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鋁合金熔煉工藝及操作

    鋁合金熔煉工藝及操作

  • 來源:MG4355娱乐鋁業    作者:曹騫    時間:2018/6/30 10:03:28    點擊率:3911
  • 關鍵詞:熔煉 鋁合金 加料 精煉
  • 摘要:在鋁合金生產特別是廢鋁在生產過程中,熔煉和熔體的過程過程一直都是重要的一個環節,。然而相對於鑄造環節來說熔煉過程卻需要更多繁瑣的步驟和更多的注意項。其主要步驟包括加料,熔化,精煉,配料等,在每一步中溫度和時間都必須保證在一個合理的範圍,包括加料方式,精煉方式等也都會對鑄錠的最終質量造成很大的影響。

  • 鋁合金熔煉工藝及操作

     曹騫 陝西MG4355娱乐鋁業有限責任公司 技術質量部

     摘要:在鋁合金生產特別是廢鋁在生產過程中,熔煉和熔體的過程過程一直都是重要的一個環節,。然而相對於鑄造環節來說熔煉過程卻需要更多繁瑣的步驟和更多的注意項。其主要步驟包括加料,熔化,精煉,配料等,在每一步中溫度和時間都必須保證在一個合理的範圍,包括加料方式,精煉方式等也都會對鑄錠的最終質量造成很大的影響。

    關鍵詞:熔煉鋁合金加料精煉


     一  裝料

           熔煉時,裝入爐料的順序和方法不僅關係到熔煉的時間、金屬的燒損、熱能消耗,還會影響到金屬熔體的質量和爐子的使用壽命。裝料的原則有:

    1、裝爐料順序應合理。

           正確的裝料要根據所加入爐料性質與狀態而定,而且還應考慮到最快的熔化速度,最少的燒損以及準確的化學成分控製。

           裝料時,先裝小塊或薄片廢料,鋁錠和大塊料裝在中間,最後裝中間合金。熔點易氧化的中間合金裝在中下層。所裝入的爐料應當在熔池中均勻分布,防止偏重。

           小塊或薄板料裝在熔池下層,這樣可減少燒損,同時還可以保護爐體免受大塊料的直接衝擊而損壞。中間合金有的熔點高,如Al-Mn合金的熔點為750-800℃,裝在上層,由於爐內上部溫度高容易熔化,也有充分的時間擴散;使中間合金分布均勻,則有利於熔體的成分控製。

           爐料裝平,各處熔化速度相差不多這樣可以防止偏重時造成的局部金屬過熱。

           爐料應進量一次入爐,二次或多次加料會增加非金屬夾雜物及含氣量。

     2、對於質量要求高的產品(包括鍛件、模鍛件、空心大梁和大梁型材等)的爐料除上述的裝料要求外,在裝料前必須向熔池內撒20-30kg粉狀熔劑,在裝爐過程中對爐料要分層撒粉狀熔劑,這樣可提高爐體的純潔度,也可以減少損耗。

     3、電爐裝料時,應注意爐料最高點距電阻絲的距離不得少於100mm,否則容易引起短路。

     二  熔化

           爐料裝完後即可升溫。熔化是從固態轉變為液態的過程。這一過程的好壞,對產品質量有決定性的影響。

    1、覆蓋

           熔化過程中隨著爐料溫度的升高,特別是當爐料開始熔化後,金屬外層表麵所覆蓋的氧化膜很容易破裂,將逐漸失去保護作用。氣體在這時候很容易侵入,造成內部金屬的進一步氧化。並且已熔化的液體或液流要向爐底流動,當液滴或液流進入底部匯集起來時,其表麵的氧化膜就會混入熔體中。所以為了防止金屬進一步氧化和減少進入熔體的氧化膜,在爐料軟化下塌時,應適當向金屬表麵撒上一層粉狀熔劑覆蓋。

    2、加銅、加鋅

           當爐料熔化一部分後,即可向液體中均勻加入鋅錠或銅板,以熔池中的熔體剛好能淹沒住鋅錠和銅板為宜。

           這時應強調的是,銅板的熔點為1083℃,在鋁合金熔煉溫度範圍內,銅是溶解在鋁合金熔體中。因此,銅板如果加得過早,熔體未能將其蓋住,這樣將增加銅板的燒損;反之如果加得過晚,銅板來不及溶解和擴散,將延長熔化時間,影響合金的化學成分控製。

           電爐熔煉時,應盡量避免更換電阻絲帶,以防髒物落入熔體中,汙染金屬。

    3、攪動熔體

           熔化過程中應注意防止熔體過熱,特別是天然氣爐熔煉時爐膛溫度高達1200℃,在這樣高的溫度下容易產生局部過熱。為此當爐料熔化之後,應適當攪動熔體,以使熔池裏各處溫度均勻一致,同時也利於加速熔化。

    三 扒渣與攪拌

           當爐料在熔池裏已充分熔化,並且熔體溫度達到熔煉溫度時,即可扒除熔體表麵漂浮的大量氧化渣。

    1、扒渣

           扒渣前應先向熔體上均勻撒入粉狀熔劑,以使渣與金屬分離,有利於扒渣,可以少帶出金屬。扒渣要求平穩,防止渣卷入熔體內。扒渣要徹底,因浮渣的存在會增加熔體的含氣量,並弄髒金屬。

    2、加鎂加鈹

           扒渣後便可向熔體內加入鎂錠,同時要用2號粉狀熔劑進行覆蓋,以防鎂的燒損。

           對於高鎂鋁合金為防止鎂的燒損,並且改變熔體及鑄錠表麵氧化膜的性質,在加鎂後須向熔體內加入少量(0.001%-0.004%)的鈹。鈹一般以鋁鈹合金形式加入,加入後應進行充分攪拌。

            為防止鈹的中毒,在加鈹操作時應戴好口罩。另外,加鈹後扒也的渣滓應堆積在專門的堆放場地或作專門處理。

    3、攪拌

           在取樣之前,調整化學成分之後,都應當及時進行攪拌。其目的在於使合金成分均勻分布和熔體內溫度趨於一致。這看起來似乎是一種極其簡單的操作,但是在工藝過程中是很重要的工序。因為,一些密度較大的合金元素容易沉底,另外合金元素的加入不可能絕對均勻,這就造成了熔體上下層之間,爐內各區域之間合金元素的分布不均勻。如果攪拌不徹底(沒有保證足夠長的時間和消滅死角),容易造成熔體化學成分不均勻。

           攪拌應當平穩進行,不應激起太大的波浪,以防氧化膜卷入熔體中。

    調整成分

           在熔煉過程中,由於各種原因都可能會使合金成分發生改變,這種改變可能使熔體的真實成分與配料計算值發生較大的偏差。因而需在爐料熔化後,取樣進行快速分析,以便根據分析結果是否需要調整成分。

    4、取樣

           熔體經充分攪拌後,即應取樣進行爐前快速分析,分析化學成分是否符合標準要求。取樣時的爐內熔體溫度應不低於熔煉溫度中限。

           快速分析試樣的取樣部位要有代表性,開然氣爐(或煤氣爐)在兩個爐門中心部位各取一組試樣,電爐在二分之一熔體的中心部位取兩組試樣。取樣前試樣勺要進行預熱,對於高純鋁及鋁合金,這了防止試樣勺汙染,取樣應采用不鏽鋼試樣勺並塗上塗料。

    四 成分調整

            當快速分析結果和合金成分要求不相符時,就應調整成分——衝淡或補料。

    1、補料。

           快速分析結果低於合金化學成分要求時需要補料。為了使補料準確,應按下列原則進行計算:

            1)先算量少者後算量多者;

            2)先算雜質後算合金元素;

            3)先算低成分的中間合金,後算高成分的中間合金;

            4)最後算新金屬

    2、衝淡。

            快速分析結果高於化學成分的國家標準、交貨標準等的上限時就需衝淡。

            在衝淡時高於化學成分標準的合金元素要衝至低於標準要求的該合金元素含量上限。

            我國的鋁加工廠根據曆年來的生產實踐,對於鋁合金都製定了廠內標準,以便使這些合金獲得良好的鑄造性能和力學性能。為此,在衝淡時一般都衝至接近或低於該元素的廠內化學成分標準上限所需的化學成分。 

     3、調整成分時應注意的事項

          (1)某些元素密度較大,溶解擴散速度慢,或易於偏析分層。故取樣前應充分攪拌,以均勻其成分,由於反射爐熔池表麵溫度高,爐底溫度低,沒有對流傳熱作用,取樣前要多次攪拌,每次攪拌時間不得少於5min。

          (2)取樣部位和操作方法要合理。由於反射爐熔池大而深,盡管取樣前進行多次攪拌,熔池內各部位的成分仍然有一定的偏差,因此,試樣應在熔池中部最深部位的二分之一處取出。

    取樣前應將試樣模充分加熱幹燥,取樣時操作方法正確,使試樣符合要求,否則試樣有氣孔、夾渣或不符合要求,都會給快速分析帶來一定的誤差。

          (3)取樣時溫度要適當。某些密度大的元素,它的溶解擴散速度隨著溫度的升高而加快。如果取樣前熔體溫度較低,雖然經過多次攪拌,其溶解擴散速度仍然很慢,此時取出的試樣仍然無代表性,因此取樣前應控製熔體溫度適當高些。

          (4)補料和衝淡時一般都用中間合金,熔點較高和較難熔化的新金屬料,應予避免。

          (5)補料量和衝淡量在保證合金元素要求的前提下應越少越好。且衝淡時應考慮熔煉爐的容量和是否便於衝淡的有關操作。

          (6)如果在衝淡量較大的情況下,還應補入其它合金元素,應使這些合金元素的含量不低於相應的標準或要求。

    五 精煉

           工業生產的鋁合金絕大多數在熔煉爐不再設氣體精煉鋼過程,而主要靠靜置爐精煉和在線熔體淨化處理,有的鋁加工廠仍還設有熔煉爐精煉,其目的是為了提高熔體的純淨度。這些精煉方法可分為兩類:即氣體精煉法和熔劑精煉法。

    出爐

            當熔體經過精煉處理,並扒出表麵浮渣後,待溫度合適時,即可將金屬熔體輸注到靜置爐,以便準備鑄造。

    六 清爐

           清爐就是將爐內殘存的結渣徹底清出爐外。每當金屬出爐後,都要進行一次清爐。當合金轉換,普通製品連續生產5-15爐,特殊製品每生產一爐,一般就要進行大清爐。大清爐時,應先均勻向爐內撒入一層粉狀熔劑,並將爐膛溫度升至800℃以上,然後用三角鏟將爐內各處殘存的結渣徹底清除。


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