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铝及铝合金在熔炼过程中会发生什么变化?

发布来源:东莞挣鑫金属表面处理厂  发布日期: 2022-10-12  访问量:191

   铝位于元素周期表中ⅢA仅次于民族元素K、Ca、Na、Mg活性金属在高温条件下能与空气中的氧气、氮气、水蒸气、二氧化碳等相互作用。

   铝熔铸是通过成分、搅拌、静置、精炼、剥渣等工艺将液铝转化为铝锭、棒或其他形状的成品和半成品。铝和铝合金在熔铸过程中会因氧化、精炼和剥渣而造成不同程度的损失。

   所谓铝铸损伤,是铝及铝合金在熔炼过程中与炉炼剂相互作用造成的不可回收的金属损失和铝渣中所含金属的总称。

   铸损的一般计算公式为:(原铝量-成品量)÷原铝量×100%,铸件损坏越高,成品量越少。对于年产值10万吨的铝企业,如果铸件损坏降低1千分点,将产生100吨铝制品(即减少100吨铝制品的烧损),这将是相当可观的社会经济效益。因此,如何有效减少铸件损坏是非常重要的。

               2.分析南方铝业认为铸造损坏的原因

               2.1 铸造损伤的主要外部表现可分为纯铝灰、大铝、次品铝和铝渣。

熔铸车间进行了数据统计,其中不可回收纯铝灰约占铸造损伤的90%(氧化烧损造渣形成),其他因素约占10%,其他因素占10%。因此,铸造损坏的主要原因是氧化烧损、二次铝等二次烧损,铝灰中含有铝。

               2.2 南方铝业认为,铝的氧化烧损原理可以通过以下化学方程进一步了解:4Al 3O?=2Al?O?

   金属氧化热力学研究表明,金属氧化趋势、合金元素的氧化顺序和氧化程度取决于金属和氧的亲和力,以及合金的成分、温度和压力。金属和氧亲合力越大,氧化趋势越大,氧化程度越高,温度越高,氧化程度越高,氧化分解压力越小,氧化趋势越大,氧化程度越高。

   铝与氧在熔化温度范围内亲和力大,易氧化,氧化后表面形成Al?O?膜,当高于500℃时为亚稳定r-Al?O?,当这种亚稳定氧化膜转化为稳定氧化膜时,体积收缩并进一步氧化开裂。随着铝液温度的升高和时间的延长,氧化膜生长得越快,氧化量和厚度也显著增加。

               2.南方铝业认为,影响铸造损坏的因素有:

               ①液铝温度;②铝与氧气接触;③铝渣含铝量;④剥渣带出的铝液;⑤二是次品铝,大铝;⑥其他损失。

               3.减少铸造损坏的方法

               3.1 控制液铝温度

   铝的熔点为660℃,一般来说,原铝铸造温度控制在730℃铝合金流动性好,铸造温度低于原铝,约710℃-730℃,对于直接在电解槽中使用液体铝的单位,当高温铝液进入混合炉时,应及时添加冷材料,即在混合炉中添加二次铝和铝渣,或提前在炉中添加一些中间合金(工业硅),形成压熔状态,不仅提高了实际收率,而且降低了温度。同时,添加的冷材料表面应清洁,无油污,否则可能会燃烧和加热,以促进燃烧损伤。同时,添加的冷材料表面应清洁,无油污,否则可能会燃烧和加热,以促进燃烧损伤。简而言之,有效地将铝液体温度降低到相应的铸造温度,可以降低温度对铸造损伤的巨大影响。

               3.2 减少铝液与空气的接触,液铝与氧气的接触越大,氧化烧损越严重,铸损越大。

               (1)减少液铝与氧气的接触时间:①在满足生产需要的情况下,尽快将炉内液铝变成成成品,较好值班生产配料,不要让液铝在炉内停留太久;②熔铸设备放置合理,尽量缩短流槽长度,减少液铝在空气中的暴露时间,并在流槽上部覆盖硅酸铝保温板,具有一定的保温效果,降低流槽中的氧含量。

   总之,为了减少铝液与氧气的接触时间,减少铸件的损坏,防止铝液因各种原因长期存放在混合炉中。

               (2)控制液铝的搅拌方式:炉门开启时进行人工耙搅拌和机械搅拌,不仅会带来巨大的液位 增加与氧气的接触面积,增加炉内的氧含量,必然会加速上述化学反应,增加燃烧损伤。电磁搅拌可在封闭状态下进行,液位波动小,有效避免了相应的缺点。电磁搅拌可在封闭状态下进行,液位波动小,有效避免了相应的缺点。同时,它还可以减少空气中的水进入炉子,降低液体铝对氢的吸收概率。

               (3)控制液铝精炼时的吹泡高度:一般精炼方法是手动直接将精炼剂撒入炉中,然后搅拌精炼。但有些合金生产需要吹氮精炼(精炼时间长,可达30分钟左右),必然会有一定的吹泡高度。 因此,较好调整氮气压力,将吹泡高度控制在10-15mm。

               3.3 精炼剂的正确选择和使用使渣铝完全分离。

   在铝和铝合金熔化过程中,除自身夹杂物外,铝容易与氧气产生氧化铝或次氧化铝,导致铝液体表面有一层浮渣,与铝熔体具有一定的渗透性。因此,需要一种精炼剂来改变两者的渗透性,增加渣和铝界面的表面张力,使渣和铝分离。

   铝和铝合金熔剂一般由碱金属和碱土金属的氯化物和氟化物组成,其主要成分是KCl、NaCl、NaF.CaF?、Na3AlF6、Na?SiF6等,但成分含量差异很大,效果也不同。除熔化剂厂生产的熔化剂外,熔化剂成分的比例较好根据熔化铝合金的成分进行调整。同时,严格控制熔化剂、熔化剂与熔体的接触时间、接触面积、混合条件、温度等精炼工艺条件,使用精炼剂可有效减少渣中的铝,减少铸造损失。

               3.4 有效处理熔铸过程中产生的铝渣。

   铝渣是熔铸过程中不可避免的一部分。虽然采取了相关措施,但会产生一定比例的金属铝,需要有效处理,而不是直接销售给其他单位。较简单、较经济的方法是用滚子反复研磨和筛选铝渣,有效回收一些铝豆。

               3.5 降低混合炉扒渣坡度,将铝渣完全排出炉外。

   混合炉渣的坡度直接影响铝渣的排放。如果坡度过大,大部分渣无法排出,导致大量铝渣和铝沉积。在保证混合炉容量的前提下,尽量减少炉渣坡度。

               3.6 严格控制扒渣质量,防止液铝被带出。

   现有的扒渣操作基本上是用大耙手动将铝渣拉出炉门。在这个操作过程中,除了要求人员认真操作外,尽量不要带出铝液。同时,大耙的设计也需要精致。建议在大耙表面打开几排小圆孔,使铝渣中的液铝流入炉内,否则带出过多液铝的液铝会再次烧坏。

               3.7 减少次品铝和大铝的量。

   在生产过程中,严格按照工艺要求,确保生产炉、合格炉,特别是在普通铝生产过程中,尽量避免飞边、毛刺、波纹、重量不一致,同时将液体铝进入模具,形成合格产品,减少大量铝。

               3.8 对生产的次品铝进行有效处理。

   对于各种原因产生的次品铝、大铝、铝渣、铝豆,应按适当的装载顺序加入混合炉,必要时可进行废物复化,避免不必要的烧损。

               4、结语

   通过以上分析,虽然铸件损坏在熔铸过程中是不可避免的,但通过控制铝温度,降低铝与空气的接触强度,控制铝灰中的铝含量,降低二次铝含量,将有效减少铸件损坏,也将给企业带来可观的经济效益。

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