一、前言

目前、我国大部分电解铝厂把电解铝液通过精炼，除渣除气，然后铸造成重熔铝锭出售；而铝型材厂购回上述铝锭，重新熔炼铸造，生产挤压用铝合金圆锭。

假若在高温电解铝液添加合金，直接熔炼铸造成铝合金圆锭，缩短了工艺过程，省掉了铝锭重熔工序，节省设备投资和人工工资。利用电解原铝液直接生产圆锭，只要工艺措施得当，产品质量完全符合挤压生产工艺的要求。熔炼铸造成本300元/t-A，其中烧损0.8%左右、油耗4kg/t-A、电耗14kw/t-A、人工工资24元/t-A等。

采用短流程生产工艺，充分利用了电解铝液的高温热能，节约了宝贵的能源，减少了烟气、粉尘对环境的污染，减少了铝液的烧损1%左右，每吨产品可以节约油料60kg以上，节电30多度，每一吨产品至少创造经济效益500-600元。

然而，有些生产单位使用设备过于简陋，对电解铝液的特性缺乏了解，工艺措施不当，圆铸锭质量存在非金属夹杂多、气体含量高、晶体粗大、裂纹等质量缺陷。只要采取适当的工艺技术措施，加强管理，完全可以生产出优质圆锭，满足用户的需求。

二、电解原铝液的特性

1、电解原铝液温度高，气体含量高

众所周知，电解铝生产过程是在高温条件下的电化学过程。当今，随着科学技术的发展，电解槽容量越来越大，电流强度高达350-500KA，电流效率达到94-95%。电解槽以碳块为阳极，以半石墨化碳块作阴极，一般温度在950-960℃之间。电解质成份很复杂，除主成份冰晶石之外，还加有Al2O3、CaF2、MgF2等，它们的含量分别为1.38-2.88%、4.88-5.88%和0.47-0.87%；含水率除AlF3≤7.5%外，其他均小于或等于1.0%。上述物料中的水份分别为附着水和结晶水，附着水在高温条件下，易于蒸发去掉，而结晶水在电解槽中进行化学反应3H2O+2AL→Al2O3+6[H]，[H]溶解于电解铝液中，铝液温度越高，原子氢的饱和浓度越大。

除了氢之外电解铝液还含有CO2、CO、CH4和N2。电解原铝液气体含量组成范围也很宽，H2：53-96%；CO2：2.5-30%；CO：20%；CH4：2.5%；N2：2.5%。对气体含量高的电解原铝液，必须采取行之有效的除气措施，才能消除它们的危害。

2、电解原铝液杂质含量多

液态原铝中的杂质主要为非金属杂质，也有少量金属杂质。非金属杂质含量最多为氧化铝，其次是氟化盐、碳化铝和氮化铝。电解过程中，加入电解槽中的氧化铝是砂状氧化铝。砂状氧化铝由α-Al2O3和γ-Al2O3，α-Al2O3≥25%；α-Al2O3呈球状、比重大、质地致密、表面积小，在电解质中，溶解速度慢，来不及溶解的α-Al2O3往往沉淀于槽底，少量混入阴极铝液中。而γ-Al2O3活性大，溶解速度快，一般不会在电解槽底沉积。一般来说，电解槽24小时抽取铝液一次，混入铝液中的α-Al2O3随同铝液一块进入铝液抬包，倒进熔铸生产系统的熔炼炉内。

电解原铝液中的金属杂质有硅、铁、锌、钛、钠等，但最主要的金属杂质还是硅和铁。这些杂质的来源主要有两个方面：一是来自原料及材料，例如采用碱法生产的氧化铝原料含有SiO2、Fe2O3、TiO2、ZnO、Na2O等杂质，通过电解，生成了Si、Fe、Ti、Zn、Na等金属。二是来自电解槽内衬、工具、设备、尘土及其他。

顺便说一下，在高温液态铝中，碳与钛反应生成TiC，TiC是液态铝合金在凝固过程中很好的非自发晶核，TiC的成核作用优于TiB2粒子，有利于合金铝液结晶时细化其晶粒，可惜含量太低。

我国是全世界原铝产量最多的国家，采用短流程，利用电解原铝液太阳能电池直接生产铝加工所需要的扁锭和圆锭，这是铝工业发展的必由之路，也引起了有关部门的高度重视。有些大型电解铝企业，例如贵州铝厂、青海铝厂、包头铝厂、青铜峡铝厂等，近几年来，引进欧美国家的先进技术和先进设备，相继建成了自动化程度高技术一流的熔铸生产线，主体设备包括大型熔炼炉，大型液压倾动静置炉，大功率电磁搅拌器，在线氩气除气系统，液压铸造机及铸锭均匀化装备等。通过投料试车生产，产品质量上佳，取得了很好的经济和环境效益。

也有一些企业，投资数百万元，建三台15吨熔炼炉、两台钢丝绳铸造机、一台单轨天车、一套偱环水系统，产能也可以达到75000吨/年。但是设备过于简陋，技术装备差，又不尊重学科，疏于管理，粗制滥造，产品质量差，问题成堆。对于这一类企业，如何进行设备改造，加强技术管理，改进工艺技术措施，完善工艺制度，生产合格产品。在这里，谈谈自己的看法，供同行参考。

在科学技术迅猛发展的今天，由于铸造成形工艺的特殊优势，有些复杂结构件目前尚无其他制造工艺可替代。铸造工艺仍是最经济且便捷的金属成形工艺。随着全球经济一体化，在国际间的合作日益密切、竞争日趋激烈之时，中国汽车铸造业应更充分地发挥铸造资源优势，发展自己的铸造工业。

在科学技术迅猛发展的今天，由于铸造成形工艺的特殊优势，有些复杂结构件目前尚无其他制造工艺可替代。铸造工艺仍是最经济且便捷的金属成形工艺。随着全球经济一体化，在国际间的合作日益密切、竞争日趋激烈之时，中国汽车铸造业应更充分地发挥铸造资源优势，发展自己的铸造工业。

1.中国铸造业现状

中国是当今世界上最大的铸件生产国家，据资料介绍，我国铸造产品的产值在国民经济中约占1%左右。最近几年，铸件进出口贸易增长较快，铸件的产量已达到9%左右。我国铸造厂点多达2万多个，铸造行业从业人员达120万之多。“长三角”地区的铸件产量占全国的1/3，该地区主要以民营企业为主，汽车和汽车零部件行业的发展有力地拉动了铸造行业的发展。万丰奥特是亚洲最大的铝合金车轮企业，年产值超过10亿元，出口额达6000美元。昆山富士和机械有限公司生产汽车发动机和制动系统的铸件，年产量达4万t，销售收入5.5亿元。华东泰克西是一个先进的现代化气缸体铸件生产企业，具有年产100万件轿车气缸体铸件能力。山西是铸造资源大省，有丰富的生铁、煤炭、铝镁、电力、劳力资源、使山西的铸造产业有得天独厚的优势，具有500个铸造企业，80%为民营企业。山西国际、河津山联、山西华翔年产量分别达4万t、2万t、12万t。“东三省”有一汽集团、哈飞集团等骨干汽车企业带动了汽车铸件产量的增长。一汽集团铸造公司，已经形成40万t铸件的生产能力。辽宁北方曲轴有限公司，到“十一五”末将形成年产15万台发动机、100万件曲轴、产值20亿的曲轴生产基地。“珠江三角洲”压铸行业发达，有700多个压铸企业，年产量达20万t。东风日产、广州本田、广州丰田和零部件企业有力带动了压铸业的发展，轿车气缸体、气缸盖的压铸件产量逐年增长。