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用电解原铝液生产圆锭的工艺技术

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采用电解原铝液生产铝合金圆锭,普通6063铝合金占90%以上,偶尔也生产一点3003、6061、6082、6005、5052之类的铝合金。这些铝合金生产,固液相温度范围小,冷热裂纹倾向小,技术难度小。不像2XXX系列硬铝和7XXX系列超硬铝那样,合金成分元素多,范围宽,由于结晶温度范围宽,固液区塑性低,具有极大的形成热裂纹和疏松的倾向性,同时还应考虑杂质元素Si、Fe的比例对合金性能带来的影响,考虑采用加入铜、锰、铬、来改善合金的耐蚀性,加入钛、锆改善铸锭和再结晶组织。

 

熔炼炉在倒铝水之前,先把不带水份的干燥头尾料加到熔炼炉炉底。铝电解槽液温度很高,正常情况下高达950-965℃,槽底铝液温度也不低于940℃。铝液倒进熔炼炉之后,还有820-860℃。为了防止高温下铝液氧化,立即撒上一层覆盖剂覆盖熔体表面。由于覆盖剂的熔点比铝液温度低,密度比熔体小,还具有良好的润湿性能,在熔体表面形成一层连续的液体保护膜,将炉内熔体与空气隔开。一般情况下,氧气或水蒸汽不能或很少能透过此覆盖层与铝液进行反应,而溶解在电解液中的氢原子由于其半径很小,则可以穿透覆盖层而逸出。

 

由于电解原铝液气体与杂质含量高,针对上述成份特点,必须加强熔体精炼工序。精炼通常采用粉状精炼剂、用氮气吹炼;首先必须确保精炼剂和氮气质量。生产6063铝合金铸锭,一般采用1#精炼剂;目前、国内市售精炼剂种类繁多,而绝大多数企业均以保密为由,不向用户说明成分组成,加之供应商之间价格竞争激烈,个别不良精炼剂生产厂家便从化工原料选用,配方搭配及加工方法上偷工减料,精炼剂一定要确保质量,认真选用。深圳派瑞科治金材料有限公司的精炼剂质量较好,不妨试用一下。氮气自己不能制造,采用市售工业氮气,纯度为99%,那么氮气还有1%的氧气和水份,吹气时间越长,带到铝液中的水份及氧气越多。精炼所用氮气必须确保氮气纯度≥99.995%。建一条流量为20M3的制氮生产线,设备投产不到20万元,最多一年收回设备投资。既保证了氮气纯度,又节约了生产成本何乐而不为。

 

采用优质精炼剂和高纯氮气,在730-750℃温度条件下,进行两次精炼。第一次精炼精炼剂用量2.5kg/t-A,精炼时间25-30min;精炼后扒渣、加镁、补火。第二次精炼精炼剂用量1.5kg/t,精炼时间15-20min。第二次精炼完成之后,扒渣、取样分析、成份合格之后,再撒一层覆盖剂,炉内静置30min。

 

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。

 

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