Abstract:This article is the second part of the full text. It mainly introduces the preparation before hot rolling of the slab for aluminum alloy plate which includes: homogeneous annealing of the slab,saw cutting and surface treatment of the slab, heating of the slab. Theprocess system and matters needing attention for each process are introduced svstematically.

Key words:homogenizing annealing; saw-cutting of slab; surface scalping; slab heating

1.2扁錠的均勻化退火

1.2.1 鑄態(tài)鋁合金的組織和性能特征

在工業(yè)生產條件下，由于鑄造時冷卻速度較快，合金凝固時的冷卻速率為0.1℃/s - lOO℃/s，凝固后的鑄態(tài)組織通常偏離平衡狀態(tài)的。

在直接水冷半連續(xù)鑄造條件下生產的鋁合金錠，由于強烈的冷卻作用引起濃度過冷和溫度過冷，使凝固后的鑄態(tài)組織主要有以下特點。

1)晶界和枝晶界存在非平衡結晶。可溶相在基體中的最大同溶度發(fā)生偏移。凝固結晶時合金受溶質再分配的影響，在晶界和枝晶上有一定數(shù)量的非平衡共晶組織。冷卻速度越大，非平衡結晶程度越嚴重，在晶界和枝晶界上這種非平衡結晶組織的數(shù)量越多。

2)存在著枝晶偏析�；w固溶體成分不均勻，晶內偏析，組織上呈樹枝狀。枝晶偏析的形成和非平衡共晶的形成相似。由于溶質元素來不及析出，在晶粒內部造成成分不均勻現(xiàn)象，即枝晶偏析。枝晶內合金元素偏析的方向與合金的相圖類型有關。在共晶型合金中，枝晶中心的元素含量低，從中心至邊緣逐漸增多。

3)枝晶內存在著過飽和固溶體。高溫形成的不均勻固溶體，其濃度高的部分在冷卻時來不及充分擴散，因而可能處于過飽和狀態(tài)。合金元素在鋁中的溶解度隨溫度的升高而增加，液固態(tài)溶解度相差很大，在鑄造過程中，當合金由液態(tài)向固態(tài)轉變時，冷卻速度很大，在熔體中處于溶解狀態(tài)的合金元素，以及難溶合金元素Mn、Cr、Ti、Zr等，由于來不及析出而形成該元素的過飽和固溶體。冷卻速度越大，合金元素含量越高，固溶體過飽和程度越嚴重。

鑄態(tài)合金性能的主要特征：

1)晶界和枝晶界存在非平衡脆性結晶相，合金塑性降低，特別在枝晶網胞邊緣生成連續(xù)的粗大脆性化合物網狀殼層時，合金的塑性將急劇下降，加工性能變壞。

2)枝晶偏析使枝晶網胞心部與邊部化學成分不同，可形成濃差微電池。因此降低材料的電化學腐蝕抗力。固溶體中出現(xiàn)的非平衡過剩相一般也降低耐蝕性。

3)鑄錠進行軋制及擠壓時，具有不同化學成分的各顯微區(qū)域被拉長并形成帶狀組織。這種組織可促使成品產生各向異性和增加晶間斷裂（“層狀斷口”）傾向。粗大的枝晶組織和化合物會在后續(xù)的加工過程中形成帶狀組織，也嚴重影響合金性能。

4)同相線溫度下移，產生大量非平衡低熔點共晶組織，使工藝過程的一些參數(shù)難以掌握。例如，在壓力加工前的加熱及熱處理時局部區(qū)域會過早地熔化。也就是說，加熱稍有不慎，就會過燒。

5)鑄態(tài)合金的組織是亞穩(wěn)定的，并且鑄錠內部存在很大的內應力。

塑性是衡量鑄錠質量的重要標志之一。為保證良好的塑性，除了應防止鑄錠中的一些缺陷外，顯然不希望鑄錠的組織處于非平衡狀態(tài)。此外，考慮到鑄造組織對半成品及制品性能的遺傳影響，也應采取措施盡可能消除鑄錠組織的成分不均勻現(xiàn)象。

產生非平衡結晶狀態(tài)是結晶時擴散過程受阻，這種狀態(tài)在熱力學上是亞穩(wěn)定的，有自動向平衡狀態(tài)轉化的趨勢。若將其加熱至一定溫度，提高原子擴散能力，就可較快完成由非平衡向平衡狀態(tài)的轉化過程。這種專門的熱處理稱為均勻化退火或擴散退火。

均勻化退火的主要目的是為了減少和消除晶內偏析，以及沿晶界分布的非平衡共晶相和其他非平衡相，促進Mn、Cr、Ti、Zr等元素過飽和固溶體分解，并使過剩相球化，從而顯著提高合金的塑性以及組織和化學穩(wěn)定性。在生產中，均勻化退火工序的首要目的在于提高合金鑄錠的變形性能，以利于隨后的熱、冷壓力加工過程。

1.2.2 均勻化退火過程及組織性能的變化

1)均勻化退火過程。均勻化退火又稱組織均勻化，或均火。其實質是鑄錠在高溫加熱條件下，通過相的溶解和原子的擴散來實現(xiàn)均勻化。所謂擴散就是原子在金屬及合金中依靠熱振動而進行的遷移運動。擴散分為均質擴散和異質擴散，均質擴散是在純金屬中發(fā)生的同種原子間的擴散運動，又稱自擴散。異質擴散則是溶質原子在合金溶劑中的擴散運動�？瘴贿w移是原子在金屬及合金中的主要擴散方式，因為原子通過空位遷移而進行擴散所需的能量最小。圖25為空位遷移機構示意圖。

均勻化退火時，原子的擴散主要是在晶內進行的，使晶粒內部化學成分不均勻的部分通過擴散而逐步達到均勻。由于均勻化退火是在不平衡的固相線或共晶點以下的溫度進行，分布在鑄錠中各晶粒間界上的不溶相和非金屬夾雜物不能通過溶解和擴散過程來消除，它妨礙了晶粒間的擴散和晶粒的聚集，因此，均勻化不能使合金基體的晶粒和形狀發(fā)生明顯的改變。均勻化退火只能減小或消除晶內偏析，而對區(qū)域偏析影響很小。

2)組織變化。在鑄錠均勻化退火過程中，除了原子在晶內擴散外，還伴隨著組織的變化。主要的組織變化是枝晶偏析的消除和非平衡相的溶解。對于非平衡狀態(tài)下仍為單相的合金，均勻化退火所發(fā)生的主要過程為固溶體晶粒內成分均勻化。當合金中有非平衡亞穩(wěn)定相時，則上述兩個主要過程均會發(fā)生。圖26為2124鋁合金鑄錠均勻化退火前后的顯微組織和主要合金元素的線掃描分析結果。由圖26可見，鑄態(tài)合金的主要元素Cu、Mg、Mn在合金內分布不均勻，尤其是在晶界上存在明顯的富集現(xiàn)象，其中Cu的偏析程度最大，Mg的次之，Mn的最小，鑄錠均勻化處理后合金元素擴散，枝晶偏析消除，從晶界至晶內的分布也趨于平穩(wěn)，枝晶網胞及晶界上網狀化合物大部分溶解，晶界仍存在少量元素分布偏聚現(xiàn)象。

通常，在非平衡過剩相溶解后，網溶體內成分仍為不均勻的，還需保溫一定時間才能使固溶體內成分充分均勻化。試驗指出，鋁合金的固溶體成分充分均勻化的時間僅稍長于非平衡相完全溶解的時間，故多數(shù)情況下可用非平衡相完全溶解的時間來估計均勻化完成的時間，而非平衡相完全溶解的時間可以通過DSC分析或顯微鏡觀察確定。

應該指出，均勻化退火只能消除或減小晶內偏析，而對區(qū)域偏析的影響極微弱。

除上述主要的組織變化外，均勻退火時還可能發(fā)生下列組織變化：

A．過飽和同溶體的分解。在結晶時的快冷條件下，某些元素所形成的相來不及從固溶體中析出而呈過飽和狀態(tài)，并且在均勻化退火溫度下，其固溶度仍然較小時，則這些相在均勻化退火的加熱和保溫階段就會從固溶體中析出。例如，大多數(shù)鋁合金中含有Mn，某些合金含有Zr和Cr。在快速結晶（半連續(xù)鑄造）條件下，會形成溶有這些元素的過飽和固溶體。這些元素在共晶或包晶溫度（Al-Mn系，658.5℃．Al-Zr系，660.5℃；Al-Cr系，660. 49℃）以及在均勻化退火溫度(500℃)時的固溶度相應為1. 4% Mn及0.34% Mn,0.28% Zr及0.05% Zr,0. 72% Cr及0.19% Cr。因為均勻化退火溫度下這些元素在鋁固溶體中的平衡濃度低，所以在這一溫度加熱時，它們相應的化合物相就會從固溶體析出，析出MriAl6、CrA17和ZrAI，等彌散相。這些彌散相的析出不但在加熱和保溫階段發(fā)生，而且在退火冷卻過程中也可以出現(xiàn)。因為多數(shù)情況下固溶體的平衡濃度隨溫度降低而減小，所以生產條件下隨爐冷卻或空氣冷卻時將伴隨二次相的析出。冷卻速度不同，析出相的尺寸及分布狀況也有所區(qū)別。如果冷卻速度過快，則仍會有一定過飽和度的固溶體，即產生淬火效應。彌散相的析出過程往往對合金隨后加工及熱處理行為產生影響。

B．聚集與球化。若合金在平衡狀態(tài)不呈單相，則均勻化退火時過剩相不能完全溶解。這些未溶的相在退火過程中就可能發(fā)生聚集和球化，聚集長大的特點是小尺寸的過剩相顆粒溶解，而大尺寸的顆粒長大，以降低總的界面能，達到熱力學更穩(wěn)定的狀態(tài)。球化和聚集的一種特殊形式，即非等軸的過剩相質點（如片狀、針狀及其他無規(guī)則形狀）轉變?yōu)榻咏诘容S形狀。

C．晶粒長大。鋁合金基體不發(fā)生相變，均勻化退火時一般不會發(fā)生晶粒長大現(xiàn)象，但發(fā)現(xiàn)過純鋁均勻化后晶界平直化現(xiàn)象。在熱處理可強化鋁合金中，由于第二相含量不大（僅約10%-15%），當?shù)诙嗳苋嘶w金屬后，體積變化產生的內應力不足以使基體產生強烈的變形硬化（這是金屬再結晶的必要條件），因此合金在鑄造狀態(tài)加熱至單相區(qū)均勻化處理時，除個別情況外，一般不產生顯著的晶粒長大。

D．相轉變。均勻化退火時，亦可能發(fā)生相轉變，有試驗證明，3003鋁合金在均勻化退火時Al6(Mn，F(xiàn)e)質點將逐漸轉變成a-A1( Mn，F(xiàn)e) Si，且隨均勻化溫度升高和時間延長，a-A1( Mn，F(xiàn)e) Si相逐漸增加。此外，在7×××系鋁合金中觀察到明顯的相轉變，即η→S的轉變。

E．淬火效應。鑄態(tài)合金經均勻化退火后，過快的冷卻可能產生淬火效應。

3)性能變化。由于均勻化退火過程中鑄態(tài)合金發(fā)生一系列的組織變化。故這類退火必將直接影響鑄錠的性能。表9表明，均勻化退火后，7A04鋁合金的變形抗力降低，而塑性大大提高。這樣就可以降低鑄錠熱變形開裂的危險，改進熱軋板帶的邊部質量，提高擠壓制品的擠壓速度。同時，由于降低了變形抗力，還可以減少變形功的消耗，提高設備生產效率。均勻化退火還可消除鑄錠殘余應力，改善鑄錠的機械加工性能。因此、殘余應力較大且需進行均勻化退火的硬合金鑄錠的鋸切、銑削削等機械加工應在均勻化退火后進行。

4)均勻化退火對半成品及制品性能的影響

變形鋁合金鑄錠的組織狀態(tài)不但直接關系到鑄錠的變形性能，而且對后續(xù)加工工序以及制品的最終性能都有影響。也就是說，鑄錠組織的影響會遺傳下來，有時這種遺傳性是非常穩(wěn)定的。這是因為鑄錠熱變形時雖使組織破碎及“攪亂”，但不能完全消除成分的顯微不均勻性。因此，未經均勻化退火的鑄錠，非平衡結晶狀態(tài)的影響會一直延續(xù)到制成品的性能上。

均勻化退火消除了鑄錠組織的非平衡狀態(tài)，當然也就消除了這種狀態(tài)的遺傳影響。具體表現(xiàn)在：

A．提高鋁合金在各冷變形工序中的塑性，因而可提高總的冷加工率，減少中間退火次數(shù)或退火時間。還可改善冷軋板、帶材邊緣狀態(tài)及它們的深沖性能。

B．使某些合金制品塑性增高，但使強度降低。例如均勻化退火可使熱處理強化鋁合金的擠壓效應消失，從而使擠壓制品淬火時效后的強度降低約100N/mm2，塑性相應提高。也可使同樣合金板材淬火時效后強度降低10 N/mm2 -15 N/mm2，伸長率提高百分之幾。這種影響與均勻化退火消除了顯微不均勻性及Mn、Cr等元素由固溶體中析出有關。

C．使制品的各向異性減小。這是因為均勻化退火減少了過剩相，因而減弱了過剩相在變形時拉長呈纖維狀分布所造成的影響，有利于提高垂直纖維方向的塑性、沖擊韌性和疲勞強度。這一點對于有三向性能要求的材料非常重要。

D．由于消除了化學成分的顯微不均勻性，也可適當?shù)靥岣吆辖鹬瞥善返哪臀g性能。

E．使固溶體內成分均勻，能防止某些合金再結晶退火時晶粒粗大的傾向。例如3A21鋁合金半連續(xù)鑄錠，塑性很好，但半成品（板材）在再結晶退火后易出現(xiàn)粗大晶粒。若鑄錠進行均勻化退火，則可防止粗晶，改善半成品的性能。

F．適當?shù)木鶆蚧嘶鸹蚨嗉壘鶆蚧嘶�，可以控制再結晶抑制元素析出彌散相的大小和分布，進而控制最終制品的再結晶程度，獲得優(yōu)良的綜合性能。

G．近十多年來，國內外的研究證明，1A99高純鋁鑄錠經均勻化退火后，鐵在鋁固溶體中分布更為均勻，因而可改變成品鋁箔的織構成分。適當?shù)木鶆蚧嘶鸸に嚳娠@著提高鋁箔的立方織構成分，是提高電解電容用高純鋁箔品質的重要手段之一。

總之，鑄錠均勻化退火作為熱變形前的預備工序，其首要目的在于提高熱變形塑性，但它對整個加工過程及產品性質均有很大影響，良好的均勻化處理組織是保證合金具有良好的綜合性能的前提和基礎，因此往往是不可缺少的。但也應注意其不利的一面，其最主要缺點是費時耗能，經濟效益較差。其次是高溫長時間處理可能出現(xiàn)變形、氧化及吸氣等缺陷。此外，因某些合金經均勻化退火后，成品強度有所降低，對要求高強度的材料則是不利的。

均勻化退火需要與否主要決定于合金本性及鑄造工藝，有時也需要考慮產品使用性能。當鑄造組織不均勻、晶內偏析嚴重、非平衡相及夾雜在晶界富集，以及殘余應力較大的鑄錠就有必要進行均勻化退火。

1.2.3 均勻化退火制度

均勻化退火工藝制度的主要參數(shù)是退火溫度和保溫時間，其次為加熱速度和冷卻速度。

1)加熱溫度

通常采用的均勻化退火溫度為0. 9T熔-0.95T熔（T熔為鑄錠實際開始的熔化溫度）。它低于平衡相圖上的固相線溫度。在生產中均勻化退火溫度一般應低于非平衡圃相線或合金中低熔點共晶溫度5℃～40℃。

2)保溫時間

保溫時間基本上取決于非平衡相溶解及晶內偏析消除所需的時間。由于這兩個過程同時發(fā)生，故保溫時間并非此兩過程所需時間的代數(shù)和。實驗證明，鋁合金固溶體成分充分均勻化的時間僅稍長于非平衡相完全溶解的時間。多數(shù)情況下，均勻化完成時間可按非平衡相完全溶解的時間估計。

生產中，保溫時間一般是從鑄錠表面各部位溫度都達到加熱溫度的下限時算起。因此，它還與加熱設備特性、鑄錠尺寸、裝料量及裝料方式有關。最合適的保溫時間應依據具體條件由實驗決定，一般為數(shù)小時至數(shù)十小時。

3)加熱速度及冷卻速度

加熱速度的大小以鑄錠不產生裂紋和不發(fā)生大的變形為原則。冷卻速度值得注意。例如，有些合金冷卻太快會產生淬火效應；而過慢冷卻又會析出較粗大第二相，使加工時易形成帶狀組織，固溶處理時難以完全溶解，因此減小了時效強化效應。對生產建筑型材用6063鋁合金鑄錠，最好進行快速冷卻或甚至在水中冷卻，這有利于在型材陽極氧化著色處理時獲得均勻的色調。

4)均勻化制度

生產中扁錠的均勻化制度見表10。

5)鑄錠均勻化退火注意事項

在工業(yè)生產中，鑄錠均勻化退火最好采用帶有強制熱風循環(huán)系統(tǒng)的電阻爐，并且要設有靈敏的溫度控制系統(tǒng)，確保爐膛溫度均勻。

為了有效地利用電爐，要求把均勻化退火的鑄錠，根據合金種類、外形尺寸和均勻化退火溫度進行分類裝爐。爐溫高于150℃時可直接裝爐，否則應按電爐預熱制度預熱。在裝爐時，鑄錠在爐內的位置要留有間隙，保證熱風暢通。

均勻化鑄錠的冷卻速度，一般不加嚴格控制，在實際生產中可以隨爐冷卻或出爐堆放在一起在空氣中冷卻。但冷卻太慢時，從固溶體中析出相的質點會長得粗大。

1. 2.4均勻化退火爐

扁錠均勻化退火爐可是箱式的，也可是坑式的；可以是專門的，也可以均勻化-車L前加熱合二為一的；可以是批式的，也可以是連續(xù)式的，后者適合大批量生產，用的很少。加熱熱源多為電與天然氣，燃油爐很少用了，因對環(huán)保不利�？邮綘t廣為采用(圖27)，在處理小批量多品種2×××系、7×××系鋁合金扁錠方面有很多優(yōu)點：通常每個坑式爐爐膛可以裝載10塊- 20塊錠，用單獨的天車裝料。一般多個坑式爐爐膛共用一套可視化系統(tǒng)。每個爐膛劃分成若干個加熱區(qū)并實現(xiàn)獨立控制。有些爐還配有可控制冷卻速率的冷卻系統(tǒng)。

現(xiàn)代化的扁錠均勻化退火箱式爐一般都采直接燃氣加熱系統(tǒng)，裝錠機堅固可靠，配有高效高速換熱燒嘴，可精確控制溫度，爐溫可達680℃，錠的溫度可在400℃-620℃任意調整。爐內分為幾個單區(qū)，每區(qū)的溫度均可精確調控，因而加熱速度與冷卻速度都可任意調節(jié)。現(xiàn)在在大批量熱軋某些軟合金板帶時在一臺爐內均勻化處理與熱軋前的加熱。這種連續(xù)式加熱爐的容量大，熱效率高，現(xiàn)代化的燃氣均勻化退火爐的熱效率都在65%以上。

1.2.5均勻化退火工藝操作

工藝控制要點：

1)裝爐前認真檢查設備運轉、爐門封閉、吊具等情況，確認正常后方可裝爐。

2)在均熱退火記錄本上寫明日期、裝爐時間、合金牌號、熔次、爐號、數(shù)量、均熱制度、送電、停電與改定溫及出爐時間，并簽字。

3)同一處理制度的鑄錠可裝入同一爐；同熔次的兩個鑄錠必須裝在同一爐中。出爐后立即裝爐或交替出爐。裝出爐時停電、停風，并使用安全架。

4)將未均熱的鑄錠放人防爆架內。

5)均熱爐的儀表、熱電偶、整個溫控系統(tǒng)匹配誤差在±4℃之內；空爐測溫溫差不大于10℃。

6)根據上班或本班熱處理工要求的溫度、時間，及時、準確地送電、停電或改定溫。

7)根據記錄的均熱制度，在需改定溫前1 h-2h，觀察各區(qū)儀表指示溫度。如果二區(qū)或二區(qū)以上提前達到定溫溫度，應提前改定溫，但所提前的時間必須加在保溫時間里，即延長保溫時間后總的時間不變。

8)發(fā)現(xiàn)鑄錠表面不正常，鑄錠均熱超過規(guī)定溫度和時間或發(fā)現(xiàn)鑄錠表面有黑色析出物及發(fā)生其他特殊情況時，應進行顯微組織檢驗，在確認組織無過燒后，方可投產。

9)對均熱的2A12、2024鍋合金鑄錠應在高溫端取樣進行顯微組織檢驗，每爐不少于一個試樣。取試樣位置在距鑄塊表面15 mm -20 mm處。

10)在生產中，宜采用帶有強制熱風循環(huán)系統(tǒng)的電阻爐，并且要設有靈敏的溫度控制系統(tǒng)，確保爐膛溫度均勻。

11)為了有效地利用電爐，可根據合金種類、鑄錠外形尺寸和均勻化退火工藝制度分類裝爐。爐溫高于1500C時可直接裝爐，否則應進行預熱。在裝爐時，鑄錠之間留有間隙，保證熱風暢通。

12)均勻化退火時先定溫到均勻化溫度，鑄錠裝爐后待表面溫度升到均勻化溫度后才開始計算保溫時間。一般是大錠采用上限時間，小錠采用下限時間；溫度高的采用下時間限，溫度低的采用上限時間。

1.3 錠坯鋸切與表面處理

鋸切是指鋸掉錠的頭、尾部及把長的錠鋸成所需尺寸的錠坯。表面處理包括銑面、銑邊或銫邊、化學處理及表面包覆。銑面與銑邊又通稱機械處理，

1.3.1 鋸切

鋁錠鋸切可用帶鋸也可以用圓盤鋸，現(xiàn)在多用帶鋸。圓盤鋸的主要缺點：鋸切口大，噪聲高，不能鋸切軟合金，消耗功率大；圓盤鋸的鋸齒為硬質合金，換鋸片與磨齒時間長，費時，基建投資大。帶鋸的主要優(yōu)點：鋸口小，僅相當于圓鋸的約1/10，切屑少，金屬損耗少；電機功率小，能源低；帶鋸磨損后作廢鋼處理，一甩了之，換一副帶鋸僅需10 min。

1.3.2銑面與銑邊（刨邊）

半連續(xù)鑄造法生產的鋁合金鑄錠表面常有偏析瘤、夾渣、結疤和裂紋等缺陷，對面積大的缺陷，采用鑄錠銑面，即用銑削或刨削法除去一層表皮。由于偏析瘤中合金元素含量較高，在熱軋時塑性很低，易被壓碎或壓裂，碎裂的金屬及其所含灰塵和臟物壓人板面后，造成金屬或非金屬壓入缺陷。因此鑄錠表面缺陷如不銑掉，必將惡化板帶材表面品質。

w( Mg)>30-/0的鋁，鎂合金鑄錠、含鋅高的鋁合金鑄錠以及經順壓的2×××系鋁合金鑄錠小面表層在鑄造冷卻時，產生邊部偏析瘤，富集了Fe、Mg、Si等合金元素，形成非常堅硬的質點，熱軋時邊部極易破碎開裂，影響正常軋制，因此，該類鑄錠熱軋前均需刨邊或銑邊，刨邊只在中國還存在。一般表層急冷區(qū)厚度約5 mm，所以刨邊深度一般5 mm -10mm．刨邊后應無明顯毛刺，刀痕均勻，刀痕深度不大于3.0 mrn。鑄錠小面彎曲度過大，不利于熱軋輥邊軋制。嚴重時易造成軋制帶材產生鐮刀彎而無法糾正，因此，當鑄錠小面彎曲度超過控制范圍(3 mm/m)時，也可采用銑邊糾正。有時銑削量可達40 mm。鑄錠大型銑面機屬重型裝備，截止到2012年全世界保有的這類銑床約185臺，其中：歐洲62臺占33. 50-/0；美洲57臺占30. 8%；亞洲55臺占29. 7%；非洲 6臺占3. 2%；大洋洲5臺占2.7%。

在中國有44臺（不含小型的），與美國的大體相等，預計到2015年可擁有大型現(xiàn)代化鋁錠銑床約68臺。硬合金的銑削深度為10 mm - 15 mm，切削速度( cutting speed)3 000 mm/min -4 500 mm/min，進給速度( feed speed)4 000 mln/min -7 000 mm/min．切屑厚度0.5 mm -1．O mm。銑面后的錠坯表面粗糙度應不大于5μm。

鑄錠的銑面在專用的機床上進行，有單面銑、雙面銑、雙面銑帶側面銑等。目前國內大多數(shù)中小型企業(yè)采用的設備是單面銑，銑削過程需進行一次翻面，生產效率低，銑削面易受機械損傷；國外大型鋁加工廠大多采用雙面銑或雙面銑帶側面銑，生產效率高，表面質量好。根據銑面時采用的潤滑冷卻方式不同，可分為濕銑和干銑，濕銑采用乳液冷卻和潤滑，乳液濃度（質量分數(shù)）一般為2%-20%，銑削完畢需用航空洗油清擦或用蝕洗的方法除掉表面殘留的污物；干銑即銑面時不加冷卻潤滑劑，采用油霧潤滑，其優(yōu)點是表面清潔無污物，銑削完畢即可裝爐加熱。

一般除表面質量要求不高的普通用途的純鋁板材，其鑄錠可用蝕洗代替銑面之外，其他所有的鋁及鋁合金鑄錠均需銑面。鑄錠表面銑削量應根據合金特性、熔鑄技術水平、產品用途等原則確定。其中，所采用的鑄造技術是決定銑面量最主要的因素，例如電磁鑄造技術和低液位石墨鑄造( LHC．Low HeadCarbon)技術鑄錠表面急冷區(qū)厚度小于1 mm，顯然，其鑄錠銑面量大大減少。鑄錠表面銑削量的確定要同時兼顧生產效率和經濟效益。銑面時銑削深度要適當，每面銑削的最小深度視鑄錠表面情況而定。一般銑面量為5 mm -30 mm，最大銑面量不超過40mm。根據合金成分的不同，硬鋁合金或表面缺陷較深的取上限，純鋁或表面缺陷較淺的取下限。鑄錠的最小銑面深度也不一樣，表11列出了各種合金的單面最小銑削深度。

德國西馬克集團的諾維納格爾公司( Knoevena-gel)是全球的大型雙面鋁銑床生產企業(yè)，有55%是它生產的，銑面一銑邊機幾乎全是它設計與制造的；中國齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司生產的鋁錠銑面機已躋身國際水平。諾維納格爾公司1971年開始生產銑邊機。

側面銑削厚度一般為5 mm一10 mm。目前，歐、美、日本鋁材產量超過200 kt/a的企業(yè)已廣泛采用側銑。因為側銑能有效防止軋制過程中錠坯邊部氧化物或偏析物隨錠坯的減薄或滾邊而壓入板坯邊部，或者邊部塑性差產生裂紋。對高表面、高性能要求的特薄板或鋁箔用錠側銑是十分必要的。它不僅能改善產品實物質量，還能減少切邊量，甚至部分熱軋材可不切，明顯提高成材率和增加經濟效益。

圖28是480 mm厚普通結晶器和可調結晶器生產的鑄錠斷面圖。為了適應不同鑄錠的側面形狀和控制側面銑削厚度，減少銑邊量，可根據鑄錠形狀調整側銑刀盤傾角(通常8°-12°，而實際調節(jié)范圍00°-20°)或選擇與之相適應的側銑裝置。

XKL24系列鑄錠復合加工單元是一條國產全自動化生產線，由主機和輔機組成：

主機：上料車、上料輥道、翻轉裝置、龍門、床身、工作臺，工件對中機構、卡緊機械、測量裝置、主銑頭、角度側銑頭、稱重、噴碼系統(tǒng)、下料輥道、下料車、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等組成。

輔機：吸屑管道、破碎機、吸屑數(shù)控龍門鋁錠組合銑床風機、旋風分離器、鋁屑收集裝置、粉塵吸集裝置等組成。

XKL24系列鑄錠復合加工單元，從上料、測量、加工、下料、碎屑收集處理全部自動完成，是典型的機電液一體化的技術密集型的系列科技產品，其各項技術指標均已達到和超過國外同類機床，完全可以替代進口銑面生產線（表12）。

1.3.2.1刨邊與銑面注意事項

在刨邊（銑邊）與銑面過程中應嚴格控制工藝，主要的注意事項：

1)刨邊、銑面前認真檢查設備，確認正常后方可生產。

2)待刨邊鑄錠溫度不得超過100 0C。

3)每一次刨邊的最大吃刀量不得超過5 mm，每邊刨光量不得超過10 mm，表面的黑皮或缺陷必須刨凈，小面要保證圓滑過渡。

4)鑄錠銑面溫度不得超過40C。

5)夾牢銑面鑄塊、銑面中銑屑均勻。

6)銑面后刀痕深度不準超過0.1 mm，鑄塊厚度差不超過3 mm，機械碰傷不超過3 mm，鑄塊按熔次堆放。

7)銑削后鑄錠在搬運存放過程中應避免磕碰傷，保持存放環(huán)境的清潔，避免受灰塵、油污污染，存放時間一般不要超過24 h。

8)工作中鑄塊必須夾牢，銑削均勻。

9)銑面時不間斷地向銑刀與鑄塊噴射乳液。

10)正確選擇床面移動速度，及時更換銑刀，銑削后鑄塊表面不允許有粘鋁、起皮、氣孔、夾渣、表面裂紋和疏松等。

11)銑面后擦凈乳液、鋁屑，防止產生壓坑和腐蝕。

12)按熔次堆放。吊鑄塊要平穩(wěn)、輕吊輕放。

1.3.3鑄錠表面化學處理

鑄錠表面化學處理是指用化學方法除去表面油污和臟物，使鑄錠表面生成新的光亮氧化膜的過程，又稱蝕洗。

2A06、2A11、2A12．2014等硬鋁合金鑄塊銑面后在加熱前應蝕洗，鑄錠表面質量好且對板材表面無特殊要求的工業(yè)純鋁鑄錠可以不經銑面而直接蝕洗。蝕洗后的鑄塊存放時間不應過長，一般不超過24 h，如果存放時間過長而落有灰塵時，在加熱前必須再次蝕洗，或用航空汽油擦凈。

含鋅或含鎂高的鋁合金如7A04、7A09、SA05、5A06等鋁合金鑄塊不能蝕洗。它們有的蝕洗后表面變黑（含鋅高的合金），有的表面易產生白點（含鎂高的合金），所有這些都將惡化產品質量。上述合金加熱前必須用航空汽油清擦鑄塊表面。

包鋁板應蝕洗，并擦凈表面，便于熱軋時包鋁板與鑄錠牢固焊合，防止退火后產生氣泡等缺陷。

鑄錠表面化學處理工藝流程為：蝕洗工藝流程：堿洗（NaOH 15% - 25%，溫度60℃一80℃，浸泡時間2 min - 10 min）一室溫流動水洗一酸洗( HN03 15% - 30%，室溫，浸泡時間2 min -4 min)一室溫流動水洗-熱水洗（不低于70℃）一吹干或擦干。

工藝控制要點：

1)蝕洗時應開啟酸、堿槽通風裝置。

2)鑄塊裝爐前用浸以航空汽油的毛巾擦凈表面，待鑄塊上的汽油全部揮發(fā)后方可裝爐。

3)允許用刮刀或鋼絲刷修除蝕洗或銑面時產生的表面缺陷深度，鑄塊的不應超過3 mm;包鋁板的不應超過實際厚度的5%，用刮刀處理后的缺陷應圓滑。

4)長期存放的鑄塊，若灰塵太厚或油污較重，經蝕洗不能除掉的，需重新銑面，不允許只擦面就裝爐。

5)表面處理后，存放時間超過24 h的鑄塊、包鋁板和夾邊板需按原方法重新處理。

6)蝕洗后的鑄塊、包鋁板和夾邊板不允許有影響焊合質量的缺陷，如水痕、水銹、堿痕和臟手印等。

7)經表面處理的鑄塊應輕吊、輕放，防止碰撞傷。碰撞傷深度及修理后深度不許超過3 mm。

8)不銑純鋁錠塊表面偏析瘤超過5 mm或有分層、金屬瘤等缺陷時，需銑面后投產。

1.3.4鑄錠表面包覆

鑄錠表面包覆是在錠塊表面或兩側面上，用機械的方法襯上和錠塊大小相近的純鋁或合金板材，然后隨鑄錠加熱、熱軋或冷軋直至成品。外層金屬稱包覆層，內層金屬稱為基體。用此法生產的板材實質上是一種雙金屬產品。

1)錠坯表面包鋁

包鋁是把包鋁板放在銑過面的錠坯兩面上，通過熱軋使包鋁板與鑄塊牢固焊接在一起。表面包鋁可分為工藝包鋁和防腐蝕包鋁。為了改善鋁合金的加工工藝性能如消除表面裂紋而進行的包鋁，稱為工藝包鋁；為了提高鋁合金產品抗蝕性能而進行的包鋁，稱為防腐蝕包鋁。防腐蝕包鋁又分為正常包鋁和加厚包鍋。加厚包鋁是在特殊條件下使用的板材，需要較高的抗腐蝕能力，于是加厚包覆層。

選擇硬鋁合金包鋁層材料的原則：在腐蝕介質下包鋁層對基體（鑄塊）呈陽極，以電化學方式起保護作用。在包鋁層局部被破壞時如劃傷、擦傷等對基本能有穩(wěn)定的保護作用。硬鋁合金是指2×××系、6×××系、7×××系以及鎂含量高的鋁合金如SA06等。7×××系鋁合金采用含鋅的7A01包鋁板，其他合金采用IA50包鋁板。

硬鋁合金扳材包鋁層厚度見表13。

包鋁板的制備規(guī)格：長度是鑄錠長度的75%，寬度等于或略大于鑄錠寬度，厚度按下式計算。

a= H0δ/（100K - 20Kδ）

式中：

a——包鋁板厚度，mm；

Ho——鑄錠厚度，mm；

δ——所要求的單面包鋁層厚度占板片總厚度的百分比，%；

K一選用的包鋁板長度與鑄錠長度比，K=0. 75 -0. 90。

考慮到包鋁板與基體金屬延伸變形的差異、包鋁板厚差等因素，包鋁板厚度應稍大于計算值。

常用硬合金包鋁板厚度見表14。

2)錠坯側面包鋁

為提高硬鋁合金熱塑性，1957年中國首創(chuàng)了側面包鋁工藝。側面包鋁工藝是：采用厚度7 mm -9mm（其寬度略小于鑄塊厚度）7A01、1A50的鋁合金側面包邊用夾邊（鋁條），經蝕洗后，在鑄塊加熱時與包鋁板同時放在鑄塊兩側。加熱后經熱軋前幾道給予一定加工率和立輥滾邊軋制，使鑄塊上下兩面及兩側面用包鋁層焊于一起，減少熱軋裂邊，大大提高了硬鋁合金的工藝塑性，這是由于在熱軋時產品的邊部裂紋已被塑性高的純鋁所充滿并與基體牢固焊合在一起，形成一個可靠的閉鎖。繼續(xù)軋制時，已形成的裂紋不易擴展，從而提高熱軋和冷軋的工藝塑性，減少冷軋時中間退火次數(shù)，減少冷軋斷帶次數(shù)，相應地提高板材的成品率和生產效率。

鑄錠表面包覆工藝注意事項：

1)鑄塊包鋁前進行表面處理。

2)鑄塊包鋁板合金、規(guī)格要與工藝要求及訂貨標準相適應。

3)包鋁板應在鑄塊上放正，并與咬入端對齊。

4)如已放上彎邊包鋁板，裝爐時應放上夾邊。

5)包鋁板不彎邊時，夾邊分開放在鑄塊上面。

1.4錠坯加熱

錠坯加熱是錠坯準備工作的最后一道工序，加熱也可作為熱軋前的一道工序，所以往往被稱為預熱，在現(xiàn)代化的大型鋁軋制廠(生產能力不小于200kt/a) -般都將均勻化處理與加熱合為一道工序，先進行均勻化處理，然后啟動冷卻裝置，隨爐冷卻到熱軋所需的溫度后保溫，保溫結束后出爐熱軋。加熱爐一般分為6 -7個區(qū)，每區(qū)可放5—6塊錠坯。把錠坯的加熱和均勻化過程合在一起進行，節(jié)能減排效果明顯，特大的連續(xù)均勻化加熱爐可裝60塊錠坯（表15）。

中國南山輕合金有限責任公司的連續(xù)推進式加熱，均勻化退火爐的基本技術參數(shù)如下：

1.4.1 加熱制度的確定

錠塊加熱制度包括加熱溫度、加熱及保溫時間。

1.4.1.1加熱溫度

加熱溫度必須滿足熱軋溫度要求，保證合金塑性高、變形抗力低。熱軋溫度的選擇是根據合金的平衡相圖、塑性圖、變形抗力圖、第二類再結晶圖確定的，按下式計算：

在生產中，為補償出爐到熱軋前的溫降與保證熱軋溫度，錠坯在爐內溫度應適當高于熱軋溫度。

1.4.1.2加熱及保溫時間

加熱及保溫時間的確定應充分考慮合金的導熱特性、錠塊規(guī)格、加熱設備的傳熱方式以及裝料方式等因素，在確保達到加熱溫度且溫度均勻的前提下，應盡量縮短加熱時間，以利于減少錠塊表面氧化，降低能耗，防止過熱、過燒，提高生產效率。錠塊厚度越大所需的加熱時間越長，加熱時間可按經驗公式計算：

1.4.2現(xiàn)代推進式加熱爐

鋁及鋁合金鑄錠加熱通常是在輻射式電阻加熱爐或帶有強制空氣循環(huán)的電阻加熱爐或天然氣加熱爐內進行。天然氣加熱爐加熱速度快，溫度均勻，有利于現(xiàn)代化連續(xù)性大生產（圖29）。中國當前還有用輻射式鏈式電爐加熱錠塊的，這種爐的熱效率低，應淘汰�，F(xiàn)代化的錠塊均勻化退火與加熱立推式爐實現(xiàn)了全自動操作，與熱軋機列電控功能接口。這種立推式爐可以單臺布置也可以多臺平行布置，前后有自動化裝卸錠機。可以單排或雙排裝錠，決定于錠塊規(guī)格。采用的技術還有：快速升溫和冷卻的強對流；高速高效換熱燒嘴；溫度控制基于錠塊溫度和數(shù)字模塊數(shù)據；低摩擦、長壽命的錠墊，錠塊運行平穩(wěn)可靠；裝錠臺自動對中；多臺爐平行布置時有橫向移動小車，等等。

對于以天然氣作為加熱介質的鑄錠推進式加熱爐，風機循環(huán)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)是溫度恒定均勻的重要保障。

1.4.2.1風機循環(huán)系統(tǒng)

風機循環(huán)系統(tǒng)一般采用軸流式風機，有電機直接傳動的也有皮帶傳動的。每個區(qū)安置1臺，或安裝在爐體頂部或安裝在爐體的側墻上，但多布置在爐體頂部，加熱速度會快一些。

1.4.2.2燃燒系統(tǒng)

燃燒系統(tǒng)的燒嘴的布置也有兩種方式，一種是在爐體頂部，另一種是在爐體的兩個側墻上。數(shù)量分布方式也有兩種，一種是燒嘴各區(qū)數(shù)量均等；另一種是各區(qū)數(shù)量不均等、爐入口區(qū)的燒嘴數(shù)量多于其他各區(qū)的，各區(qū)燒嘴數(shù)為2個-8個。

通過專用調節(jié)閥調節(jié)燒嘴中天然氣和空氣的比例控制火焰大小�？刂品绞接袃煞N：一種是把燒嘴火焰大小分為兩級來控制，當天然氣的流量為800m3/h、空氣的流量為75 ，m3/h時，燒嘴火焰達100%：當天然氣的流量為250 m3/h、空氣的流量為22 m3/h時，燒嘴火焰達30%。另一種分4級控制燒嘴火焰大小，即大火、中火、小火（長明火）、熄火。大火對應的火焰為100%，中火對應的為30% - 60%，小火（長明火）對應的為5%，熄火時的火焰為零。

助燃風機主要為爐內提供助燃空氣，一般每個加熱區(qū)一臺，也有整臺爐只兩臺助燃風機的。冷卻風機有兩種方式：一種隨爐冷卻式，助燃風機向爐內提供冷卻空氣，此時助燃風機相當于冷卻風機；另一種是整臺爐專門配置2臺。

當燒嘴點火失敗或燒嘴全部停止后，由吹掃裝置將殘留在爐內的天然氣體等吹掃干凈，以確保安全運行。

1.4.2.3 溫控系統(tǒng)

測溫熱電偶分區(qū)配置，每區(qū)配置4支，有兩種配置方式。第一種是2支用于測量爐氣溫度的熱電偶配置在爐體的兩個側墻上，一支用于測量錠坯溫度的熱電偶配置在爐體的底部，還有一支用于超溫報警的熱電偶配置在爐體的頂部。第二種是兩支用于測量爐氣溫度的熱電偶和一支用于測量錠坯溫度的熱電偶都配置在爐體的底部，一支用于高溫報警的熱電偶配置在爐體的頂部。通常在爐的出口區(qū)多增加一支測量錠坯溫度的熱電偶。

采用氣動伸縮式熱電偶測溫時，熱電偶的探頭自動伸出與錠坯表面接觸，測溫完畢后，熱電偶的探頭離開鋁錠表面自動縮回。測溫間隔時間一般設定在4 min ~6 min。熱電偶的測量精度為±2℃。

1.4.3錠坯加熱制度

表16和表17列出了不同規(guī)格的鋁及鋁合金錠坯在推進式加熱爐和輻射式雙膛鏈式加熱爐內的加熱制度。