铝锭生产厂家

铝是一种银白色金属，在地壳中含量仅次于氧和硅排在第三位。铝的密度较小，仅为铁的34.61%、铜的30.33%，因此又被称作轻金属。铝是世界上产量和用量都仅次于钢铁的有色金属。铝的密度只有2.7103g/cm3，约为钢、铜或黄铜密度的1/3左右。

铝是一种银白色金属，在地壳中含量仅次于氧和硅排在第三位。铝的密度较铝锭小，仅为铁的34.61%、铜的30.33%，因此又被称作轻金属。铝是世界上产量和用量都仅次于钢铁的有色金属。铝的密度只有2.7103g/cm3[1]，约为钢、铜或黄铜密度的1/3左右。由于铝的材质轻，因此常用于制造汽车、火车、地铁、船舶、飞机、火箭、飞船等陆海空交通工具，以减轻自重增加装载量。铝在军工中也有广泛应用 。

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。

(1) 废铝料的备制 首先，对废铝进行初级分类，分级堆放，如纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、混合料等。对于废铝制品，应进行拆解，去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属件，再经清洗、破碎、磁选、烘干等工序制成废铝料。对于轻薄松散的片状废旧铝件，如汽车上的锁紧臂、速度齿轮轴套以及铝屑等，要用液压金属打包机打压成包。对于钢芯铝绞线，应先分离钢芯，然后将铝线绕成卷。

废铝的液化分离是今后回收金属铝的发展方向，它将废铝杂料的预处理与重新熔铸相结合，既缩短了工艺流程，又可以最大限度地避免空气污染，而且使得净金属的回收率大大提高。

装置中有一个允许气体微粒通过的过滤器，在液化层，铝沉淀于底部，废铝中附着的油漆等有机物在450℃以上分解成气体、焦油和固体炭，再通过分离器内部的氧化装置完全燃烧。废料通过旋转鼓搅拌，与仓中的溶解液混合，砂石等杂质分离到砂石分离区，被废料带出的溶解渡通过回收螺旋桨返回液化仓。

(2) 配料 根据废铝料的备制及质量状况，按照再生产品的技术要求，选用搭配并计算出各类料的用量。配料应考虑金属的氧化烧损程度，硅、镁的氧化烧损较其他合金元素要大，各种合金元素的烧损率应事先通过实验确定之。废铝料的物理规格及表面洁净度将直接影响到再生成品质量及金属实收率，除油不干净的废铝，最高将有 20 %的有效成分进入熔渣。

(3) 再生变形铝合金 用废铝合金可生产的变形铝合金有3003 、3105 、3004 、3005 、5050 等，其中主要是生产3105合金。为保证合金材料的化学成分符合技术要求及压力加工的工艺需要，必要时应配加一部分原生铝锭。

(4) 再生铸造铝合金废铝料只有一小部分再生为变形铝合金，约 1／4 再生成炼钢用的脱氧剂，大部分用于再生铸造用铝合金。

(4) 再生铸造铝合金 其工艺流程如图 1-19 所示。废铝料只有一小部分再生为变形铝合金，约 1／4 再生成炼钢用的脱氧剂，大部分用于再生铸造用铝合金。美、日等国广泛应用的压铸铝合金 A380 、 ADCl0 等基本上是用废铝再生的。

再生铝的主要设备是熔炼炉和精炼净化炉，一般采用燃油或燃气的专用静置炉。

一、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，目前主要有拜耳法、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。

铝电解生产可分为侧插阳极棒自焙槽、上插阳极棒自焙槽和预焙阳极槽三大类。自焙槽生产电解铝技术有装备简单、建设周期短、投资少的特点，但烟气无法处理，污染环境严重，机械化困难，劳动强度大，不易大型化，单槽产量低，等一些不易克服的缺点，是正在被淘汰的生产工艺。而目前世界上大部分国家及生产企业都在使用大型预焙槽，槽的电流强度达到了350KA以上，不仅自动化程度高，能耗低，单槽产量高，而且满足了环保法规的要求。

二、铝及铝产品分类

1、电解铝的生产过程：铝土矿→氧化铝→电解铝。

2、按照铝锭的主成份含量可以分成三类:高级纯铝（铝的含量99.93-99.999）、工业高纯铝（铝的含量99.85-99.90）、工业纯铝（铝的含量98.0-99.7）。

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http://www.ccal.cn 2007-3-9 15:58:09

(中国长城铝业公司研究设计院 河南 郑州 450041)

一．Al-Mg-Si系合金的基本特点：

6063铝合金的化学成份在GB/T5237-93标准中为0．2-0．6％的硅、0．45-0．9％的镁、铁的最高限量为0. 35％，其余杂质元素(Cu、Mn、Zr、Cr等)均小于0．1％。这个成份范围很宽，它还有很大选择余地。

6063铝合金是属铝-镁-硅系列可热处理强化型铝合金，在AL-Mg-Si组成的三元系中，没有三元化合物，只有两个二元化合物Mg2Si和Mg2Al3，以α(Al)-Mg2Si伪二元截面为分界，构成两个三元系，α(Al)-Mg2Si-(Si)和α(Al)-Mg2Si-Mg2Al3，如图一、田二所示：

在Al-Mg-Si系合金中，主要强化相是Mg2Si，合金在淬火时，固溶于基体中的Mg2Si越多，时效后的合金强度就越高，反之，则越低，如图2所示，在α(Al)-Mg2Si伪二元相图上，共晶温度为595℃，Mg2Si的最大溶解度是1．85％，在500℃时为1. 05％，由此可见，温度对Mg2Si在Al中的固溶度影响很大，淬火温度越高，时效后的强度越高，反之，淬火温度越低，时效后的强度就越低。有些铝型材厂生产的型材化学成份合格，强度却达不到要求，原因就是铝捧加热温度不够或外热内冷，造成型材淬火温度太低所致。

在Al-Mg-Si合金系列中，强化相Mg2Si的镁硅重量比为1．73，如果合金中有过剩的镁(即Mg：Si＞1. 73)，镁会降低Mg2Si在铝中的固溶度，从而降低Mg2Si在合金中的强化效果。如果合金中存在过剩的硅，即Mg：Si＜1．73，则硅对Mg2Si在铝中的固溶度没有影响，由此可见，要得到较高强度的合金，必须Mg：Si＜1．73。

二．合金成份的选择

1．合金元素含量的选择

6063合金成份有一个很宽的范围，具体成份除了要考虑机械性能、加工性能外，还要考虑表面处理性能，即型材如何进行表面处理和要得到什么样的表面。例如，要生产磨砂料，Mg/Si应小一些为好，一般选择在Mg/Si=1-1．3范围，这是因为有较多相对过剩的Si，有利于型材得到砂状表面；若生产光亮材、着色材和电泳涂漆材，Mg/Si在1．5-1．7范围为好，这是因为有较少过剩硅，型材抗蚀性好，容易得到光亮的表面。

另外，铝型材的挤压温度一般选在480℃左右，因此，合金元素镁硅总量应在1．0％左右，因为在500℃时，Mg2Si在铝中的固溶度只有1．05％，过高的合金元素含量会导致在淬火时Mg2Si不能全部溶入基体，有较多的末溶解Mg2Si相，这些Mg2Si相对合金的强度没有多少作用，反而会影响型材表面处理性能，给型材的氧化、着色(或涂漆)造成麻烦。

2．杂质元素的影响

①铁，铁是铝合金中的主要杂质元素，在6063合金中，国家标准中规定不大于0．35，如果生产中用一级工业铝锭，一般铁含量可控制在0．25以下，但如果为了降低生产成本，大量使用回收废铝或等外铝，铁就根容易超标。Fe在铝中的存在形态有两种，一种是针状(或称片状)结构的β相(Al9Fe2Si2)，一种为粒状结构的α相(Al12Fe3Si)，不同的相结构，对铝合金有不同的影响，片状结构的β相要比粒状结构α相破坏性大的多，β相可使铝型材表面粗糙、机械性能、抗蚀性能变差，氧化后的型材表面发青，光泽下降，着色后得不到纯正色调，因此，铁含量必须加以控制。

为了减少铁的有害影响可采取如下措施。

a)熔炼、铸造用所有工具在使用前涂涮涂料，尽可能减少铁溶人铝液。

b)细化晶粒，使铁相变细，变小，减少其有害作用。

c)加入适量的锶，使β相转变成α相，减少其有害作用。

d)对废杂料细心挑选，尽可能的减少铁丝、铁钉、铁屑等杂物进入熔铝炉造成铁含量升高。

②其它杂质元素

其它杂质元素在电解铝锭中都很少，远远低于国家标准，在使用回收废杂铝时就可能超过标准；在生产中，不但要控制每个元素不能超标，而且要控制杂质元素总量也不能超标，当单个元素含量不超标，但总量超标时，这些杂质元素同样对型材质量有很大影响。特别需要提出强调的是，实践证明，锌含量到0．05时(国标中不大于0．1)型材氧化后表面就出现白色斑点，因此锌含量要控制到0．05以下。

三．6063铝合金的熔炼

1．控制好熔炼温度

铝合金熔炼是生产优质铸棒的最重要工艺环节之一，若工艺控制不当，会在铸捧中产生夹渣、气孔，晶粒粗大，羽毛晶等多种铸造缺陷，因此必须严加控制。

6063铝合金的熔炼温度控制在750-760℃之间为佳，过低会增大夹渣的产生，过高会增大吸氢、氧化、氮化烧损。研究表明，铝液中氢气的溶解度在760℃以上急剧上升，当热减少吸氢的途径还有许多，如烘干溶炼炉和熔炼工具，防止使用熔剂受潮变质等。但熔炼温度是最敏感因素之一，过离的熔炼温度不但浪费能源，增加成本，而且是造成气孔，晶粒粗大，羽毛晶等缺陷的直接成因。

2．选用优良的熔剂和适当的精炼工艺

熔剂是铝合金熔炼中使用的重要辅助材料，目前市场上所售熔剂中主要成份为氯化物，氟化物，其中氯化物吸水性强，容易受潮，因此，熔剂的生产中必须烘干所用原料，彻底除去水份，包装要密封，运输、保管中要防止破损，还要注意生产日期，如保管日期过长，同样会发生吸潮现象，在6063铝合金的熔炼中，使用的除渣剂、精炼剂、覆盖剂等熔剂如果吸潮，都会使铝液产生不同程度的吸氢。

选择好的精炼剂，选择合适的精练工艺也是非常重要的，目前6063铝合金的精炼绝大多数采用喷粉精炼，这种精炼方法能使精炼剂与铝液充分接触，可使精炼剂发挥最大效能。虽然这个特点是显而易见的，但是精炼工艺也必须注意，否则得不到应有效果，喷粉精炼中所用氮气压力以小为好，能满足吹出粉剂为佳，精炼中如果使用的氮气不是高纯氯(99．99％N2)，吹入铝液的氮气越多，氟气中的水份使铝液产生的氧化和吸氢越多。另外，氟气压力高，侣液产生的翻卷波浪大，增大产生氧化夹渣的可能性。如果精炼中使用的是高纯氮，精炼压力大，产生的气泡大，大气泡在铝液中的浮力大，气泡迅速上浮，在铝液中的停留时间短，除氢效果并不好，浪费氮气，增加成本。因此氮气应少用，精炼剂应多用，多用精炼剂只有好处，没有坏处。喷粉精炼的工艺要点是用尽可能少的气体，喷进铝液尽可能多的精炼剂。

3．晶粒细化

晶粒细化是铝合金熔铸中晕重要的工艺之一，也是解决气孔、晶粒粗大、光亮晶、羽毛晶、裂纹等铸造缺陷的最有效措施之一。在合金铸造中，均是非平衡结晶，所有的杂质元素(当然也包括合金元素)绝大部分集中分布在晶界，晶粒越小，晶界面积就越大，杂质元素(或合金元素)的均匀度就越高。对杂质元素而言，均匀度高，可减少它的有害作用，甚至将少量杂质元素的有害变为有益；对合金元素面言，均匀度高，可发挥合金元素更大的合金化艘能，达到充分利用资源的目的。

细化晶粒、增大晶界面积、增大元素均匀度的作用可通过下面的计算加以说明。

假设金属块1与2有同样的体积V，均由立方体晶粒构成，金属块1的晶粒边长为2a，2的边长为a，那么金属块1的晶界面积为：

金属块2的晶界面积为：

金属块2的晶界面积是金属块1的2倍。

由此可见合金晶粒直径减小一倍，晶界面积就要增大—倍，晶界单位面积上的杂质元素将减少一倍。

在6063铝合金的生产中，对磨砂料来说，由于要通过腐蚀使型材产生均匀砂面，那么合金元素及杂质元素的均匀分布就显得尤为重要。晶粒越细，合金元素(杂质元素)的分布越均匀，腐蚀后得到的砂面就越均匀。

四．6063铝合金的浇铸

1．选择合理的浇铸温度

合理的浇铸温度也是生产出优质铝棒的重要因素，温度过低，易产生夹渣、针孔等铸造缺陷。温度过高，易产生晶粒粗大、羽毛晶等铸造缺陷。

做了晶粒细化处理后的6063铝合金液，铸造温度可适当提高，一般可控制在720-740℃之间，这是因为：①铝液经晶粒细化处理后变粘，容易凝固结晶。②铝棒在铸造中结晶前沿有一个液固两相过度带，较高的铸造温度有较窄的过度带，过度带窄有利于结晶前沿排出的气体逸出，当然温度不可过高，过高的铸造温度会缩短晶粒细化剂的有效时间，使晶粒变得相对较大。

2．有条件时，充分预热，烘干流槽、分流盘等浇铸系统，防止水分与铝液反应造成吸氢。

3．铸造中，尽可能的避免铝液的紊流和翻卷，不要轻易用工具搅动流槽及分流盘中的铝液，让铝液在表面氧化膜的保护下平稳流人结晶器结晶，这是因为工具搅动铝液和液流翻卷都会使铝液表面氧化膜破裂，造成新的氧化，同时将氧化膜卷入铝液。经研究表明，氧化膜有极强的吸附能力，它含有2％的水份，当氧化膜卷入铝液后，氧化膜中的水份与铝液反应，造成吸氢和夹渣。

4．对铝液进行过滤，过滤是除去铝液中非金属夹渣最有效的方法，在6063铝合金的铸造中，一般用多层玻璃丝布过滤或陶瓷过滤板过滤，无论是采取何种过滤方法，为了保证铝液能正常的过滤，铝液在过滤前应除去表面浮渣，因为表面浮渣易堵塞过滤材料的过滤网孔，使过滤不能正常进行，除去铝液表面浮渣的最简单方法是在流槽中设置一挡渣板，使铝液在过滤前除去浮渣。

五．6063铝合金的均化处理

1．非平衡结晶

如图三所示，是由A、B两种元素构成的二元相图的一部分，成份为F的合金凝固结晶，当温度下降到T1时，固相平衡成份应为G，实际成份为G’，这是因为在铸造生产中，冷却凝固速度快，合金元素的扩散速度小于结晶速度，即固相成份不是按CD变化，而是按CD’变化，从而产生了晶粒内化学成份的不平衡现象，造成了非平衡结晶。

2．非平衡结晶产生的问题

铸造生产出的铝合金棒其内部组织存在两方面的问题：①晶粒间存在铸造应力；②非平衡结晶引起的晶粒内化学成份的不平衡。由于这两个问题的存在，会使挤压变得困难，同时，挤压出的产品在机械性能、表面处理性能方面都有所下降。因此，铝棒在挤压前必须进行均匀化处理，消除铸造应力和晶粒内化学成份不平衡。

3．均匀化处理

均匀化处理就是铝棒在高温(低于过烧温度)下通过保温，消除铸造应力和晶粒内化学成份不平衡的热处理。Al-Mg-Si系列的合金过烧温度应该是595℃，但由于杂质元素的存在，实际的6063铝合金不是三元系，而是一个多元系，因此，实际的过烧温度要比595℃低一些，6063铝合金的均匀化温度可选在530-550℃之间，温度高，可缩短保温时间，节约能源，提高炉子的生产率。

4．晶粒大小对均匀化处理的影响

由于固体原子之间的结合力很大，均匀化处理是在高温下合金元素从晶界(或边沿)扩散到晶内的过程，这个过程是很慢的。容易理解，粗大晶粒的均化时间要比细晶粒的均匀化时间长得多，因而晶粒越细，均匀化时间就越短。

5．均匀化处理的节能措施

均匀化处理需要在高温下通过较长时间保温，对能源需求大，处理成本高，因此，目前绝大多数型材厂对铝棒未进行均匀化处理。其最重要的原因就是均匀化处理需要较高成本所致。降低均匀化处理成本的主要措施有：

①细化晶粒

细化晶粒可有效的缩短保温时间，晶粒越细越好。

②加长铝棒加热炉，按均匀化和挤压温度分段控制，满足不同工艺要求。这一工艺主要好处是：

a)不增加均匀化处理炉。

b)充分利用铝捧均匀化后的热能，避免挤压时再次加热铝棒。

c)铝捧加热保温时间长，内外温度均匀，有利于挤压和随后的热处理。

综上所述，生产出优质6063铝合金铸棒，首先是根据生产的型材选择合理的成分，其次是严格控制熔炼温度、浇铸温度，做好晶粒细化处理、合金液的精炼、过滤等工艺措施，细心操作，避免氧化膜的破裂与卷入。最后，对铝棒进行均匀化处理，这样就可生产出优质铝棒，为生产优质型材提供一个可靠的物质基础。

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需要大型设备,不是一般人能涉足的.

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。下面主要分析在近期市场价格下，上述三种

物质所耗用的成本：

1．氧化铝成本

一般来讲，每生产一吨铝锭需耗费2吨氧化铝，随着越来越多的生产厂家采用

先进技术和加强技术改造，目前大多数厂家生产一吨铝锭耗费氧化铝约在1。93吨

～1。98吨之间，虽然这一比例随着各个厂家的努力还会有下降的趋势，但下降的

幅度会很小，我们可理解为常量。这样，氧化铝的价格变化就决定了这方面的成本

。目前，氧化铝的市场价格维持在2100元上下，我们取每生产一吨铝锭耗费1。95

吨铝锭为常数，可以计算出目前氧化铝所耗的费用为4100元左右。

2．电费成本　

　这一部分的成本涉及到两个变量，一个是每一度电的电价高低；另外一个变量

为每生产出一吨铝锭所耗费的电量的多少。电解铝行业耗电量很大，由于生产技术

装备水平的差异，各生产企业每生产一吨铝锭所耗费的电量差异较大，目前国内大

体在14000kwh－16000kwh之间，我们取大多数厂家耗电量的中间值15000kwh，而近

两年国内电解铝生产厂家的平均电价为0。34元左右，则每吨铝锭的电费成本为51

00元左右。

3．阳极碳块（阳极糊）成本

目前世界上的电解槽的槽型分为自焙槽和预焙槽。相对应地，自焙槽所用的碳

素阳极称为阳极糊，预焙槽所用的碳素阳极称为阳极碳块，由于阳极碳块要先经过

焙烧，多了些工序，因此阳极碳块的价格相对较高。目前，一吨阳极糊的市场价格

在1400元左右，而一吨阳极碳块的价格则在3000元左右，每生产一吨铝锭自焙槽耗

阳极糊0。54吨，预焙槽耗碳块0。6吨，据此得出一吨铝锭所耗费的阳极糊成本为

770元，阳极碳块为1800元，我们取两者的平均值，这方面的成本为1280元。

综上所述，我们可得出目前国内每生产一吨铝锭所耗费的社会平均原材料成本

为250（氟化盐等）＋4100（氧化铝成本）＋5100（电费成本）＋1280（阳极糊成

本）=10730元。这仅仅是制造成本当中最基本的直接材料费用，而一个企业要维持

简单的社会再生产必须得支付企业人员的工资、管理费用、财务费用和销售费用、

摊销机器厂房折旧费用、银行贷款利息及税金等，这些都应该计入企业的生产成本

。目前国内企业这方面的成本占整个铝锭生产成本的20％左右，按近期铝锭市场价

格13400元/吨计算，这方面的成本应该在2680左右。

铝合金锭的竞争优势：原料保障，成本控制，产品价格，应用市场，技术装备。用回收的废铝生产铝合金比用原铝生产具有显著的经济优势，由于再生铝的纯度达不到高纯铝的标准，再生铝较难应用到精深加工下游应用中（铝箔、特种变形合金等）。

铝合金的用处

因为铝的材质较轻，因而铝锭广泛应用于建筑、电力、包装、交通运输和日用消费品等多个职业，能够用于出产铝板带箔、铝合金、防蚀用的包装资料，还可用于化学工业的铝合金、器皿、电缆、导电机体、中心合金、装修资料、日用百货等。

再生铝是指至少经过一次熔铸或加工并经回收和处理所获得的金属铝，再生铝一般以铝合金的形式存在，由于铝金属的抗腐蚀性强，除某些铝制的化工容器和装置外，铝在使用期间几乎不被腐蚀，损失极少，可以多次重复循环利用，因此，铝具有很强的可回收性。