При литье алюминиевых прутков в основном применяются такие методы очистки, как отстаивание, использование флюса и газоочистка, а также методы фильтрации. Расплав алюминия, откачиваемый из электролитической ячейки при производстве алюминиевых прутков марки 6061, содержит различные примеси, поэтому перед литьем его необходимо очистить.
Очистка алюминиевых стержней при литье
Очистка флюса
Очистка флюса заключается в использовании флюсы добавляется в расплав алюминия с образованием большого количества мелких капель, благодаря чему оксиды в расплаве алюминия смачиваются, поглощаются и растворяются этими каплями, образуя новые капли, которые поднимаются на поверхность и после охлаждения образуют шлак. Шлак удаляется. Флюс, используемый для очистки, состоит из соли с низкой температурой плавления, низкой плотностью, низким поверхностным натяжением, высокой активностью и сильной адсорбционной способностью в отношении окислительного шлака. При использовании сначала поместите небольшой кусочек флюса в железную корзину, затем опустите её на дно смесительной печи и перемешайте, двигая корзину взад-вперёд. После того как флюс израсходован, извлекают железную клетку и оставляют в покое на 5–10 минут. Удаляют поверхностную пену и производят литье. При необходимости флюс можно также удалить с поверхности, чтобы покрыть её.
Очистка газа
Очистка газом является основным методом очистки алюминиевых прутков марки 6061. В качестве газа используется хлор, азот или смесь хлора и азота.
(1) Очистка хлором. Раньше в качестве очищающего агента использовался активный газообразный хлор (метод хлорирования). При применении метода хлорирования при пропускании хлора через расплавленный алюминий образуется большое количество аномально мелких пузырьков AlCl₃, которые полностью смешиваются с расплавом. Растворённый в расплавленном алюминии водород и некоторые механические включения адсорбируются на пузырьках AlCl₃ и удаляются по мере того, как эти пузырьки поднимаются к поверхности расплавленного алюминия. При введении газообразного хлора некоторые элементы, имеющие отрицательную химическую активность по сравнению с алюминиевыми стержнями марки 6061, такие как кальций, натрий, магний и т. д., подвергаются хлорированию и под действием вводимого газообразного хлора распадаются на соответствующие хлориды. Таким образом, метод хлорирования является весьма эффективным способом первичной очистки алюминия. Количество используемого хлора составляет 500–700 г на тонну алюминия. Однако, поскольку кислород токсичен и дорог, для предотвращения загрязнения воздуха и снижения затрат на производство алюминиевых слитков современная алюминиевая промышленность постепенно отказалась от метода хлорирования и перешла на использование инертного газа — –Очистка от азота метод.
(2) Метод очистки азотом. Также известен как метод бесдымной непрерывной очистки; в качестве фильтрующего материала используются шарики из оксида алюминия (418 мм). Азот (N₂) напрямую подается в расплавленный алюминий. Расплавленный алюминий непрерывно подается в очистную печь, проходит через слой фильтрующих шариков из оксида алюминия и промывается азотом, благодаря чему из расплава удаляются неметаллические включения и растворённый водород, после чего расплав непрерывно выводится наружу; при этом мелкие пузырьки азота равномерно распределяются в обрабатываемом расплаве алюминия, оказывая очищающее действие. Азот не загрязняет атмосферу и обладает высокой очистительной способностью. Он позволяет обрабатывать 200–600 кг расплавленного алюминия в минуту, при этом потери алюминия, вызванные процессом очистки, относительно невелики, поэтому в настоящее время он широко используется. Однако он не так эффективен в удалении кальция, натрия и магния из расплавленного алюминия, как газообразный хлор.
(3) Метод очистки смесью газов. Для очистки расплавленного алюминия используется смесь хлора и азота. Роль алюминиевых стержней марки 6061 заключается, с одной стороны, в удалении водорода и отделении оксидов, а с другой — в удалении некоторых металлических примесей (таких как магний) из алюминия. Обычно используется следующий состав: 90% азот + 10 % хлор. Также используется состав 10% хлора + 10% углекислого газа + 80% азота. В этом случае эффект лучше: углекислый газ способствует диффузии хлора и азота, что позволяет сократить время операции.