Технология очистки алюминиевого расплава является основной темой исследований в современном алюминиевом литейном производстве. Её основное направление заключается в повышении эффективности рафинирования и максимальном повышении чистоты металла при условии предотвращения загрязнения окружающей среды. В процессе плавки алюминия оксидная пленка погружается в расплав. Часть из них всплывает на поверхность алюминиевого расплава или прилипает к стенкам печи, а эти капли алюминия и поверхность расплава подвергаются повторному окислению, что также приводит к образованию включений. Попадание таких включений в литую или прокатную ленту приводит к появлению дефектов, таких как шлаковые включения и оксидная пленка. Это значительно снижает механические свойства и коррозионную стойкость продукции. Поэтому в процессе непрерывного литья и прокатки расплав необходимо рафинировать и очищать, чтобы эффективно снизить содержание газа и включений и, в конечном итоге, получить высококачественные листовые и фольгированные материалы.
Примеси в расплавленном алюминии
Примеси в расплаве алюминия: помимо металлической шихты, расплавленный алюминий может также поглощать примеси из футеровки, печных газов, поток, зарядку и рабочие инструменты в процессе плавки.
Что касается неметаллических включений в алюминиевом расплаве, то речь идет в основном о глиноземе. Он отличается плотностью и прочностью: как в твердом, так и в жидком состоянии он легко образует прочный защитный слой, плотно прилегающий к поверхности. Пленка оксида алюминия при ударе в расплавленном состоянии может легко превратиться в мелкодисперсную пленку, нанося наибольший ущерб. Хотя плотность оксида алюминия может достигать 3–4 г/см³, при высокой температуре она составляет всего 2,3–2,4 г/см³, что практически соответствует плотности алюминиевого расплава. Поэтому в расплаве алюминия частицы оксида фактически находятся в взвешенном состоянии.
После затвердевания окисленный шлак вводится в литую полосу. Поскольку он не растворяется в алюминиевом сплаве и не образует промежуточных соединений с другими элементами. Он может распределяться только в твердом состоянии на границах зерен, тем самым разрушая силу сцепления между ними. Наличие такого окисленного шлака, разрушающего межзерновую связь, приводит к множеству проблем: снижает технологические характеристики при обработке под давлением и вызывает расслоение металла в процессе обработки, что приводит к образованию трещин. Прочность алюминиевой продукции нестабильна, а показатель относительного удлинения значительно снижается. Особенно при ударных или вибрационных нагрузках происходит пластический разрушение, что негативно сказывается на сроке службы материала.
Меры по очистке расплава алюминия
Для снижения загрязнения металлов примесями можно принять следующие меры по очистке расплава алюминия:
- В зависимости от химических свойств плавленного металла или сплава используются огнеупорные материалы, обладающие высокой химической стойкостью. Для алюминиевого сплава следует использовать огнеупорную футеровку с высоким содержанием алюминия.
- Для обеспечения соответствия определённых сплавов требованиям к чистоте используются новые металлы с более высокой степенью чистоты.
- В печи с пламенным нагревом следует использовать топливо с низким содержанием серы: все инструменты, вступающие в контакт с металлической загрузкой, должны быть изготовлены из материалов, которые, по возможности, не вносят примесей.
- В случае сплавов, получаемых путем конверсии, печь следует очищать с учетом требований к чистоте и эксплуатационным характеристикам обоих сплавов.
- Обратите внимание на выбор вспомогательных материалов.
- Усилить контроль за загрузкой печи, чтобы предотвратить смешивание материалов.
- Установить оборудование для дегазации и оборудование для фильтрации между печью и литьевой машиной, основная задача которой заключается в дегазации и удалении примесей.