對(duì)我國(guó)鋁合金扁錠生產(chǎn)工藝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的認(rèn)識(shí)

孔維鑫

[摘要]本文論述了我國(guó)鋁合金扁錠生產(chǎn)工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。為我國(guó)鋁合金扁錠生產(chǎn)工藝技術(shù)走持續(xù)、穩(wěn)定及健康的發(fā)展道路提供了一定的見(jiàn)解。

[關(guān)鍵詞]鋁合金扁錠 生產(chǎn)工藝技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

1、前言

用電解鋁液生產(chǎn)鋁合金扁錠，由于沒(méi)有原鋁錠的重熔，節(jié)省能源，減少了金屬的燒損，可以明顯降低鋁合金扁錠的生產(chǎn)成本。但由于電解鋁液溫度高、非金屬夾雜物多、氣體含量高，若熔體凈化不充分的話，則易使鑄錠產(chǎn)生氣孔、疏松、夾渣等組織缺陷，進(jìn)而影響鋁加工材的組織性能，因此，用電解鋁液配料生產(chǎn)鋁合金扁錠時(shí)，必須對(duì)鋁熔體進(jìn)行嚴(yán)格的凈化處理，以確保熔體的純潔度。

2、對(duì)我國(guó)鋁合金扁錠生產(chǎn)工藝技術(shù)的分析與認(rèn)識(shí)

用電解鋁液直接生產(chǎn)鋁合金扁錠所取得的經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在節(jié)能和減少鋁的損失兩個(gè)方面。首先其可省去將鋁液鑄成鋁錠和將鋁錠重熔加熱兩道工序。這一方面可減少鋁液鑄成鋁錠過(guò)程中0.4%-0.5%鋁的損失和鋁錠二次重熔過(guò)程中2%-4%的燒損。另一方面就是鋁錠重熔時(shí)需要消耗相當(dāng)?shù)哪芰俊?jù)測(cè)算，將1t鋁錠從室溫加熱到熔煉溫度750℃的液鋁冷卻到室溫，冷卻水系統(tǒng)要消耗電能，而且需要補(bǔ)充新水。由此可見(jiàn)，用電解鋁液直接生產(chǎn)鋁合金扁錠可減少能耗。以目前能源和鋁錠的價(jià)格，由前面分析可以推算出，用電解鋁液直接生產(chǎn)鋁合金扁錠可減少能耗以目前能源和鋁錠的價(jià)格，由前面分析可以推算出，用電解鋁液生產(chǎn)鋁合金扁錠每噸至少可以比鋁錠重熔法降低成本500元以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3、依靠技術(shù)進(jìn)步。以促進(jìn)我國(guó)鋁合金扁錠生產(chǎn)工藝技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展

3.1、鋁合金熔體的凈化

a1、熔煉爐內(nèi)凈化處理

1）、熔體預(yù)處理。電解鋁液注入熔煉爐滿爐后向熔體表面撒入粉除渣劑（質(zhì)量為熔體質(zhì)量的0.1%-0.2%），再對(duì)鋁熔體進(jìn)行10min-15min的電磁攪拌，靜置20min后扒去鋁液表面浮渣。通過(guò)熔體預(yù)處理，可以初步除去從電解槽帶來(lái)的氧化鋁夾渣，并減少爐壁掛渣。

2）、熔劑法除渣精煉。熔劑法除渣是根據(jù)吸附凈化原理，利用熔劑對(duì)氧化夾雜的吸附、溶解、化合等作用而實(shí)現(xiàn)除渣的。加人金屬熔體中的低熔點(diǎn)熔劑在熔煉溫度下與非金屬夾雜物接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕和吸附作用。氧化鋁特別是懸混于熔體中的氧化膜碎片被具有凝聚性及潤(rùn)濕性的熔劑吸附包圍后，便改變了氧化物的性質(zhì)、密度和形態(tài)，通過(guò)上浮而脫離金屬熔體。

3）、除堿金屬。鈉在高鎂鋁合金中易引起鈉脆，用活性氣體（氯氣、四氯化碳）可以清除鈉等堿金屬?？紤]到氯氣對(duì)人體有害并污染環(huán)境，目前某公司生產(chǎn)高鎂鋁合金不使用氯氣，而是使用除鈉劑除鈉。

b）、靜置爐內(nèi)惰性氣體吹洗精煉。在靜置爐內(nèi)，通過(guò)爐底的透氣磚向熔體均勻地吹入氮?dú)猓ǜ哝V合金用氫氣）對(duì)熔體進(jìn)行精煉。氮?dú)猓ɑ驓錃猓┐等脘X熔體后形成許多細(xì)小的氣泡，熔體中的氫進(jìn)人氣泡中，隨氣泡一起上浮逸出，從而實(shí)現(xiàn)除氫；熔體中的氮?dú)猓ɑ驓錃猓┡菰谏细∵^(guò)程中，與懸浮狀態(tài)的非金屬夾雜物相遇，通過(guò)吸附作用使其吸附在氣泡表面而被帶出熔體。因此，通過(guò)惰性氣體吹洗精煉可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)除渣和脫氫。

氮?dú)饧尤肓繛槊總€(gè)透氣磚45J/min，精煉時(shí)間30min。精煉完畢后，按熔體質(zhì)量的0.15%撒人除渣劑，靜置20min后扒除表面浮渣。

c）、在線除氣。使用ALPUR TS-55旋轉(zhuǎn)除氣裝置進(jìn)行在線除氣。這種除氣裝置為雙石墨轉(zhuǎn)子，最大金屬流量為55t/h。

ALPUR凈化工藝是基于吸附凈化原理，通過(guò)轉(zhuǎn)子吹出精煉氣體，借助旋轉(zhuǎn)噴嘴產(chǎn)生均勻分布的微小氣泡，并與反應(yīng)室內(nèi)的熔體充分接觸反應(yīng)使熔體凈化。精煉氣體可以是氮?dú)猓?，或氬氣），也可以是氮?dú)猓ɑ驓鍤猓┡c氯氣的混合氣體。

d1、在線過(guò)濾除渣。過(guò)濾除渣主要是靠過(guò)濾介質(zhì)的阻擋作用、摩擦力或流體的壓力使雜質(zhì)沉降或堵滯，從而凈化熔體。上述生產(chǎn)線采用CFF雙級(jí)泡沫陶瓷過(guò)濾板，過(guò)濾箱安裝2套平行過(guò)濾板，處理流量為55t/h。過(guò)濾板為雙層30/50ppi復(fù)合泡沫陶瓷過(guò)濾板，上層過(guò)濾板的孔隙度為30 ppi，底層過(guò)濾板的孔隙度為50 ppi。CFF泡沫陶瓷過(guò)濾裝置可以有效除去直徑大于20um的夾渣物，過(guò)濾效率可達(dá)75%。

e）、結(jié)晶器的過(guò)濾除渣。在鋁液分配流槽用玻璃絲布進(jìn)行鋁液轉(zhuǎn)注過(guò)程的過(guò)濾除渣：在結(jié)晶器內(nèi)用專(zhuān)用的金屬分配過(guò)濾袋進(jìn)行最后一道除渣凈化，以除去在分配流槽和進(jìn)人結(jié)晶器時(shí)所產(chǎn)生的氧化鋁。

3.2、熔體凈化效果

a）、除氫效果。用HYSCAN II型測(cè)氫儀分別在ALPUR除氣裝置人口流槽和出口流槽測(cè)定5052鋁合金熔體的含氫量。其結(jié)果是：人口鋁熔體含氫量為0.28ml/（100gAl）；出口鋁熔體含氫量為0.13ml/（100gAl），除氫率超過(guò)50%。

b）、除鈉效果。取5052、3104合金扁錠試樣分析檢驗(yàn)，鈉含量如表1所示。

c）、除渣效果。取試樣做金相低倍試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)夾渣。

4、結(jié)束語(yǔ)

鑄造工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響非常大。其應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)鑄造過(guò)程的參數(shù)測(cè)量，收集更多的數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型，以進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。生產(chǎn)實(shí)踐表明：通過(guò)凈化工藝處理后的鋁合金熔栓氫含量低于0.15ml（100gAl），其除氣效果明顯。但其鈉含量控制在0.0002%-0.0009%范圍，即除鈉效果不穩(wěn)定。其除渣效果較好。對(duì)于高鎂鋁合金可用含2%-5%氯氣的氮（或氬）氯混合氣體進(jìn)行在線精煉，這樣既可提高除氫、除渣效果，而且除鈉效果也優(yōu)于在爐內(nèi)使用除鈉劑。因?yàn)榱纫彝榧尤虽X熔體后發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，生成四氯化碳、氯氣以及揮發(fā)性的A1C13，產(chǎn)生大量的氣體參與精煉，達(dá)到除氣、除渣、除鈉的目的，所以其應(yīng)在使用除鈉劑的基礎(chǔ)上添加六氯乙烷，以強(qiáng)化除鈉和精煉效果。