摘要:铝合金熔铸时炉料包括很多,本文主要针对其中电解铝液、工艺废料、以及合金添加剂三种炉料进行了两方面的分析,包括对铝合金熔铸质量的影响以及相应的应对措施。
关键词:炉料质量;铝合金;熔铸质量;影响;应对措施
引言:在生产铝合金产品的过程中熔铸是非常重要的一个环节,熔铸过程中的质量问题与之后加工出来的产品质量有着非常紧密的联系。要想保持熔铸环节的出错率小,就要保证炉料的质量较高,在对炉料质量进行确定时,要注意以下几个方面的问题,例如表面质量,组成成分等。
一.电解铝液对熔铸质量的影响及其应对措施
1.电解铝液的特点
1.1温度高
电解铝液在刚刚收集到的时候,其温度要高达900多度,虽然在将其转运的过程中温度会有所降低,但仍然会有850度左右的高温。在熔铸铝合金产品时,一般温度是700摄氏度左右,所以电解铝液相较于熔铸炉来说温度会较高。
1.2夹杂物含量高
电解铝液中所含的物质有很多,是因为其并没有进行相应的净化,还包含有一些电解质、碳化物等。同时,铝在进行电解的时候会用到某些介质,并且在电解过程中少不了有其他的一些杂质会对其造成影响,这些物质都会经过一些特定的途径进入到电解铝液中。
2.电解铝液对铝合金熔铸质量的影响因素
2.1温度高
由于电解铝液的温度较高于熔铸炉中温度,使得其自身的吸气和氧化倾向增加,导致熔铸过后的铝合金产品存在粗大的晶粒,造成铸锭的开裂现象非常严重。
2.2杂质含量高
上面提到电解铝液中的夹杂物含量较高,这里列举有非金属夹杂物以及碱金属元素等,这些物质都会经过一些特定的途径进入到电解铝液中,甚至进入到熔铸产品中,从而使得铸锭存在一些质量问题以及性能的不全。除此之外,夹杂物中会包括一些钠、钙、镁等元素,这些元素可以使熔铸产品的粘度增加,影响到最终铝合金产品的形成。
3.应对措施
3.1电解铝液的预处理
在将电解铝液运输到熔铸车间之后就可以对其进行预处理[1]。简单来讲,首先就是要将AlF3均匀地铺散在电解铝液这类的熔体中,同时在高纯氩气产生的气泡帮助下与夹杂物进行结合,最后游离到熔体的表面,从而将夹杂物除去。在预处理过程中会产生一定量的氟化氢气体,这些气体对人体是有害的,所以在对电解铝液进行预处理时一定要将其净化。
3.2优化电解铝液的入炉方式
电解铝液的入炉方式关乎着熔体中夹杂物的多少,通常情况下,“小瀑布”方式是其最常用的入炉方式,其最大的缺陷就是落差较大,2米的落差使得进入电解铝液中的空气非常多,这也就造成了夹杂物含量的增多,促使铸锭开裂的现象加重。优化过后的电解铝液入炉方式是采用自动化虹吸装置进行的,其特点就是真空注入,直接由真空抬包专注到熔炼炉熔池当中[2]。这样就可以避免空气的进入,从而也避免了之后问题的产生。
3.3选择合适的固液比
选择合适的固液比是帮助电解铝液减少不利影响的又一措施。固液比通俗来说就是团体料和电解铝液在总炉料中分别占有的比重。铸锭在熔铸过程如果全部都用电解铝液来制作,那电解铝液的各种特点就会一一显现出来,不仅有气孔,还有粗大晶粒,铸锭的裂纹也会更加明显。添加固体料,首先的优势就在于可以降低电解铝液本身的温度,从而减少铸锭开裂现象的发生;其次是可以增加熔体中非自发形核质点数量并细化铸锭中的晶粒。合适的固液比一定是要在节能环保的前提下进行的,这样就可以减少金属的烧损以及重熔铝锭二次熔化产生的温室气体排放量[3]。
二.工艺废料对熔铸质量的影响及其应对措施
1.优质回炉料
1.1优质回炉料对铝合金熔铸质量的影响
优质回炉料的各项质量指标显示其可以直接用到合金配比中,将其作为固体炉料的优势有在于,不用再进行合金化处理,晶粒组织非常少,且通常情况下获得的铸锭质量非常好。同牌号的回炉料使用合理,不仅可以保证熔铸质量,还可以更好的提升和稳定铝合金产品的质量,同时还可以减少电解铝液等熔体内夹杂物的含量。优质回炉料能够在熔铸环节起到这些作用,要归功于其细小颗粒的进传作用,在重熔时优质回炉料会发生进程扑列现象。
1.2优质回炉料的管理措施
虽然优质回炉料在使用时有很多的优势,但是却存在炉料的分类管理问题。因此,要想使其发挥出最好的优势,首先要做的就是学会分类管理,防止各类工艺废料发生混杂;其次要做好的就是防潮措施,因为优质回炉料是作为固体回炉料使用的,所以一定要保证其存放场所的干燥,并要做到时常通风;最后就是要对其进行合理使用,保证在短期内有效地使用,防止长期存放而损坏其质量。若优质回炉料存放时间太长,就会自动吸入空气中的水分子,这些水分子在熔铸过程中,很可能会加重产品的污染程度。
2.轻薄加工废料
2.1轻薄加工料对铝合金熔体质的影响
轻薄加工废料的特点是薄、窄而长,这也是其比表面积较大的原因。而比表面积大,就会使得废料受到油污的污染,比表面积越大,污染也就越深。这就使得在熔铸过程中,熔铸产品也受到这种污染,从而影响到最终铝合金产品的质量。
2.2应对措施
该废料不适用的原因就是比表面积较大,那我们就要减少他们的比表面积,可以经过干燥将其内部的水分析出,然后制成团状以减少其比表面积。制团之后,还要保证在短时间内的使用防止其再度吸水,对产品造成影响。
3.铝屑
3.1铝屑对铝合金熔铸质量的影响
铝屑对铝合金熔体的影响与轻薄加工废料的原因有些相似,那就是比表面积大,这样就会使得铝屑表面更容易吸收水分子和油,进入熔铸炉后,使得熔铸产品产生了更多的夹杂物,影响到了铸锭的质量,从而影响到了铝合金产品的质量。
3.2应对措施
3.2.1预热烘烤
由于铝屑中存在很多从外界吸收的水分子和油,所以要想去除这些物质,就要对其进行预热烘烤。烘烤的温度不能过高,也不能过低,避免能源浪费或者氧化后的资源浪费,最好控制在250-300度之间,这样才可以既有去除水分的目的,又有去除油脂的作用。
3.2.2复化成锭
这一步可以采用感应炉熔化铝屑棒的方式进行,具体步骤包括:首先要将铝屑棒放到熔铸炉中,调节适宜的温度将其熔化,结束之后就可将其进行精炼,时间必须要达到15分钟以上才可以;然后可以将其注入到事先准备好的锭模中,要注意注入的过程尽量慢;最后就是等待锭模冷却后,对其进行之后的脱模等过程。
三.合金添加剂对铝合金熔铸质量的影响及其应对措施
1.合金添加剂对铝合金熔铸质量的影响因素
1.1助熔剂
助熔剂之所以可以存在与合金添加剂中,最重要的一点就是可以提高合金添加剂的溶解速度,同时对金属氧化方面也有一定的抑制作用。但它本身因为温度较低,又会和其他的一些物质发生放热现象,致使熔体旁的一些物质温度飙升,对熔铸炉产生严重影响。
1.2热剂
热剂在合金添加剂中的含量并不高,主要是由铝粉构成的。热剂可以通过自身的燃烧放热缓解熔体的过冷现象,但是放热的同时所形成的高温也是局部的,使得熔体本身受到了一定的影响,并加速了夹杂物的产生。
2.应对措施
合金添加剂这些对熔体不利的方面要想得到解决,就必须开发新型环保金属添加剂,但这又何尝不是一项难题呢?而有些国家就已经实现了这一方面的突破,在新型添加剂中包括了很多的金属粉末、少量的助熔剂以及铝粉,这主要是为了减少有害盐类的使用,降低合金添加剂对溶体质量的影响。
四.结束语
铝合金熔铸时的炉料质量对铝合金产品的质量有着重要影响,所以,为了能够更好的利用炉料的优势生产出高质量的产品,就可以采取相应的措施减少其不利因素对铝合金产品的影响,这也是广大研究者以及技术人员在未来的生产中所必须面临的难题。
参考文献:
[1]刘民章,铝合金熔体中的碱(土)金属及其去除方法探讨[J].有包冶金节能,2016(6):15-18.
[2]刘民章,李贤,穆小杰.虹吸管在铝液转注中的应用[J].有色设备,2012(2):28-30.
[3]刘民章,张志超,李莉,等.用电解铝液生产高品质罐用3104铝合金扁锭的关键技术[J].有色金属(有色冶炼),2015(2):48-52.