熱頂鑄造生產的鑄錠表面平整光滑，鑄造時，在冷卻水的強烈冷卻下，鑄錠邊部可獲得很高的結晶速度，因而枝晶細小，有效地降低了鑄錠逆偏析程度，內部組織較均勻。但鑄錠質量對工藝參數較敏感，特別是對于大規格鑄錠，工藝參數調節不好時會出現特有的缺陷^[1]，如冷隔、光晶、羽毛狀晶、中心裂紋等等。

由于406mm大規格鑄錠后續用于生產擠壓厚板，而客戶對擠壓厚板的力學性能及制品組織質量要求很高，針對客戶提出的各種質量問題，我公司在生產設備和工藝技術等方面進行了改進，現將相關工藝技術介紹如下。

6063合金成份有一個很寬的范圍，具體成份除了要考慮機械性能、加工性能外，還要考慮表面處理性能，即型材如何進行表面處理和要得到什么樣的表面。例如，要生產磨砂料，Mg/Si應小一些為好，一般選擇在Mg/Si=1-1．3范圍，這是因為有較多相對過剩的Si，有利于型材得到砂狀表面；若生產光亮材、著色材和電泳涂漆材，Mg/Si在1．5-1．7范圍為好，這是因為有較少過剩硅，型材抗蝕性好，容易得到光亮的表面。

1. 熔煉和熔體處理

1.1 熔煉

為保證熔體的純凈，投料熔煉前清理干凈爐內灰渣，原料采用全鋁錠（Fe%≤0.14%），并避免投入含鐵制品。鋁錠全部熔化后，升溫至750℃~770℃，輕輕扒去表面浮渣，根據配料計算值加入速溶硅劑及其他中間合金，靜止10~15min后再加入鎂錠，將鎂錠壓入液面下，盡量避免鎂的燒損。

1.2 熔體處理

爐內精煉采用氣體吹粉精煉，使用純度為99.99%的氮氣。精煉時，氮氣的壓力以能夠吹出粉劑的條件下以低濺起鋁熔體（不超過200mm）為好，精煉劑用量為1.5~2.0kg/t,精煉時先從爐體邊角部位開始，保證爐內熔體都得到處理，精煉時間控制在40~50min，溫度730~750℃。精煉后扒出浮渣，然后快速轉注到靜置爐中，轉注時要注意控制轉注流槽中液面平穩，待熔體全部轉至靜置爐后，升溫至730℃~750℃，準備進行二次精煉，二次精煉前往熔體中加入Al-Ti-B絲，用量為0.5~1.0kg/t,增加熔體中有效形核核心數目，避免只在爐外加入可能導致的不均勻。精煉結束后，控制好熔體溫度，開始靜置，靜置時間以25~35min為宜，注意以免過久的靜置使得熔體重復吸氫，影響熔體的潔凈度^[2]，甚至可能導致鑄錠中出現大面積疏松。

2. 鑄造

2.1 鑄造前的準備

鑄造前使用煤氣槍對流槽、分流盤、過濾板等進行充分的烘烤，以免鑄造前期熔體溫度降幅過大，導致鑄錠產生冷隔、光亮晶粒。

2.2 鑄造溫度

大規格圓鑄錠鑄造的特點是熔體流量小，鑄造速度慢，分流盤中熔體熔升溫較慢，當溫度低于690℃時鑄錠中容易產生光亮晶粒，因而在熔體不產生過燒和鑄錠不出現羽毛狀晶的情況下，應適當提高鑄造溫度。鑄造時保證分流盤中熔體溫度維持在700℃~720℃之間。

2.3 鑄造速度

對于406mm圓鑄錠而言，鑄造速度一般控制在40~50mm/min，根據鑄錠表面質量，適當調節水壓。Al-Ti-B絲在線加入量為1.5~2.0kg/t，在在線除氣設備前面的流槽處加入。

2.4 爐外凈化處理

為提高熔體的潔凈度，我公司引進了爐外在線除氣設備，采用高純氬氣通過六個旋轉轉子通入流動的熔體中，相比流眼處熔體0.3mL/100gAl的含氫量，處理后的熔體含氫量可以控制在0.2mL/100gAl以內，有效地提高了熔體質量。

流槽中的熔體應盡量避免二次氧化等污染，鑄造后盡量避免擾動分流盤中的熔體。為進一步去除熔體中的各種細小夾雜物，我公司特改造了雙級過濾裝置，分別放置40目、60目的泡沫陶瓷過濾板。

3. 均勻化處理

由于鑄造鋁鑄錠時冷卻使其過冷度很大，在非平衡結晶條件下固相線向α(A1)相區域偏移，晶內偏析比較嚴重，甚至有可能在晶界上產生低熔點共晶。為了將鑄錠晶界上粗大Mg₂Si和可能存在的低熔點共晶熔人α(Al)固溶體中，盡量實現晶內成分的均勻化，改善鑄錠的加工性能和提高擠壓制品的綜合質量，所以要求對鑄錠進行均勻化處理^[3]。

另一方面，由于本合金用于生產擠壓厚板，成分中含Mn、Cr元素，長時間的較高溫度保溫會影響鑄錠組織，致使擠壓厚板容易產生粗晶環。因為在鑄造過程中，冷卻速度快，CrAl₇、MnAl₆相來不及充分地從基體中析出，但在均勻化時，CrAl₇、MnAl₆相進一步由基體中析出，在長時間高溫的作用下，CrAl₇、MnAl₆彌散質點聚集長大，從而使鋁合金再結晶溫度降低和阻止再結晶能力減弱，導致易于產生粗晶環^[4]。

結合以上兩方面，需要對鋁圓鑄錠進行均質處理，以消除鑄造應力，改善加工性能，而又不能使CrAl₇、MnAl₆彌散質點充分聚集長大，所以均勻化工藝采用550℃，3h。

4. 結束語

本文主要闡述了一種用于生產鋁合金擠壓厚板的406mm鋁圓鑄錠的生產工藝，并對影響圓鑄錠質量的工藝因素進行了分析和探討。
       （1） 采用全鋁錠熔煉，盡可能去除雜質和氣體，減少和控制可能污染熔體的操作，確保熔體的潔凈度；

（2） 二次精煉時往爐內加入適量Al-Ti-B絲；

（3） 靜置時間不宜過長；

（4） 控制分流盤溫度維持在700℃~720℃之間；

（5） 均勻化工藝采用550℃，3h。