1、简介

　　铝锭

　　工业用铝锭

　　在我们日常工业上的原料叫铝锭，按国家标准（GB/T 1196-2008）应叫“重熔用铝锭”，不过大家叫惯了“铝锭”。它是用氧化铝-冰晶石通过电解法生产出来的。铝锭进入工业应用之后有两大类：铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝及铝合金是以铸造方法生产铝的铸件；变形铝及铝合金是以压力加工方法生产铝的加工产品：板、带、箔、管、棒、型、线和锻件。按照国家标准“重熔用铝锭按化学成分分为8个牌号，分别是Al99.90、Al99.85、Al99.70、Al99.60、Al99.50、Al99.00、Al99.7E、Al99.6E”（注：Al之后的数字是铝含量）。有人叫的“A00”铝，实际上是含铝为99.7%纯度的铝，在伦敦市场上叫“标准铝”。大家都知道我国在五十年代技术标准都来自前苏联，“A00”是苏联国家标准中的俄文牌号，“A”是俄文字母，而不是英文“A”字，也不是汉语拼音字母的“A”和国际接轨的话，称“标准铝”更为确切。标准铝就是含99.7%铝的铝锭，在伦敦市场上注册的就是它。

　　2、分类概况

　　铝锭按成分不同分重熔用铝锭、高纯铝锭和铝合金锭三种；按形状和尺寸又可分为条锭、圆锭、板锭、T形锭等几种。

 

　　几种常见铝锭

　　重熔用铝锭--15kg，20kg（≤99．80%Al）：

　　T形铝锭--500kg，1000kg（≤99．80%Al）：

　　高纯铝锭--l0kg，15kg（99．90%～99．999%Al）；

　　铝合金锭--10kg，15kg（Al--Si，Al--Cu，Al--Mg）；

　  板锭--500～1000kg（制板用）；

　　圆 锭--30～60kg（拉丝用）。

　　3、标识规定

　　重熔用铝锭 GB/T1196—2008 代替GB/T1196—2002、GB12768—1991、GB/T8644—2000

　　本标准修改采用了ISO115:2003《重熔用铝锭 等级和成分》，并根据ISO115：2003重新起草。

　　为了方便比较，在资料性附录A中列出了本标准章条和对应的国际标准章条的对照一览表。

  　本标准采用ISO115:2003时进行了修改。这些技术差异用垂直单线标识在它们所涉及的条款的页边空白处。主要技术差异如下：

　　——未采用ISO115:2003表1中的精铝锭牌号和表2中的系列牌号；

　　——增加了Al99.90、 Al99.85、 Al99.60、Al99.50、Al99.00牌号；

　　——增加了包装用钢带的具体要求；

　　——删除了ISO115:2003中的规范性附录A。

　　本标准代替GB/T1196—2002《重熔用铝锭》、GB12768—1991《重熔用电工铝锭》、GB/T8644—2000《重熔用精铝锭》。

　　本标准与GB/T1196—2002、GB12768—1991及GB/T8644—2000相比，主要变化如下：

　　——将GB/T1196—2002及GB12768—1991的牌号进行整合；

　　——将有关重熔用精铝锭牌号纳入YS/T665—2008之中；

　　——删去GB/T1196—2002中的Al99.70牌号及GB12768—1991中的Al99.65E牌号；

　　——增加Al99.6E牌号，将原Al99.70A牌号中的“A”字样取消，其他牌号不变；

　　——对GB12768—1991中Al99.7E中Si、Cu进行了调整，并增加了Mg、Zn、Mn三个杂质元素；

　　——对重金属元素Cd、Pb、As重新进行了规定，并增加了对Hg的要求；

　　——对Al99.7E、Al99.6E中的B、Cr及Mn+Ti+Cr+V重新进行了规定；

　　——对产品的标识重新进行了规定。

　　4、产地分布

　　华东地区

　　江苏、浙江、上海、安徽、福建、江西、山东

　　华北地区

　　北京、天津、河北、山西、内蒙

　　中南地区

　　河南、湖北、湖南、广东、广西

　　西南地区

　　重庆、四川、贵州、云南、西藏

　　东北地区

　　辽宁、黑龙江、吉林

　　西北地区

　　陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆

　　5、生产流程

　　铝锭的生产是由铝土矿开采、氧化铝生产、铝的电解等生产环节所构成。

　　先采出铝土矿，经水洗、磨细等流程生产出铝矿粉，再经焙烧等四道复杂工艺得到氧化铝，生产氧化铝的铝土矿主要有三种类型：三水铝石、一水硬铝石、一水软铝石。

　　在已探明的铝土矿全球储量中，92%是风化红土型铝土矿，属三水铝石型，这些铝土矿的特点是低硅、高铁、高铝硅比，集中分布在非洲西部、大洋洲和中南美洲。其余的8%是沉积型铝土矿，属一水软铝石和一水硬铝石型，中低品位，主要分布在希腊、前南斯拉夫及匈牙利等地。

　　由于三种铝土矿的特点不同，各氧化铝生产企业在生产上采取了不同的生产工艺，主要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜尔－烧结联合法三种。通常高品位铝土矿采用拜耳法生产，中低品位铝土矿采用联合法或烧结法生产。拜尔法由于其流程简单，能耗低，已成为了当前氧化铝生产中应用最为主要的一种方法，产量约占全球氧化铝生产总量的95%左右。

　　氧化铝在强电流的作用下，电解出铝金属，这道流程就叫电解铝；

　　6、工艺说明

　　铝锭铸造工艺均采用铝液注入模具中，代冷却成铸坯后取出后，注入过程是产品好坏的关键步骤。铸造过程也即为由液态铝结晶成固态铝的物理过程。铸造铝锭工艺流程大致如下：

　　出铝—扒渣—检斤—配料—装炉—精练—浇铸—重熔用铝锭—成品检查—成品检斤—入库

　　出铝—扒渣—检斤—配料—装炉—精练—浇铸—合金锭—铸造合金锭—成品检查—成品检斤—入库

　　常用的浇铸方式分为连续浇铸和竖式半连续浇铸

　　连续浇铸

　　连续浇铸可分为混合炉浇铸和外铸两种方式。均使用连续铸造机。混合炉浇铸是将铝液装入混合炉后，由混合炉进行浇铸，主要用于生产重熔用铝锭和铸造合金。外铸是由抬包直接向铸造机浇铸，主要是在铸造设备不能满足生产，或来料质量太差不能直接入炉的情况下使用。由于无外加热源，所以要求抬包具有一定的温度，一般夏季在690～740℃，冬季在700～760℃，以保证铝锭获得较好的外观。

　　混合炉浇铸，首先要经过配料，然后倒人混合炉中，搅拌均匀，再加入熔剂进行精炼。浇铸合金锭必须澄清30min以上，澄清后扒渣即可浇铸。浇铸时，混合炉的炉眼对准铸造机的第二、第三个铸模，这样可保证液流发生变化和换模时有一定的机动性。炉眼和铸造机用流槽联接，流槽短一些较好，这样可以减少铝的氧化，避免造成涡旋和飞溅，铸造机停用48h以上时，重新启动前，要将铸模预热4h。铝液经流槽流入铸模中，用铁铲将铝液表面的氧化膜除去，称为扒渣。流满一模后，将流槽移向下一个铸模，铸造机是连续前进的。铸模依次前进，铝液逐渐冷却，到达铸造机中部时铝液已经凝固成铝锭，由打印机打上熔炼号。当铝锭到达铸造机顶端时，已经完全凝固成铝锭，此时铸模翻转，铝锭脱模而出，落在自动接锭小车上，由堆垛机自动堆垛、打捆即成为成品铝锭。铸造机由喷水冷却，但必须在铸造机开动转满一圈后方可给水。每吨铝液大约消耗8-10t水，夏季还需附吹风进行表面冷却。铸锭属于平模浇铸，铝液的凝固方向是自下而上的，上部中间最后凝固，留下一条沟形缩陷。铝锭各部位的凝固时间和条件不尽相同，因而其化学成分也将各异，但其整体上是符合标准的。

　　重熔用铝锭常见的缺陷有：①气孔。主要是由于浇铸温度过高，铝液中含气较多，铝锭表面气孔(针孔)多，表面发暗，严重时产生热裂纹。②夹渣。主要是由于一是打渣不净，造成表面夹渣；二是铝液温度过低，造成内部夹渣。③波纹和飞边。主要是操作不精细，铝锭做的太大，或者是浇铸机运行不平稳造成。④裂纹。冷裂纹主要是浇铸温度过低，致使铝锭结晶不致密，造成疏松甚而裂纹。热裂纹则由浇铸温度偏高引起。⑤成分偏析。主要是铸造合金时搅拌不均匀引起的。

　　竖式半连续铸造

　　竖式半连续铸造主要用于铝线锭、板锭以及供加工型材用的各种变形合金的生产。铝液经配料后倒入混合炉，由于电线的特殊要求，铸造前需加入中间合盘Al-B脱出铝液中的钛、钒(线锭)；板锭需加入Al-Ti--B合金(Ti5%B1%)进行细化处理。使表面组织细密化。高镁合金加2#精炼剂，用量5%，搅拌均匀，静置30min后扒去浮渣，即可浇铸。浇铸前先将铸造机底盘升起，用压缩空气吹净底盘上的水分。再把底盘上升入结晶器内，往结晶器内壁涂抹一层润滑油，向水套内放些冷却水，将干燥预热过的分配盘、自动调节塞和流槽放好，使分配盘每个口位于结晶器的中心。浇铸开始时，用手压住自动调节塞，堵住流嘴，切开混合炉炉眼，让铝液经流槽流入分配盘，待铝液在分配盘内达到2/5时，放开自动调节塞，使铝液流进结晶器中，铝液即在底盘上冷却。当铝液在结晶器内达到30mm高时即可下降底盘，并开始送冷却水，自动调节塞控制铝液均衡地流入结晶器中，并保持结晶器内的铝液高度不变。对铝液表面的浮渣和氧化膜要及时清除。铝锭长度约为6m时，堵住炉眼，取走分配盘，待铝液全部凝固后停止送水，移走水套，用单轨吊车将铸成的铝锭取出，在锯床上按要求的尺寸锯断，然后准备下一次浇铸。

　　浇铸时，混合炉中铝液温度保持在690～7l0℃，分配盘中的铝液温度保持在685-690℃，铸造速度为190～21Omm/min，冷却水压为0.147～0.196MPa。铸造速度与截面为正方形的线锭成比例关系：VD=K

　　式中 V为铸造速度，mm/min或m/h；D为锭截面边长，mm或m；K为常值，m2/h，一般为1.2～1.5。

　　竖式半连续铸造是顺序结晶法，铝液进入铸孔后，开始在底盘上及结晶器内壁上结晶，由于中心与边部冷却条件不同，因此结晶形成中间低、周边高的形式。底盘以不变速度下降。同时上部不断注入铝液，这样在固体铝与液体铝之间有一个半凝固区．由于铝液在冷凝时要收缩，加上结晶器内壁有一层润滑油，随着底盘的下降，凝固的铝退出结晶器，在结晶器下部还有一圈冷却水眼，冷却水可以喷到已脱出的铝锭表面，为二次冷却，一直到整根线锭铸完为止。

　　顺序结晶可以建立比较满意的凝固条件，对于结晶的粒度、机械性能和电导率都较有利。比种铸锭其高度方向上没有机械性能上的差别，偏析也较小，冷却速度较快，可以获得很细的结晶组织。

　　铝线锭表面应平整光滑，无夹渣、裂纹、气孔等，表面裂纹长度不大于1．5mm，表面的渣子和棱部皱纹裂痕深度不许超过2mm，断面不应有裂纹、气孔和夹渣，小于lmm的夹渣不多于5处。

　　铝线锭的缺陷主要有：①裂纹。产生的原因是铝液温度过高，速度过快，增加了残余应力；铝液中含硅大于0.8%，生成铝硅同熔体，再生成一定的游离硅，增加了金属的热裂性：或冷却水量不足。在结晶器表面粗糙或没有使用润滑油时，锭的表面和角部也会产生裂纹。②夹渣。铝线锭表面夹渣是由于铝液波动、铝液表面的氧化膜破裂、表面的浮渣进入铸锭的侧面造成。有时润滑油也可带入一些夹渣。内部夹渣是由于铝液温度过低、粘度较大、渣子不能及时浮起或浇铸时铝液面频繁变动造成。③冷隔。形成冷隔主要是由于结晶器内铝液水平波动过大，浇铸温度偏低，铸锭速度过慢或铸造机震动、下降不均而引起的④气孔。这里所说的气孔是指直径小于1mm的小气孔。其产生的原因是浇铸温度过高，冷凝过快，使铝液中所含气体不能及时逸出，凝固后聚集成小气泡留在铸锭中形成气孔。⑤表面粗糙。由于结晶器内壁不光滑，润滑效果不好，严重时形成晶体表面的铝瘤。或由于铁硅比太大，冷却不均产生的偏析现象。⑥漏铝和重析。主要是操作问题，严重的也造成瘤晶。

　　7、物耗成本

　　生产成本是指企业生产出一定数量的某种商品所支出的物质资料和劳动报酬的总和，即商品价值构成中的C+V部分。我们先来分析一下铝锭的物耗成本：

　　电解铝的冶炼厂家生产铝锭所耗费的物质资料主要有三种：1、氧化铝；2、电费成本；3、阳极糊（阳极碳块）。另外还有氟化盐等，但他们所占成本较小，一般每生产一吨铝锭只耗用200～300元。