В связи с постоянным расширением сферы применения алюминиевых сплавов в различных отраслях народного хозяйства к внутреннему качеству этих материалов предъявляются всё более высокие требования. В процессе производства необходимо строго контролировать химический состав алюминиевого сплава и такие дефекты, как усадка, пористость, пустоты и шлаковые включения в слитке, поскольку на внутреннее качество готовой продукции влияет качество слитка, а внутреннее качество слитка в значительной степени зависит от качества расплава. Поэтому технология очистки расплава алюминиевого сплава имеет огромное значение. С учетом имеющегося оборудования и технологических условий необходимо рассмотреть методы контроля содержания водорода в алюминиевом расплаве и снизить его содержание с целью получения высококачественных слитков.
Технология очистки алюминия
Газ в расплаве алюминия представлен в основном водородом (объёмная доля составляет от 60% до 90%), за которым следуют азот, кислород, оксид углерода и т. д. Технологии очистки расплава алюминия, предназначенные главным образом для удаления водорода, включают метод пузырьковой флотации, метод вакуумной обработки, метод ультразвуковой обработки, метод удаления водорода с помощью редкоземельных элементов и т. д. Метод пузырьковой флотации широко используется благодаря своей простоте и высокой эффективности. Процесс удаления водорода из расплава алюминия методом пузырьковой флотации: атомы водорода, растворенные в жидком алюминии, мигрируют к периферии пузырьков очищающего агента (аргона, азота и т. д.), адсорбируются вокруг пузырьков и образуют молекулы водорода внутри пузырьков. В конечном итоге расплав алюминия выходит из системы по мере того, как пузырьки всплывают вверх.
Основное оборудование: плавильная печь, электромагнитное перемешивающее устройство, устройство для дегазации в процессе производства, устройство для фильтрации в процессе производства, система направляющих. Первичный алюминий, полученный электролитическим способом, и другие материалы плавятся и рафинируются в плавильной печи с целью получения алюминиевого расплава, соответствующего требуемым параметрам температуры и состава, после чего расплав отстаивается для дальнейшей обработки. Отстоявшийся расплав подвергается дополнительной очистке, а затем разливается в литейные каналы после онлайн-дегазации и онлайн-фильтрации.
Растворимость алюминия при нагревании до 300 °C в воздухе составляет всего 0,001 мл/(100 г·Al), а твердый алюминий практически не поглощает водород. При поступлении расплава алюминия в литейную систему содержание водорода практически не изменяется. Помимо сырья, источником водорода в расплаве является в основном поглощение водорода в процессе плавки и литья. Цель использования онлайн- оборудование для дегазации — это дальнейшая очистка расплава алюминия за пределами печи, а также более эффективное удаление газа и шлака из расплава алюминия.