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?#22836;?#30005;话:400-001-5111
 

如何有效降低铝熔铸过程中的铸损?

南储商务网 http://www.gsasma.tw 2017年05月18日 09:18

是元素周期表中位于Ⅲ A族元素,是仅次于K、Ca、Na、Mg的一种活泼金属,在高温条件下能与空气中氧气、氮气、水蒸气、二氧化碳?#35748;?#20114;作用。

铝熔铸即是将液铝通过配料、搅拌、静置、精炼、扒渣等过程变成铝锭、棒材或其他形状的成品、半成品。铝及铝合金在熔铸过程中会因氧化、精炼、扒渣等原因出现不同程度的损耗。

所谓铝铸损就是铝及铝合金在熔炼过程中由于氧化、挥发?#32422;?#19982;炉墙、精?#37117;?#30456;互作用造成的不可回收的金属损失和铝渣所含金属的总称[1]。

铸损的一般计算公式是:(原铝量-成品量)÷原铝量×100%,铸损越高,成品量就越少,对于年产值在10万吨的铝企业,如果铸损降低1个千?#20540;悖?#19981;需额外投入,就多产出100吨铝产品(即减少烧损100吨铝产品),这将是可观的社会和经济效益,因而如何有效降低铸损显得十分重要。

2 剖析铸损产生的原因

2.1 产生铸损的主要外在表?#20013;?#24335;可以分成两部分:一是以纯铝灰形式,二是以大块铝?#25353;?#21697;铝、铝渣形式

我在河南xx铝业公司熔铸车间进行过数据统计,其中不可回收纯铝灰占铸损的比例约90%(氧化烧损造渣形成),其他因素约占10%,针对占有10%其他因素进行进一步数据统?#21697;?#26512;,其主要是大块铝、次品铝等二次回炉烧损和铝灰中含铝量(铝灰铝的主要原材料)造成,因此内在造成铸损产生的主要原因就是氧化烧损、次品铝等二次烧损、铝灰中含铝量。

2.2 铝的氧化烧损原理可以通过以下化学方程式进行进一步了解:

4Al+ 3O?=2Al?O?

金属氧化热力学研究表明?#33322;?#23646;氧化趋势、各合金元素氧化顺序和氧化程度等都是?#23665;?#23646;与氧的亲合力决定的,并与合金的成分、温度和压力等条件有关。金属与氧亲合力越大,其氧化程度趋势越大,氧化程度越高;温度越高,金属与氧亲合力越大,其氧化程度趋势越大,氧化程度越高;氧化物分解压越小,金属与氧亲合力越大,其氧化程度趋势越大,氧化程度越高[1、3]。

在熔炼温度范围内,铝与氧的亲合力很大,容易被氧化,氧化后其表面形成Al?O?膜,当高于500℃时为亚稳定的r-Al?O?,这种亚稳定的氧化膜向稳定氧化膜转变过程中,发生体积收缩并进一步发生氧化和龟?#36873;?#38543;着铝?#20309;?#24230;的升高和时间的延长,氧化膜成长越快,氧化量和厚度也显著增加[1、3]。

2.3 影响铸损的因素有:

1)液铝温度;2)铝液与氧气接触力度;3)铝渣中含铝量;4)扒渣带出的铝液;5)次品铝、大块铝的多少;6)其他造成的损耗

3 降低铸损的途径

3.1 控制好液铝温度

铝的熔点为660℃ ,一般而言原铝铸造温度控制在730℃左右、甚至更低,而铝合金流动性较好相应铸造温度比原铝要低,约710℃-730℃,对于直接使用电解槽内液铝的单位,当高温铝?#33322;?#20837;混?#19979;?#21518;,应及时配入冷料,即向混合保持炉内加入次品铝、铝渣等,?#37096;?#20197;将部分中间合金(工业硅)提前加入炉内,形成压熔状态,既增加其实收率又降低温?#21462;?#21516;时加入的冷料表面要清洁不能有油污等否则可能燃烧放?#21364;?#36827;烧损。总之将铝?#20309;?#24230;有效地降低到相应铸造温度,可降低温度对铸损的巨大影响。

3.2 降低铝液与空气接触力度,液铝与氧气接触的力度越大,氧化烧损越严重,铸损越大

1)减少液铝与氧气接触时间:① 在满足生产需要条件下,尽可能快的将炉内液铝变成成品,最好当班配?#31995;?#29677;生产,不要使液铝在炉内停留时间过长;② 合理安置熔铸设备,尽可能缩短流槽长度,?#32422;?#23569;液铝在空气中暴露时间,同时可在流槽上部加盖硅酸铝保温板,既有一定保温作用又可减少流槽内氧气含量。

总之,杜绝因各种原因导致铝液长时间存于混?#19979;?#20869;,?#32422;?#23569;铝液和氧气接触时间来降低铸损。

2)控制液铝搅拌方式:不管是人工用大耙搅拌还是机?#21040;?#25292;都是在炉门敞开状态下进行,不仅会带来液面巨大波动、增加与氧气接触面积而且也增加了炉内含氧量,势必加速了上述化学?#20174;Γ?#28903;损加大。电磁搅拌可以在封闭状态下进行且液面波动很小,有效避免了相应劣势,同?#34987;?#21487;?#32422;?#23569;空气中水分进入炉内,降低了液铝对氢元素的吸收概?#30465;?/p>

3)控制液铝精炼时吹泡高度:一般精炼方式是人工直接将精?#37117;?#25746;入炉内,然后进行搅拌精炼,但是对于部分合金生产需要进行吹氮气精炼(精炼时间较长,可达30分钟左右),必然会有一定的吹泡高度且横到边、竖到头,带动液铝的巨大波动,因此最好调节氮气压力,将吹泡高度控制在10-15mm。

3.3 正确选择、使用精?#37117;粒?#20351;渣铝充?#22336;?#31163;

在铝及铝合金熔炼过程中,除自身?#24615;游?#22806;、铝极易与氧生成氧化铝或次氧化铝等,导致铝液表面有一层浮渣,它与铝熔体有一定的浸润性,渣中混有相当数量的熔体,这样?#25176;?#35201;一种精?#37117;?#26469;改变两者的浸润性、增加渣和铝界面上的表面张力,使渣和铝分离。

铝及铝合金用熔剂一般由碱金属及碱?#20004;?#23646;的?#28982;?#29289;及氟化物组成,其主要成分是KCl、NaCl、NaF.CaF?、Na3AlF6、Na?SiF6等,但组分含量差别较大,效果也不尽相同。除使用熔剂厂生产的熔剂外,最好根据所熔炼铝合金的成?#20540;?#27491;熔剂组分比例。同时严格控制精炼工艺条件,如熔剂的用量,熔剂与熔体的接触时间、接触面积、搅拌情况、温度等,使用精?#37117;?#33021;有效减少渣中带铝,降低铸造损失。

3.4 对熔铸过程中产生的铝渣进行有效处理

铝渣是熔铸过程中不可避免的一部分,尽管采取相关措施,都会有一定比例的金属铝被带出,需要对其进行有效处理,而不是直接销售给其他单位,最简单、经济的方法可以是使用碾子对铝渣进行反复碾磨、再进行筛选,从而有效地回收部分铝豆?#21462;?/p>

3.5 降低混?#19979;?#25170;渣坡坡度,将铝渣充分扒出炉外

混?#19979;?#25170;渣坡坡度的大小直接影响铝渣的扒出量,若坡度过大大部分渣就扒不出,从而导致铝渣与铝大量沉积,清炉时造成渣与铝沉积物无法及?#34987;?#25910;,在保证混?#19979;?#23481;量的前提下,尽可能降低扒渣坡?#38706;取?/p>

3.6 严格把关扒渣质量,防止液铝被带出

现有扒渣操作基本上是人工利用大耙将铝渣扒出炉门口,在此操作过程中除了要求人员精心操作,尽可能不要将铝液带出,同时大耙设计也需要考究,建议将大耙表面开几排小?#37096;祝?#21487;以使铝渣中带有的液铝流入炉内,否则过多的液铝被带出后再次回炉会带来烧损。

3.7 降低次品铝、大块铝的量

在生产过程中,严格按?#23637;?#33402;要求操作,确保生产一炉、合格一炉,尤其在生产普铝过程中,尽可能避免飞边、毛刺、波纹、重量不符等次品铝产生,同时在生产要结束前尽可能将流槽内液铝推入模具内形成合格产品,?#32422;?#23569;大块铝量。

3.8 对已产生的次品铝等进行有效处理

对于各种原因产生的次品铝、大块铝?#32422;?#38109;渣、铝豆等采取合适的装炉顺序加入混?#19979;?#20869;,在必要的情况下?#19978;?#36827;行废料复化操作,?#21592;?#20813;不必要的烧损。

4 结束语

通过上述分析,铸损虽然在熔铸过程中不可避免,但通过控制铝?#20309;露取?#38477;低铝液和空气接触力?#21462;?#25511;制铝灰中含铝量、减少次品铝量等措施,对有效降低熔铸过程中的铸损,将会产生显著效果,也必将给企业带来可观的经济效益。

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