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一、技术原理
通过对熔硅熔钛技术的开发，研究出铝硅系列铸造铝合金快速合金化工艺技术，提高金属硅实收率，降低能源消耗，缩短熔硅时间；优化其他合金元素合金化工艺。
该成果的技术路线主要包括前期试验室研究、电解车间及铸造车间新的合金化工艺研究、中试试验及快速合金化技术产业化研究，技术路线图如下所示：
二、解决关键问题
现铸造铝合金生产过程从开始入硅到铸造完成，至少需要3-5小时，铝硅系铸造铝合金生产工艺流程存在如下缺点：
（1）、金属硅的入炉操作较困难，通常大于20吨容量的熔炼炉炉门较大，加硅可通过叉车吊运硅袋直接倒入熔炼炉内，容量较小的熔炼炉炉门较小，需要制作专门的加硅漏斗，天车吊起硅袋至漏斗入口上方，工具捅开硅袋包底，使硅块自然下落，通过漏斗导入炉内，但较大的金属硅块经常在炉门口堆积，需要使用推车工具进行疏通。
（2）、金属硅的预热和炉内的烘烤需要炉内具有一定的炉膛温度，烘烤金属硅需要给熔炼炉持续升温以保持炉内恒定温度。高温原铝液倒入熔炼炉进行熔硅，熔硅温度影响共晶硅的偏析、颗粒度的细化和分布，所以熔炼炉内的铝完全熔解金属硅需要温度达到700℃以上。金属硅的预热、烘烤、熔解过程热损失大，浪费大量能源。
（3）、熔体成分的均匀化取决于金属硅的颗粒度，现大部分铝合金锭铸造生产使用的金属硅牌号为441，金属硅颗粒度在20cm~100cm，小颗粒度的金属硅增加了与铝液的接触面积，减小了反应时间，同时考虑金属硅的实收率和合金化时间，使硅分子均匀扩散到熔融铝体中并合金化需要30min~60min，较长时间的熔硅过程降低了生产效率。
（4）、其他合金元素的添加，如钛剂、镁锭的熔融方式，钛剂为倒铝过程原铝液冲刷的方式，镁锭为倒炉时流槽流动铝液熔融，合金化的过程较长，且熔融过程易氧化，实收率无法提高。
（5）、整个合金化耗费时间较长，工艺流程也较为复杂，很难从工艺流程的任一环节进行时间上的优化，缩短铸造生产时间，所以现有的铝合金铸造生产工艺生产效率难以提高，需要研究一种快速合金化的技术来提高整体合金化效率。
因此，改变原有铸造生产工艺的思路，利用高效节能的熔炼技术，形成一种短流程快速合金化工艺技术，达到降低成本提高产能效率的目标，是必要的研究方向也是未来发展的迫切需要。
三、完成主要过程
1）设计出加硅和熔硅工艺方法，完成单包及整炉熔硅试验，找出影响金属硅实收率及熔融效果的因素。
2）设计出钛剂及镁锭的添加及熔融方式，提高金属实收率。
3）根据内衬改造方案进行合金化熔炼装置的改造，进行改造后的快速合金化试验，将熔体温度提高到750℃以上。
4）制定短流程连续化生产工艺，利用在线除气除渣装置进行快速合金化加在线净化的全流程铸造生产试验。
5）进行产业化中试试验，固化并稳定工艺流程，检测产品成分均匀性，检测产品质量性能。
四、推广情况
本成果开发出一种新的合金化和净化技术，实现短流程连续化，可使铸机不停止运转连续生产铸造铝合金锭，整体生产效率相比原有水平提高1倍以上，有效降低了天然气能耗及电耗。铸锭质量提高，性能稳定，抗拉强度稳定在160MPa以上，低倍真空合格率由90%提高到100%，氢含量降低至0.12ml/100g以下，目前已供货54吨，客户使用效果良好。
五、效益
经济效益：形成一套完整铝硅系铸造铝合金快速合金化工艺技术成果，相比原有铸造工艺水平，降低天然气能耗1.67m³/吨，节约电耗19.38度/吨，提高金属硅实收率0.5%以上，减少金属烧损率0.12%，减少精炼剂用量4‰，每吨铝精炼减少铝灰约0.89%；若按A356合金年产量8万吨计算，预期每年节约403.28万元。
社会效益：利用电解高温原铝液的热能，实现快速合金化熔炼，节约天然气能耗和电耗；若该连续化生产技术成果推广以后，能为“碳达峰”做出积极贡献，减少碳排放量，主动顺应全球绿色低碳发展潮流；减少了由于精炼产生的大量烟气和铝灰，降低污染及危废的产生，有利于生态环境保护；提高铝硅系铸造铝合金合金化生产效率，并缩短原有铸造区长时间的合金化过程，提高包头铝业铝硅系铸造铝合金产品在市场上的优势。
六、经费来源
本成果开发过程中的经费均为企业自筹经费。
