铝合金熔炼过程中如何有效除气除渣？精炼工艺全解析

这个问题可算问到点子上了。在铝熔炼这行里干了这么多年，我敢说，能不能把气和渣除干净，是区分老师傅和学徒、好炉子和烂炉子的最关键标志。

气孔、夹渣这些缺陷，往往在压铸或加工后才会暴露，到时候损失的可不止是材料，更是工期和信誉。今天，咱们就抛开课本上的理论，结合现场经验，把这套“净化”功夫聊透。

 一、先搞清楚敌人是谁：“气”和“渣”从哪来？

“气”主要是氢气（H₂），占了铝液中气体的85%以上。 它可不是凭空来的，源头就是水蒸气（H₂O）。铝液活像一块干燥的海绵，遇到潮湿的空气、受潮的炉料、甚至工具上的水汽，都会疯狂吸氢。

“渣”主要是氧化铝（Al₂O₃）。 铝一遇到氧就迅速反应生成氧化膜，这层膜如果被搅碎、卷入熔体，就成了夹渣。它硬而脆，是零件疲劳断裂的“元凶”。

一个核心认知：除气和除渣必须同步进行。 因为氧化夹渣物是氢气泡形核的“基地”，不除渣，气也很难除净。

 二、精炼的“十八般武艺”：方法与实战解析

精炼工艺的核心，就是想方设法把熔体中的气体和夹杂物“抓”出来、“带”走。下图清晰地展示了主流精炼方法的分类与原理：

A[铝合金精炼工艺] --> B1[炉内处理]

A --> B2[在线处理]

A --> B3[联合处理

B1 --> C1[气体精炼]

B1 --> C2[熔剂精炼

B1 --> C3[真空精炼

C1 --> D1[“旋转喷吹<br>除气机（RG）”]

C1 --> D2[“多孔石墨<br>喷枪”]

C2 --> D3[“覆盖剂”]

C2 --> D4[“精炼剂”]

B2 --> E1[“在线除气箱<br>（Degasser）”]

B2 --> E2[“过滤箱<br>（Filter Box）”]

B3 --> F[“炉内初步处理 + <br>在线最终处理”]

下面，我们就来详解图中这些方法如何在生产中应用。

1. 炉内处理：熔炼过程的“深度保洁”

这是在熔炼炉或保温炉内进行的周期性处理，是净化流程的基础。

气体精炼 - “釜底吹氩”

怎么做： 将高纯氮气（N₂）或氩气（Ar） 通过一根石墨或金属管子通入铝液底部。气泡在上升过程中，熔体中的氢（H₂）会向气泡内扩散，并被带到液面。同时，气泡表面会吸附粘附氧化夹渣，一起上浮到表面形成浮渣。

进阶武器——旋转喷吹（RG）： 这是目前效果最好的炉内除气方法。它通过一个高速旋转的转子，将通入的大气泡“打碎”成弥散分布的、细小的气泡，极大地增加了气泡与熔体的接触面积，除气除渣效率倍增。

现场口诀： “低速、深插、慢移动”。把出气管插到炉底，缓慢移动，看到液面微微翻腾就好。千万别开大气量猛吹，那会制造大量新的氧化夹渣，反而二次污染！

熔剂精炼 - “化学清道夫”

覆盖剂： 通常是白色粉末状，像给铝液盖上一层“被子”，隔绝空气，防止吸气和氧化。这是最基本的保护。

精炼剂： 通常含有氯盐（如NaCl、KCl）和氟盐（如Na₃AlF₆）。它们的作用机理是：

1. 降低熔体表面张力，使夹渣物更容易与铝液分离。
2. 与铝液反应生成少量AlCl₃等气体，辅助气泡精炼。
3. 侵蚀、吸附氧化膜，使其凝聚并上浮。

使用要点： 必须用钟罩把粉状熔剂压入熔体中下部，并平稳移动。撒在表面效果大打折扣。

真空精炼 - “太空级净化”

原理很简单： 把铝液置于真空环境下，熔体内部的氢气泡“撑不住了”，会迅速膨胀、上浮、破裂，被真空泵抽走。

适用场景： 主要是航空航天等高端领域，对氢含量要求极低（如要求<0.10 ml/100g Al）。设备投资大，但效果是顶级的。

2. 在线处理：连续生产的“终极卫士”

对于要求高的连续铸造或压铸生产线，炉内处理还不够，必须在流转到铸造机的路上设置最后一道关卡。

在线除气箱（Online Degasser）： 原理和炉内旋转喷吹一样，但它被做成一个独立的、密封的箱子，铝液流经其中，在氩气幕的包围下完成最终净化。氢含量降至0.12 ml/100g Al以下很轻松。

过滤箱（Filter Box）： 除气后的铝液必须经过过滤。从简单的陶瓷泡沫过滤板（30-50ppi） 到更高效的深床过滤，它们像“筛子”一样，机械地阻挡那些微米级的氧化夹渣。

小贴士： 换过滤板时，一定要预热透彻！否则冷板子遇到铝液，不仅会降温，还可能造成凝固堵塞甚至爆炸风险。

 三、精炼工艺的“灵魂”：过程控制与现场经验

方法是死的，人是活的。再好的设备，不会用也白搭。

1. 温度是生命线： 精炼最佳温度通常在720℃ - 750℃。温度太低，熔体粘度大，气泡和夹渣上浮困难；温度太高，吸氢和氧化速度急剧加快。
2. 工具必须干燥预热： 精炼杆、钟罩、扒渣耙等，不预热就等于往铝液里泼水！必须烘烤到暗红色（>300℃）再使用。
3. 静置与扒渣： 精炼后，让铝液静置5-10分钟，给气泡和夹渣足够的时间上浮。然后，彻底扒净表面的浮渣。扒渣要“轻、快、净”，避免把渣子搅回去。
4. 效果检验——必备的“体检”工具：

测氢仪： 直接读取氢含量，最权威，但设备贵。

减压凝固试样（常叫“饼干模”）： 这是最常用、最直观的方法。将铝液浇入一个带小盖的铁模，凝固后观察其断面。断面致密、孔洞细小均匀为佳；如果出现大面积鼓包、蜂窝状大气孔，说明氢含量很高。 多看几次，你就能练出“火眼金睛”。

给个实在的流程建议：

普通压铸件（ADC12等）： 炉内 “氮气吹扫 + 精炼剂” 处理，基本够用。

汽车结构件、高端铝型材（A356等）： 强烈推荐 炉内旋转喷吹 + 在线除气 + 30ppi陶瓷过滤 的组合拳。这套方案是目前性价比最高的“黄金标准”。

航空航天级（7075等）： 在上述基础上，可能还需要上 真空除气 + 深床过滤。

最后记住一句老话：“铝水是活的，你善待它，它才会给你好产品。” 除气除渣不是某个孤立的步骤，而是从炉料干燥、熔炼控制到精炼处理的全程精细化操作。希望这篇“内行指南”能帮你真正驾驭这门艺术。