Алюминиевая расплав, извлекаемый из электролитической ячейки в виде алюминиевого прутка марки 6061, содержит различные примеси, поэтому перед литьем его необходимо очистить. В промышленности для очистки литья в основном используются такие методы, как отстой, флюсовая очистка и газовая очистка; кроме того, для очистки применяются методы направленного затвердевания и фильтрации.
Технология очистки алюминиевых стержней при литье
Очистка флюса заключается в использовании флюсы добавляется в расплав алюминия с образованием большого количества мелких капель, благодаря чему оксиды в расплаве алюминия смачиваются, адсорбируются и растворяются этими каплями, образуя новые капли на поверхности, а после охлаждения наплав удаляется. Флюс, используемый для очистки, состоит из солей с низкой температурой плавления, малой плотностью, низким поверхностным натяжением, высокой активностью и сильной адсорбционной способностью в отношении окисленного шлака. При использовании сначала поместите небольшой кусочек флюса в железную корзину, а затем опустите её на дно смесительной печи, чтобы перемешивать вперед-назад. После того как флюс израсходован, извлекают железную корзину и дают стали отстояться в течение 5–10 мин. Удаляют поверхностную пену и приступают к литью. При необходимости флюс можно также добавлять на поверхность, чтобы покрыть пену.
Метод очистки алюминиевых стержней при литье
Очистка газом является основным методом очистки алюминиевых прутков марки 6061. В качестве газа используется хлор, азот или смесь хлора и азота.
(1) Очистка газообразного хлора. Ранее в качестве очищающего агента использовался активный газообразный хлор (метод хлорирования). При применении метода хлорирования, когда газообразный хлор пропускается через расплав алюминия, образуется большое количество пузырьков AlCl₃ необычно малого размера, которые достаточно тщательно перемешиваются с расплавом алюминия. Растворённый в расплавленном алюминии водород и некоторые механические включения адсорбируются на пузырьках AlCl₃ и удаляются по мере подъёма этих пузырьков к поверхности расплава. Хлор также способен хлорировать некоторые элементы, имеющие отрицательную оксидную степень по сравнению с алюминиевыми стержнями марки 6061. Например, кальций, натрий, магний и т. д. можно отделить за счет образования соответствующих хлоридов под действием газообразного хлора. Поэтому метод хлорирования является весьма эффективным способом первичной очистки алюминия. Расход газообразного хлора составляет 500–700 г на тонну алюминия. Однако, поскольку кислород токсичен и относительно дорог, а также с целью предотвращения загрязнения воздуха и снижения затрат на производство алюминиевых слитков, метод хлорирования постепенно вытесняется в современной алюминиевой промышленности и заменяется методом очистки с использованием инертного газа — азота.
(2) Метод очистки азотом. Также известен как метод бесдымной непрерывной очистки, при котором в качестве фильтрующего материала используются шарики из оксида алюминия (418 мм). Азот поступает непосредственно в расплав алюминия. Расплав алюминия непрерывно подается в очистительную печь, проходит через слой фильтрующих шариков из оксида алюминия и промывается азотом, благодаря чему из расплава удаляются неметаллические включения и растворенный водород, после чего расплав непрерывно выводится, что обеспечивает равномерное распределение мелких пузырьков азота, выполняющих очищающую функцию в обрабатываемом расплаве алюминия. Азот не загрязняет атмосферу и обладает высокой производительностью по очистке. Он позволяет обрабатывать от 200 до 600 кг расплавленного алюминия в минуту. Потери алюминия, вызванные процессом очистки, относительно невелики, поэтому данный метод в настоящее время широко применяется. Однако, в отличие от газообразного хлора, он не способен удалять кальций, натрий и магний из расплавленного алюминия.
(3) Метод очистки смесью газов. Для очистки расплавленного алюминия используется смесь хлора и азота. Алюминиевый стержень марки 6061 служит, с одной стороны, для удаления водорода и оксидов, а с другой — для удаления определенных металлических примесей (таких как магний) из алюминия. Обычный состав: 90% азот + 10 % хлор. Также используется соотношение 10% хлора + 10% углекислого газа + 80% азота. Такой вариант обеспечивает лучший эффект: углекислый газ способствует хорошей диффузии хлора и азота, а также позволяет сократить время операции.