使用。2.5.1.3中間合金及純金屬。熔煉鋁合金時，合金元素加入的方法一般有兩種，一種是將合金元素直接加入熔體，如Cu、Mg、Zn等，另一種是將合金元素制成中間合金，如Cu、Mn、Ni、Fe、Cr、Ti等，再以中間合金形式加入熔體。另外，還有一種加入方法，就是利用化工原料還原出來的元素，如鈹由鈹氟酸鈉還原，鋯由鋯氟酸鉀還原等。2.5.1.4配料的原則：在保證產品質量和性能的前提下，根據合金制品用途及鑄坯加工工藝的要求，應適當的利用廢料，降低原鋁錠的用量。根據鑄坯及加工工藝要求，應使用合適品位的原鋁錠。同時需要注意廢料循環使用所造成的金屬雜質比的升高。對原材料的使用，必須嚴格注意質量和成本均衡的原則。一般要避免對同一合金全使用原鋁錠或全使用廢料的情況，應按金屬平衡的原則均衡地進行生產。2.5.1.5原材料的選擇。原材料的選擇必須認真注意，因為冶金污染是個重要問題。在鋁及鋁合金熔鑄時，由于原料雜質帶來的污染，會給以后工序帶來麻煩。甚至造成廢品。在選擇原材料時，應注意以下幾點：應能保證產品的化學成分及性能；應清潔，干燥，無灰塵，無油污及水分等；在保證產品質量的前提下，應盡量減少原鋁錠的用量，多使用廢料；{4}對有特殊要求的制品，應使用能夠滿足相應質量要求的原材料。2.5.2爐子的準備爐子準備的好壞，對產品質量，生產安全及爐子使用壽命都有很大影響。因此，對大、中修后的爐子的烘爐，點火前的煤氣取樣，洗爐等工序都要有一套整的工藝規定。2.5.2.1洗爐：洗爐就是將殘留在熔池內的爐渣和金屬清洗干凈，以保證產品的化學成分。新修爐子也應清洗，以清出大量的非金屬夾雜物。洗爐的原則：新修及大，中修后的爐子在生產前應進行洗爐；長期停歇的爐子，可根據爐內清潔情況來決定是否洗爐；向高純潔度轉換時，應進行清洗爐；合金轉換時，當前一爐的合金元素為后一爐合金的雜質，或前一爐由合金雜質含量高于后一爐合金允許的雜質量時，應進行清洗爐。洗爐用量的要求：向高純度和特殊合金轉換時，一律用原鋁錠進行洗爐；新爐和一般合金轉換時，可用原鋁錠或大塊鋁的廢料進行清洗；中修和長期停爐，如單純為了清洗爐內臟物時，可用鋁或鋁合金的大塊廢料進行洗爐；洗爐用量不得少于爐子容量的35?40%，洗爐時熔體溫度為800?850°C；達到指定溫度時，應徹底攪拌熔體，攪拌次數不少于2?3次，間隔時間為半小時，出爐時不允許有剩料，同時進行大清爐。2.5.2.2清爐：清爐就是將爐內殘存的結渣徹底清除干凈。每當金屬出爐后，都要進行一次清爐。合金轉換及特殊制品每生產一爐都要進行大清爐。一般制品連續生產5?15爐后也要進行大清爐。大清爐時應先均勻的向爐內撒入一層粉狀熔劑，并將爐膛溫度升至800C以上，然后將爐內各處殘存的結渣徹底清除干凈。2.5.3熔煉工藝過程2.5.3.1熔煉方法選擇分批熔煉法：分批熔煉法是從裝爐開始經過熔化、扒渣、精煉等工序后一次出爐，爐內不剩金屬。本法多適用于生產質量要求較高的成品合金，因能更好地保證鑄件化學成分的均勻性。半分批熔煉法：半分批熔煉法與分批熔煉法的區別在于出爐時，爐中留下1/5?1/4的液體金屬，就再裝入下一熔次爐料進行熔煉。此法的優點是可使加入的爐料浸于液體之中，減少燒損；出爐時使一些夾雜物集于爐底，不致混入澆鑄的液體中去；爐內溫度波動不大，可增加爐子的使用壽命。此法適用于純鋁的熔煉。半連續熔煉法：此法與半分批熔煉法相似。每次出爐量為1/3?1/4后，即可加入下一熔次料。與半分批法不同之點即留于爐內的液體的大部分，每次出爐料量不多，以致每次出爐與加料相連續。此法適用于雙膛爐熔煉碎屑。由于加入的料入液體之中，不僅燒損少，且可加快熔化速度。連續熔煉法：此法是加料連續進行，而出爐間歇進行，此法靈活性很少，應用范圍狹小，僅適用于純鋁的熔煉。2.5.3.2熔煉工藝過程當熔鑄機組連在一起時，其熔煉過程如下：裝爐一熔化(加銅、鋅)一扒渣一加鎂、鈹一攪拌一取樣一調整成分一攪拌一扒渣一轉爐一保溫及靜置一精煉一鑄軋(鑄造)裝爐：正確的裝爐方法能減少金屬的燒損及縮短熔煉時間，可提高金屬的實收率及生產效率。裝爐順序一般是：易燒損的原料(如小片，板管等廢料)裝于爐子底層；大塊廢料及原鋁錠裝于爐子中層；中間合金裝于爐子的上層，熔點高的應裝于最上層。對裝爐的要求是：、采用加料機裝爐時，應先進行人工鋪底，避免大塊廢料撞擊爐底；、各種爐料應均勻平坦地分布；、有些特殊制品在裝爐時，當裝入一半及裝爐完了時，需要均勻撒入粉狀熔劑。熔化：熔化過程及熔煉速度是決定鑄坯質量的重要一環。隨著溫度不斷升高，特別是當爐料熔化后，當表面覆蓋的氧化膜其強度逐漸變弱，很容易破裂，并逐漸失去保護作用。氣體在這一段內很容易侵入。在煤氣爐(或天然氣爐)熔煉時應采用微氧化性氣分進行熔煉，以防金屬過多的氧化。電阻爐熔煉特殊制品時，應避免在熔煉過程中更換電阻帶，以防臟物落入溶體污染金屬。當爐料熔化一部分以后，即可向液體中加入鋅錠或銅板，加入時應使分布均勻并不露出液面。熔化過程中應注意防止熔體過熱，為此當爐料化平之后，應適當攪動熔體，以使溫度均勻一致，同時也利于加速熔化。當熔體過熱時，易使含氣量增加，鑄坯組織中的晶界加寬，同時也易產生粗大晶粒組織，增加鑄坯裂紋的傾向性。圖2—9為熔體過熱溫度與裂紋傾向性，晶粒度之間的關系。熔煉時間過長也會使熔體含氣量增加并降低爐子生產效率。圖2-9熔體過熱度與鑄錠晶粒度和裂紋傾向的關系(Al-4%cu)扒渣。當爐料全部熔化到達熔煉溫度時，即可扒渣。扒渣前應先撒入粉狀熔劑。扒渣應盡量徹底，因有浮渣存在時易污染金屬并增加熔體的含氣量。加鎂與鈹。扒渣后，即可向熔體中加入鎂錠，同時應用熔劑粉進行覆蓋，以防鎂被燒損。對于高鎂合金(LF3除外)，為防止鎂被燒損，在加鎂后，應加入0.005?0.02%的鈹。攪拌。在取樣之前和調整成分之后，都應有足夠的時間進行充分攪拌。對于特殊制品更應仔細操作，攪拌時不應激起太大的波浪，以防氧化膜卷入熔體。取樣。熔體經充分攪拌后，應立即取樣，進行爐前分析，鑒定化學成分是否符合要求，取樣溫度不應低于熔體溫度的下限。取樣應具有代表性。一般每爐應取兩組試樣，沿每個爐門的中心線，熔體的1/2處取樣。取樣勺及試料膜取樣前應進行予熱。調整成分。當成分不符合要求時，應進行補料或沖淡。補料或沖淡的原則是：操作謹慎，保證穩定的化學成分，避免由于組元或雜質配比不當，給工藝和最終制品帶來一系列的麻煩。此外，對有一些雜質和變質劑不容忽視，因為他們對裂紋傾向性、金屬中間化合物以及鑄坯組織都有很大影響。熔體的轉爐。成分調好后，當熔體溫度符合要求時，扒出表面渣，即可轉爐。轉爐可用以下幾種方法：、虹吸轉爐法。是利用壓縮空氣將管內造成負壓，使金屬液面升到一定高度，利用虹吸原理，使金屬向低液面的金屬容器內流動。、流管轉爐法。此法是靠兩爐間的落差，在熔體靜壓力的作用下，使其通過流管，由熔煉爐轉入到保溫爐。此法操作方便，但在轉爐時，氣體與氧化夾雜物，易于卷入熔體之中，為此在操作時應使熔體充滿流管，使液體平穩流動，并對已形成的氧化夾雜物及時處理和清除。、磁力泵轉爐法。此法是通過磁力場產生的磁推力使金屬從一個容器倒入另一個容器的，改變磁場強度就可以改變液態金屬的流速。此法操作簡便，可保證熔體質量。熔