电解原铝直接铸造生产优质铝合金圆锭的工艺措施

时间:2015-09-08 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介: 曾奇才,邹万军 (清远市钛美铝业有限公司,广东清远,511533) 一、前言 目前、我国大部分电解铝厂把电解铝液通过精炼,除渣除气,然后铸造成重熔铝锭出售;而铝型材厂购回上述铝锭,重新

采用熔剂吸附精炼,精炼的效果除了与精炼剂的好坏氮气纯度的高低息息相关之外,而且与精炼的操作也密切相关。因为吹气精炼是建立在分压扩散除气和浮选除渣基础上的。只有与精炼气体、粉剂产生紧密接触的区域才有精炼作用。操作工人必须遵守操作规程,让精炼器沿着炉底,在熔炼炉四角,前后左右均匀移动,让所有的铝液都与精炼剂、氮气充分接触,不留死角。气体精炼的效果更主要取决于气体分散度和气泡的大小。气泡的尺寸愈小,除气效果愈好。因为气泡愈小,则由同体积气体造成的气泡数愈多,表面积愈大;而且上浮速度越慢;与熔体接触的时间越长。采用普通丁字形精炼器时,气泡的直径约为10mm ,效果非常好;若采用直径15mm钢管作精炼器,气泡直径可达300mm以上,使用更多的氮气,除气效果依然很差。

采用熔剂吸附精剂,精炼剂直接与铝融体相接触,通过吸附扩散作用,从而达到除渣的良好效果。同时,精炼剂也还有除气作用。熔剂的除气作用主要表现在三个方面:一是随络合物γ-Al2O3。XH的除去而除去被氧化夹杂所吸收的部分络合氢。二是熔剂产生分解而与熔体相互作用时形成气态产物,进行扩散除氢。三是熔体表面氧化膜被熔剂中的冰晶石溶解而使得熔解于铝液中的原子氢向大气扩散变得容易。

静置的目的:一是便于精炼油载体上游将铝液中的气体和细小的非金属夹杂物带出液面,二是便于大块的非金属夹杂物下沉至炉底。

2、铸造工艺技术的改进

由于电解原铝液与铝锭重熔铝液配成铝合金精炼之后,其性质仍然有所区别,前者杂质含量稍高,粘度稍大,流动性稍差。固此,在铸造圆锭时,为了保证流动性,前者的铸造温度应比后者高10℃左右,对于6063铝合金来说,应把铸造温度控制在725-740℃。连续铸造时,合金液的流动性愈好,则铸锭在凝固期间产生的缩孔更易得到补缩,铸锭在凝固末期收缩受阻而产生的热裂纹也更易得到及时的焊合,铸锭表面形成冷隔的倾向性也更小,对于气体和杂质的上浮也有好处。因此,只有稍许提高电解原铝合金液的铸造温度,提高其流动性,方能获得优良的圆锭。

根据铝合金的结晶特点,晶核的形成不是来源于铝合金熔液过冷而自发生核,实际上总是产生于铝合金熔液中的活性杂质。电解原铝液合金中杂质含量虽然高于铝铸重熔合金液中的杂质,但前者中的杂质长时间处于940-960℃的高温环境下,已经丧失了其活性变成了惰性杂质,不能成为结晶核心。所以用电解原铝液生产铝合金圆锭,只有依靠外来晶核,增大Al-Ti-B丝的用量,才能得到晶粒细小的等轴晶组织。通过生产实践表明,Al-Ti-B丝用量应增大到3.5-4.0kg/t,比重熔铝锭合金液要增加50%,否则,圆铸中会产生粗大的等轴晶或柱状晶组织。

铸锭的结晶速度是决定铸锭品质的重要因素,通常,结晶速度愈大,铸锭的结晶组织愈细小,力学性能就愈好。降低偱环水温度,增大冷却水压力,可以降低铸锭表面温度,提高铸锭凝壳内的温度梯度,增加导热强度,有利于提高铸锭的结晶速度。在生产实践中,确保铸锭不产生热裂纹的前提下,尽量提高铸造速度。

用电解原铝液生产的6063铝合金圆锭,头尾料与重熔铝锭生产的产品有很大的差别,头部往往产生粗晶组织,尾部夹气严重。铸造开始时,有意识在流槽中放一些Al-Ti-B丝,或增大喂丝机的速度,还是难以消除粗晶组织,因此,锯切时,增加头部长度为铸锭直径的2倍,可以去掉粗晶组织。

铸锭尾端,晶粒组织仍然是细小等轴晶组织,主要表现为铸锭结构疏松,氢气含量高。由于铸造过程即将结束,炉内金属液量少,温度低,流动性差。适当降低铸造速度,合金液还是难以完全补充合金在液态和凝固态的体积收缩而产生的细小而分散的孔洞,于是便导致了宏观和显微收缩疏松的形成。尾部锯切长度控制在铸锭直径的1.5倍。只有切足头尾废料,才能确保产品质量。

四、结论

1、电解原铝液具有温度高、气体含量高、杂质多、结晶形核活性质点少的特点。

2、在熔剂吹氮精炼时,选用优质熔剂、高纯氮气,加大熔剂用量到4.0kg/t,精炼时间延长到40-50min,充分除渣排气,提高铝合金液质量。

3、6063铝合金铸造温度为725-740℃,Al-Ti-B细化剂添加量为3.5-4.0kg/t,降低水温,增大水压,提高结晶速度,可以生产出晶粒细小的优质圆铸锭。

4、留足头、尾料,去除头尾段质量缺陷,保证产品质量。

考参文献

[1] 罗苏、吴锡坤等主编,铝型材加工实用技术手册,第一版,长沙:中南大学出版社,2006

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