中国铝业青海分公司 张新奎

铸造的任务是获得尺寸、形状、内外部质量符合要求的铸锭。铸锭质量好坏的标志主要是内部质量，内部质量主要表现在3 个方面，一是铸锭结晶组织的细密程度，即晶粒的大小，晶粒结构的细化程度及局部组织的不均匀程度；二是铸锭内部的合金组元分布的均匀性；三是铸锭的致密度，即破坏铸锭连续性的缺陷和疏松、气孔、裂纹、夹渣等的有无程度。金属材料的晶粒度，对其自身的热处理特性、材料质量都有很大影响。均匀的细晶粒组织可以是显著提高材料的强度、延伸率和气密性，降低材料的热裂倾向，避免铸造时铸件表面开裂，从而提高铸造表面质量。因此，防止偏析，消除枝状晶，以获得很细的等轴晶粒组织是很有必要的。

目前，AI-5Ti-B 合金在国内外铝加工企业中使用最为广泛。但是20世纪80年代以来，国外趋向使用含硼量较低的中间合金。低硼含量的合金能减少TiB2的聚集，满足薄板或箔材的要求，还降低了添加成本。在变形铝合金薄板和挤压型材方面，对产品质量和金属清洁度的要求也越来越高，低硼含量的中间合金，在提高合金自身和被细化的产品的清洁度方面有积极作用。近年来，AI-5Ti-C 细化剂在生产实践中得到了大力推广，并取得了一定的成效。

一、影响合金晶粒度的因素

金属或合金液的温度、孕育剂和合金化、铸模的热学性质、振动能的引入等都是影响金属或合金晶粒度的主要因素。这些因素相互影响，在日常生产中，金属温度、铸模热学性质，均处于固定的工艺参数要求范围内，其变化不大。铸造厂引入ABB 电磁搅拌器，在搅拌的同时，也实现了引入振动能的功效，达到了细化晶粒的目的。采用上述处理手段可以起到一定的作用，但是采用适当的处理金属液的办法，使其从液态冷却凝固成微细粒组织是最为有效的方法，而变质处理和孕育处理就是两种行之有效的办法。

二、细化剂分类

钛（Ti）、锆（Zr）、硼（B）等难熔元素是铝及铝合金铸造过程中常用的细化剂，其中以钛用得最多，其加入量多控制在0.01%～0.05%。铝合金熔铸生产中，通常加入4 kg 重片块状的A1-Ti-B 添加剂和Φ9.0mm～Φ10mm 的杆料。杆料标准盘重180～450 kg。块料适于炉内处理，杆料用于炉外处理。

三、细化剂的用量及添加方法

1.细化剂的用量及计算方法。

（1）AL-Ti-B 丝的添加速度v。计算公式如下。

式（1）中，L为铸模长度，B为铸模宽度，S铸为铸造速度，Q为铸锭根数，ρ铝为原铝密度，Ti目为原铝钛成分目标设定值，Ti原为未加钛丝前原铝钛成分值，R为钛丝半径，ρ钛为钛丝钛成分值。板锭生产中AL-5Ti-1B 送丝速度设定参数见表1。

表1 板锭生产中AL-5Ti-1B 送丝速度设定参数

2.细化剂的添加方法。细化剂加入有3 种方法，一是用Ti和B 的化合物直接加入熔体与熔融铝发生反应；二是将块状中间合金加入炉内，如将A1-Ti、A1-Ti-B 等中间合金锭，投入炉内搅拌，可起到细化作用，但此法用量大，效果差；三是以Φ9 mm～Φ10 mm 的杆料，用喂料机连续加到炉外输送熔体的流槽中，此法细化剂加人均匀，用量少，效果好，可以通过变化喂料速度实现精确控制，与炉外连续净化装置配合使用，可实现熔铸生产的自动化。

A1-Ti-B 块料加入后必须进行彻底搅拌，加入后10～20 min开始铸造，铸造时间超过3 h 要重新搅拌，使沉淀或集聚的TiB2颗粒重新分散，发挥作用。块料加入量一般比杆料多1/3。因此，在炉子容量大、铸造时间长的条件下最好使用杆料，用喂料机连续加入。在使用A1-Ti-B 合金细化剂时，要避免与氧化物接触，以确保A1-Ti-B 起到细化作用。因此，杆料必须插入没有氧化物的干净铝液中。在青海铝业铸造厂铝扁锭生产线中，把A1-Ti-B 丝不断熔入到流槽流动的铝合金液体中，与铝合金液发生作用，生成外来的异质结晶核，从而实现细化晶粒的作用。经验表明，在铸造开始时，向分流槽尾部额外加入一定量的杆料，有助于整个铸造过程的顺利细化。

四、AL-Ti-C 细化剂的使用

新型细化剂AL-Ti-C 为低硼细化剂产品，铸造厂在使用过程中，加入该细化剂，使粗大针状的TiAl3变为细小块状。均匀分布的TiAl3可以有效防止TiC 化合物的松散聚集。受TiC化合物的非自发形核的机理影响，铸锭对Zr，Cr，V 和Mn 等元素“中毒”免疫，提高了产品的质量与性能和细化剂的细化效果，也大大提高了合金铸造成型及变形加工性能。