變形鋁合金熔煉與鑄造

前言

前言為了普及變形鋁及鋁合金鑄錠生產(chǎn)的基礎(chǔ)知識，幫助變形鋁合金熔鑄系統(tǒng)的中、高級技術(shù)工人，專業(yè)技術(shù)人員盡快了解和掌握本專業(yè)基礎(chǔ)理論及迅速發(fā)展的鋁熔鑄技術(shù)，提高現(xiàn)場工人的操作水平，出版了《中國有色金屬叢書》鋁業(yè)職工讀本系列之《變形鋁合金熔煉與鑄造》。本書介紹了變形鋁及鋁合金熔鑄原理及各系合金的主要熔鑄工藝特點。并以操作流程為主線，系統(tǒng)介紹了中間合金和熔劑的制備、配料、熔煉及化學(xué)成分控制、熔體凈化、鑄造、鑄造工具及主要熔鑄設(shè)備、均勻化退火、機械加工、鑄錠常見缺陷、熔鑄新工藝和新技術(shù)。本書內(nèi)容豐富、全面、實用，密切聯(lián)系生產(chǎn)實際，針對性強，是一線工程技術(shù)人員長期實踐經(jīng)驗的總結(jié)。本書既可作為教材使用，又可為鋁合金熔鑄工作者提供參考。相信本書對提高鋁合金熔鑄行業(yè)中、高級技術(shù)工人的理論水平和操作技能、推動我國的鋁加工事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。盡管經(jīng)過反復(fù)修改，不當(dāng)之處在所難免，懇請讀者提出寶貴意見。

內(nèi)容概要

　　王立娟、張萬金、吳欣鳳編寫的《變形鋁合金熔煉與鑄造(鋁業(yè)職工讀本)》介紹了變形鋁及鋁合金熔鑄原理及各系合金的主要熔鑄工藝特點。并以操作流程為主線，系統(tǒng)介紹了中間合金和熔劑的制備、配料、熔煉及化學(xué)成分控制、熔體凈化、鑄造、鑄造工具及主要熔鑄設(shè)備、均勻化退火、機械加工、鑄錠常見缺陷、熔鑄新工藝和新技術(shù)。

書籍目錄

第1章 鋁及鋁合金概述 1
1.1 鋁的性質(zhì)和應(yīng)用 1
1.2 ?國鋁及鋁合金的化學(xué)成分 1
1.3 各系鋁合金的主要特點 8
 1.3.1 1×××系鋁合金
8
 1.3.2 2×××系鋁合金
9
 1.3.3 3×××系鋁合金
13
 1.3.4 4×××系鋁合金
14
 1.3.5 5×××系鋁合金
15
 1.3.6 6×××系鋁合金
17
 1.3.7 7×××系鋁合金
18
 1.3.8 8×××系鋁合金
21
第2章 中間合金和熔劑的制備 22
2.1 中間合金的制備 22
 2.1.1 使用中間合金的目的
22
 2.1.2
合金化元素需以中間合金形式加入的情況
22
 2.1.3 對中間合金的要求
23
 2.1.4 常用中間合金的成分和性質(zhì)
23
 2.1.5
熔制中間合金的原、輔材料要求 23
 2.1.6 中間合金的熔制方法
27
 2.1.7 中間合金的熔鑄工藝
27
 2.1.8 幾種中間合金的熔制
30
2.2 熔劑的制備 32
 2.2.1 熔劑的分類
32
 2.2.2 對熔劑的要求
32
 2.2.3 熔劑組成
33
 2.2.4 常用熔劑的成分及用途
35
 2.2.5 熔劑的制作
35
第3章 原材料的驗收、管理、使用及配料計算
40
3.1 原材料的驗收、管理、使用 40
 3.1.1 純金屬的驗收和管理
40
 3.1.2
中間合金的驗收、管理和使用 44
 3.1.3 廢料的驗收、管理和使用
45
 3.1.4
添加劑和化工材料的驗收、管理和使用
48
3.2 配料計算 48
 3.2.1 成分計算的原則
48
 3.2.2 爐料組成及配料比的確定
49
 3.2.3 合金化元素加入方式的確定
49
 3.2.4 配料計算程序及舉例
50
第4章 鋁及鋁合金的熔煉 56
4.1 概述 56
 4.1.1 熔煉目的
56
 4.1.2 熔煉特點
56
 4.1.3 熔煉方法
57
4.2 熔煉爐 58
 4.2.1 熔煉爐的分類
58
 4.2.2 熔煉爐?要求
59
 4.2.3 幾種典型的熔煉爐
59
 4.2.4
提高火焰式熔煉爐熱效率的途徑 89
4.3 熔煉過程中的一些物理化學(xué)行為
92
 4.3.1 爐內(nèi)氣氛
92
 4.3.2 液態(tài)金屬與氣體的相互作用
93
 4.3.3 影響氣體含量的因素
97
 4.3.4 氣體溶解度
98
 4.3.5 熔融金屬與爐襯的相互作用
99
4.4 熔煉工藝流程及操作 99
 4.4.1 熔煉爐的準備
100
 4.4.2 熔煉工藝流程和操作
102
 4.4.3 熔煉過程中溫度的控制
107
4.5 各系鋁合金的熔煉工藝和熔煉特點
109
 4.5.1 1×××系鋁合金的熔煉
109
 4.5.2 2×××系鋁合金的熔煉
110
 4.5.3 3×××系鋁合金的熔煉
112
 4.5.4 4×××系鋁合金的熔煉
112
 4.5.5 5×××系鋁合金的?煉
113
 4.5.6 6×××系鋁合金的熔煉
114
 4.5.7 7×××系鋁合金的熔煉
115
4.6 鋁合金廢料復(fù)化 115
 4.6.1 廢料復(fù)化的目的
115
 4.6.2 廢料復(fù)化范圍
116
 4.6.3 廢料復(fù)化前的預(yù)處理
116
 4.6.4 復(fù)化工藝及操作
116
 4.6.5 復(fù)化錠的標(biāo)識、保管和使用
116
第5章 鋁及鋁合金熔體凈化 117
5.1 鋁及鋁合金熔鑄過程中易產(chǎn)生的缺陷
117
 5.1.1 氣體缺陷
117
 5.1.2 夾雜缺陷
117
 5.1.3 堿金屬缺陷
117
5.2 熔體凈化的目的和意義 117
5.3 熔體凈化的原理及分類 118
 5.3.1 脫氣原理
118
 5.3.2 除渣原理
118
 5.3.3 熔體凈化方法分類
120
5.4 爐內(nèi)凈化方法 120
 5.4.1 吸附凈化
120
 5.4.2 非吸附凈化
125
5.5 爐外凈化方法 126
 5.5.1 在線除氣
126
 5.5.2 熔體過濾
131
 5.5.3 除氣+過濾
133
5.6 熔體凈化技術(shù)的發(fā)展趨勢 134
 5.6.1 爐內(nèi)處理的發(fā)展趨勢
134
 5.6.2 爐外在線凈化技術(shù)的發(fā)展
134
第6章 晶粒細化技術(shù) 136
6.1 控制過冷度 136
 6.1.1 形核率與過冷度的關(guān)系
136
 6.1.2 增加過冷度的方法
136
6.2 動態(tài)晶粒細化 137
6.3 變質(zhì)處理 137
 6.3.1 變質(zhì)處理方法
137
 6.3.2 形核變質(zhì)劑
137
 6.3.3 吸附變質(zhì)劑
142
 6.3.4 變形鋁合金常用細化劑
143
6.4 枝晶細化程度對?錠質(zhì)量的影響
144
第7章 鋁及鋁合金的鑄造 145
7.1 概述 145
 7.1.1 鑄造概念
145
 7.1.2 對鑄錠的基本要求
145
 7.1.3 鑄造方法
145
7.2 非連續(xù)鑄造 146
 7.2.1 錠模鑄造
146
 7.2.2 沉浸鑄造
148
7.3 連續(xù)或半連續(xù)鑄造方法 149
 7.3.1 連續(xù)(或半連續(xù))鑄造概念
149
 7.3.2 連續(xù)(或半連續(xù))鑄造分類
149
 7.3.3 幾種典型的連續(xù)(半連續(xù))
鑄造方法151
7.4 鑄錠的結(jié)晶和組織 163
 7.4.1 凝固過程的熱交換
163
 7.4.2 鑄錠的結(jié)晶
165
 7.4.3 結(jié)晶過程
171
 7.4.4 鑄錠的典型結(jié)晶組織
172
 7.4.5 鑄錠組織特征
173
7.5 鑄造工藝參數(shù)與鑄錠質(zhì)量的關(guān)系
173
 7.5.1
普通模鑄造工藝的各種參數(shù)對鑄錠質(zhì)量的影響
173
 7.5.2
絕熱膜、熱頂?shù)墓に噮?shù)的選擇 179
 7.5.3
氣滑熱頂鑄造工藝參數(shù)的控制 181
 7.5.4
矮結(jié)晶器鑄造工藝參數(shù)的控制 182
 7.5.5 電磁鑄造參數(shù)的控制
183
 7.5.6
復(fù)合同步鑄造工藝參數(shù)的控制 183
7.6 鑄造機及其他設(shè)備 183
 7.6.1 鏈帶式臥式鑄造機
183
 7.6.2 鋼絲繩鑄造機
185
 7.6.3 液壓鑄造機
187
 7.6.4 絲杠式鑄造機
190
7.7 鑄造工具 190
 7.7.1 鑄造工具分類
190
 7.7.2 結(jié)晶器
190
 7.7.3 底座 205
 7.7.4 液流轉(zhuǎn)注裝置
207
 7.7.5 結(jié)晶器內(nèi)液面控制裝置
209
 7.7.6 潤滑裝置
212
 7.7.7 鑄造工具的發(fā)展趨勢
213
7.8 鑄造工藝流程和操作技術(shù) 213
 7.8.1 鑄造工藝流程
213
 7.8.2 鑄造前的準備
215
 7.8.3 鑄造的開頭
216
 7.8.4 鑄造過程
217
 7.8.5 鑄造的收尾
217
7.9 鑄造工藝 218
 7.9.1
軟合金、4×××合金扁錠的鑄造 218
 7.9.2 硬合金扁錠的鑄造
222
 7.9.3 圓錠的鑄造
225
 7.9.4 空心錠的鑄造
229
7.10 鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢 232
 7.10.1 電解鋁液直接鑄造
232
 7.10.2 鑄造機的發(fā)展
232
 7.10.3 輔助系統(tǒng)的發(fā)展
232
 7.10.4
結(jié)晶器和液面控制裝置的發(fā)展趨勢 232
 7.10.5 自動控制系統(tǒng)的發(fā)展
233
第8章 鑄錠的均勻化退火 234
8.1 影響均勻化退火的因素 234
 8.1.1 均勻化退火的目的
234
 8.1.2
均勻化退火對鑄錠組織與性能的影響
234
 8.1.3 影響均勻化程度的因素
234
8.2 均勻化退火制度 236
8.3 均勻化退火爐組 237
 8.3.1 均勻化?火爐組分類
237
 8.3.2 幾種均勻化退火爐組
237
 8.3.3 均勻化退火爐的發(fā)展趨勢
245
8.4 均勻化退火操作 245
 8.4.1 對爐子的要求
245
 8.4.2 對裝爐的要求
245
 8.4.3 時間的計算
245
 8.4.4 加強檢查
245
第9章 鑄錠質(zhì)量檢驗和加工 246
9.1 鑄錠質(zhì)量檢驗 246
 9.1.1 化學(xué)成分檢查
246
 9.1.2 尺寸偏差檢查
247
 9.1.3 表面質(zhì)量檢查
247
 9.1.4 低倍檢驗
247
 9.1.5 斷口檢驗
248
 9.1.6 高倍顯微檢驗
249
 9.1.7 印記檢查
249
 9.1.8 超聲波探傷檢測
249
 9.1.9 測氫 250
 9.1.10 測氧化物含量
251
 9.1.11
在線檢測晶粒細化和變質(zhì)處理效果 251
9.2 鑄錠的機械加工 252
第10章 鋁合金鑄錠缺陷分析 254
10.1 裂紋 254
 10.1.1 裂紋分類
254
 10.1.2 扁錠裂紋形式
255
 10.1.3 實心圓錠裂紋形式
258
 10.1.4 空心圓錠裂紋
260
 10.1.5 晶間裂紋
261
 10.1.6 晶層分裂
262
10.2 鑄錠表面缺陷 263
 10.2.1 冷隔
263
 10.2.2 拉裂和拉痕
264
 10.2.3 豎道皺褶
264
 10.2.4 彎曲
266
 10.2.5 偏心
266
 10.2.6 尺寸不符
266
 10.2.7 周期性波紋
267
 10.2.8 竹節(jié)
267
 10.2.9 偏析瘤
267
 10.2.10 表面氣泡
268
 10.2.11
搭接式表面和汗珠式表面 269
10.3 鑄錠的組織缺陷 269
 10.3.1 偏析
269
 10.3.2 縮孔
271
 10.3.3 疏松
272
 10.3.4 氣孔
273
 10.3.5 非金屬夾雜
274
 10.3.6 金屬夾雜
275
 10.3.7 氧化膜
275
 10.3.8 白亮點
276
 10.3.9 白斑
277
 10.3.10 光亮晶粒
278
 10.3.11 羽毛狀晶
279
 10.3.12 粗大晶粒
280
 10.3.13 樅樹組織
281
 10.3.14 粗大金屬化合物
281
 10.3.15 過燒
283
 10.3.16 初晶硅
284
 10.3.17 共晶硅
285
參考文獻 286

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：有色金屬是重要的基礎(chǔ)原材料,廣泛應(yīng)用于電力、交通、建筑、機械、電子信息、航空航天和國防軍工等領(lǐng)域,在保障國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展等方面發(fā)揮了不可或缺的作用。改革開放以來,特別是新世紀以來,我國有色金屬工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展,已成為世界最大的有色金屬生產(chǎn)國和消費國,產(chǎn)業(yè)整體實力顯著增強,在國際同行業(yè)中的影響力日益提高。主要表現(xiàn)在:總產(chǎn)量和消費量持續(xù)快速增長,2008年,十種有色金屬總產(chǎn)量2520萬噸,連續(xù)七年居世界第一,其中銅產(chǎn)量和消費量分別占世界的20%和24%;電解鋁、鉛、鋅產(chǎn)量和消費量均占世界總量的30%以上。經(jīng)濟效益大幅提高,2008年,規(guī)模以上企業(yè)實現(xiàn)銷售收入預(yù)計2.1萬億以上,實現(xiàn)利潤預(yù)計800億元以上。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級步伐加快,2005年已全部淘汰了落后的自焙鋁電解槽;目前,銅、鉛、鋅先進冶煉技術(shù)產(chǎn)能占總產(chǎn)能的85%以上;銅、鋁加工能力有較大改善。自主創(chuàng)新能力顯著增強,自主研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的350kA、400kA大型預(yù)焙電解槽技術(shù)處于世界鋁工業(yè)先進水平,并已輸出到國外;高精度內(nèi)螺紋銅管、高檔鋁合金建筑型材及時速350km高速列車用鋁材不僅滿足了國內(nèi)需求,已大量出口到發(fā)達國家和地區(qū)。國內(nèi)礦山新一輪找礦和境外礦產(chǎn)資源開發(fā)取得了突破性進展,現(xiàn)有9大礦區(qū)的邊部和深部找礦成效顯著,一批有實力的大型企業(yè)集團在海外資源開發(fā)和收購重組境外礦山企業(yè)方面邁出了實質(zhì)性步伐,有效增強了礦產(chǎn)資源的保障能力。2008年9月份以來,我國有色金屬工業(yè)受到了國際金融危機的嚴重沖擊,產(chǎn)品價格暴跌,市場需求萎縮,生產(chǎn)增幅大幅回落,企業(yè)利潤急劇下降,部分行業(yè)已出現(xiàn)虧損。縱觀整體形勢,我國有色金屬工業(yè)仍處在重要機遇期,挑戰(zhàn)和機遇并存,長期發(fā)展向好的趨勢沒有改變。今后一個時期,我國有色金屬工業(yè)發(fā)展以控制總量、淘汰落后、技術(shù)改造、企業(yè)重組、充分利用境內(nèi)外兩種資源,提高資源保障能力為重點,推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級,促進有色金屬工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。實現(xiàn)有色金屬工業(yè)持續(xù)發(fā)展,必須依靠科技進步,關(guān)鍵在人才。為了全面提高勞動者素質(zhì),培養(yǎng)一大批高水平的科技創(chuàng)新人才和高技能的技術(shù)工人,由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會牽頭,組織中南大學(xué)出版社及有關(guān)企業(yè)、科研院校數(shù)百名有經(jīng)驗的專家學(xué)者、工程技術(shù)人員,編寫了《中國有色金屬叢書》?！秴矔穬?nèi)容豐富,專業(yè)齊全,科學(xué)系統(tǒng),實用性強,是一套好教材,也可作為企業(yè)管理人員和相關(guān)專業(yè)大學(xué)生的參考書。經(jīng)過編寫、編輯、出版人員的艱辛努力,《叢書》即將陸續(xù)與廣大讀者見面。相信它一定會為培養(yǎng)我國有色金屬行業(yè)高素質(zhì)人才,提高科技水平,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)振興發(fā)揮積極作用。

編輯推薦

《變形鋁合金熔煉與鑄造》編輯推薦：有色金屬是重要的基礎(chǔ)原材料，廣泛應(yīng)用于電力、交通、建筑、機械、電子信息、航空航天和國防軍工等領(lǐng)域，在保障國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展等方面發(fā)揮了不可或缺的作用。改革開放以來，特別是新世紀以來，我國有色金屬工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，已成為世界最大的有色金屬生產(chǎn)國和消費國，產(chǎn)業(yè)整體實力顯著增強，在國際同行業(yè)中的影響力日益提高。主要表現(xiàn)在: 總產(chǎn)量和消費量持續(xù)快速增長，2008年，十種有色金屬總產(chǎn)量2 520萬噸，連續(xù)七年居世界第一，其中銅產(chǎn)量和消費量分別占世界的20%和24%; 電解鋁、鉛、鋅產(chǎn)量和消費量均占世界總量的30%以上。經(jīng)濟效益大幅提高，2008年，規(guī)模以上企業(yè)實現(xiàn)銷售收入預(yù)計2.1萬億以上，實現(xiàn)利潤預(yù)計800億元以上。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級步伐加快，2005年已全部淘汰了落后的自焙鋁電解槽; 目前，銅、鉛、鋅先進冶煉技術(shù)產(chǎn)能占總產(chǎn)能的85%以上; 銅、鋁加工能力有較大改善。自主創(chuàng)新能力顯著增強，自主研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的350 kA、400 kA大型預(yù)焙電解槽技術(shù)處于世界鋁工業(yè)先進水平，并已輸出到國外; 高精度內(nèi)螺紋銅管、高檔鋁合金建筑型材及時速350 km高速列車用鋁材不僅滿足了國內(nèi)需求，已大量出口到發(fā)達國家和地區(qū)。國內(nèi)礦山新一輪找礦和境外礦產(chǎn)資源開發(fā)取得了突破性進展，現(xiàn)有9大礦區(qū)的邊部和深部找礦成效顯著，一批有實力的大型企業(yè)集團在海外資源開發(fā)和收購重組境外礦山企業(yè)方面邁出了實質(zhì)性步伐，有效增強了礦產(chǎn)資源的保障能力。2008年9月份以來，我國有色金屬工業(yè)受到了國際金融危機的嚴重沖擊，產(chǎn)品價格暴跌，市場需求萎縮，生產(chǎn)增幅大幅回落，企業(yè)利潤急劇下降，部分行業(yè)已出現(xiàn)虧損?？v觀整體形勢，我國有色金屬工業(yè)仍處在重要機遇期，挑戰(zhàn)和機遇并存，長期發(fā)展向好的趨勢沒有改變。今后一個時期，我國有色金屬工業(yè)發(fā)展以控制總量、淘汰落后、技術(shù)改造、企業(yè)重組、充分利用境內(nèi)外兩種資源，提高資源保障能力為重點，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級，促進有色金屬工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。實現(xiàn)有色金屬工業(yè)持續(xù)發(fā)展，必須依靠科技進步，關(guān)鍵在人才。為了全面提高勞動者素質(zhì)，培養(yǎng)一大批高水平的科技創(chuàng)新人才和高技能的技術(shù)工人，由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會牽頭，組織中南大學(xué)出版社及有關(guān)企業(yè)、科研院校數(shù)百名有經(jīng)驗的專家學(xué)者、工程技術(shù)人員，編寫了《中國有色金屬叢書》?！秴矔穬?nèi)容豐富，專業(yè)齊全，科學(xué)系統(tǒng)，實用性強，是一套好教材，也可作為企業(yè)管理人員和相關(guān)專業(yè)大學(xué)生的參考書。經(jīng)過編寫、編輯、出版人員的艱辛努力，《叢書》即將陸續(xù)與廣大讀者見面。相信它一定會為培養(yǎng)我國有色金屬行業(yè)高素質(zhì)人才，提高科技水平，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)振興發(fā)揮積極作用。

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