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裝料
鑄鋁熔煉時,裝入爐料的順序和方法不僅關(guān)系到熔煉的時間、金屬的燒損、熱能消耗,還會影響到金屬熔體的質(zhì)量和爐子的使用壽命。裝料的原則有:
1、裝爐料順序應(yīng)合理。
正確的裝料要根據(jù)所加入爐料性質(zhì)與狀態(tài)而定,而且還應(yīng)考慮到最快的熔化速度,最少的燒損以及準(zhǔn)確的化學(xué)成分控制。
裝料時,先裝小塊或薄片廢料,鋁錠和大塊料裝在中間,最后裝中間合金。熔點(diǎn)易氧化的中間合金裝在中下層。所裝入的爐料應(yīng)當(dāng)在熔池中均勻分布,防止偏重。
小塊或薄板料裝在熔池下層,這樣可減少燒損,同時還可以保護(hù)爐體免受大塊料的直接沖擊而損壞。中間合金有的熔點(diǎn)高,如AL-NI和AL-MN合金的熔點(diǎn)為750-800℃,裝在上層,由于爐內(nèi)上部溫度高容易熔化,也有充分的時間擴(kuò)散;使中間合金分布均勻,則有利于熔體的成分控制。
爐料裝平,各處熔化速度相差不多這樣可以防止偏重時造成的局部金屬過熱。
爐料應(yīng)進(jìn)量一次入爐,二次或多次加料會增加非金屬夾雜物及含氣量。
2、撒粉狀熔劑。
對于質(zhì)量要求高的產(chǎn)品(包括鍛件、模鍛件、空心大梁和大梁型材等)的爐料除上述的裝料要求外,在裝料前必須向熔池內(nèi)撒20-30kg粉狀熔劑,在裝爐過程中對爐料要分層撒粉狀熔劑,這樣可提高爐體的純潔度,也可以減少損耗。
3、注意短路。
電爐裝料時,應(yīng)注意爐料最高點(diǎn)距電阻絲的距離不得少于100mm,否則容易引起短路。
熔化
爐料裝完后即可升溫。熔化是從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程。這一過程的好壞,對產(chǎn)品質(zhì)量有決定性的影響。
A、覆蓋
熔化過程中隨著爐料溫度的升高,特別是當(dāng)爐料開始熔化后,金屬外層表面所覆蓋的氧化膜很容易破裂,將逐漸失去保護(hù)作用。氣體在這時候很容易侵入,造成內(nèi)部金屬的進(jìn)一步氧化。并且已熔化的液體或液流要向爐底流動,當(dāng)液滴或液流進(jìn)入底部匯集起來時,其表面的氧化膜就會混入熔體中。所以為了防止金屬進(jìn)一步氧化和減少進(jìn)入熔體的氧化膜,在爐料軟化下塌時,應(yīng)適當(dāng)向金屬表面撒上一層粉狀熔劑覆蓋,其用量見表。這樣也可以減少熔化過程中的金屬吸氣。
B、加銅、加鋅
當(dāng)爐料熔化一部分后,即可向液體中均勻加入鋅錠或銅板,以熔池中的熔體剛好能淹沒住鋅錠和銅板為宜。
這時應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是,銅板的熔點(diǎn)為1083℃,在鋁合金熔煉溫度范圍內(nèi),銅是溶解在鋁合金熔體中。因此,銅板如果加得過早,熔體未能將其蓋住,這樣將增加銅板的燒損;反之如果加得過晚,銅板來不及溶解和擴(kuò)散,將延長熔化時間,影響合金的化學(xué)成分控制。
電爐熔煉時,應(yīng)盡量避免更換電阻絲帶,以防臟物落入熔體中,污染金屬。
C、攪動熔體
熔化過程中應(yīng)注意防止熔體過熱,特別是天然氣爐(或煤氣爐)熔煉時爐膛溫度高達(dá)1200℃,在這樣高的溫度下容易產(chǎn)生局部過熱。為此當(dāng)爐料熔化之后,應(yīng)適當(dāng)攪動熔體,以使熔池里各處溫度均勻一致,同時也利于加速熔化。
扒渣與攪拌
當(dāng)爐料在熔池里已充分熔化,并且熔體溫度達(dá)到熔煉溫度時,即可扒除熔體表面漂浮的大量氧化渣。
A、扒渣
扒渣前應(yīng)先向熔體上均勻撒入粉狀熔劑,以使渣與金屬分離,有利于扒渣,可以少帶出金屬。扒渣要求平穩(wěn),防止渣卷入熔體內(nèi)。扒渣要徹底,因浮渣的存在會增加熔體的含氣量,并弄臟金屬。
B、加鎂加鈹
扒渣后便可向熔體內(nèi)加入鎂錠,同時要用2號粉狀熔劑進(jìn)行覆蓋,以防鎂的燒損。為防止鈹?shù)闹卸?,在加鈹操作時應(yīng)戴好口罩。另外,加鈹后扒也的渣滓應(yīng)堆積在專門的堆放場地或作專門處理。
C、攪拌
在取樣之前,調(diào)整化學(xué)成分之后,都應(yīng)當(dāng)及時進(jìn)行攪拌。其目的在于使合金成分均勻分布和熔體內(nèi)溫度趨于一致。這看起來似乎是一種極其簡單的操作,但是在工藝過程中是很重要的工序。因?yàn)?,一些密度較大的合金元素容易沉底,另外合金元素的加入不可能絕對均勻,這就造成了熔體上下層之間,爐內(nèi)各區(qū)域之間合金元素的分布不均勻。如果攪拌不徹底(沒有保證足夠長的時間和消滅死角),容易造成熔體化學(xué)成分不均勻。
攪拌應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)進(jìn)行,不應(yīng)激起太大的波浪,以防氧化膜卷入熔體中。
調(diào)整成分
在熔煉過程中,由于各種原因都可能會使合金成分發(fā)生改變,這種改變可能使熔體的真實(shí)成分與配料計算值發(fā)生較大的偏差。因而需在爐料熔化后,取樣進(jìn)行快速分析,以便根據(jù)分析結(jié)果是否需要調(diào)整成分。
A、取樣
熔體經(jīng)充分?jǐn)嚢韬螅磻?yīng)取樣進(jìn)行爐前快速分析,分析化學(xué)成分是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。取樣時的爐內(nèi)熔體溫度應(yīng)不低于熔煉溫度中限。
快速分析試樣的取樣部位要有代表性,開然氣爐(或煤氣爐)在兩個爐門中心部位各取一組試樣,電爐在二分之一熔體的中心部位取兩組試樣。取樣前試樣勺要進(jìn)行預(yù)熱,對于高純鋁及鋁合金,這了防止試樣勺污染,取樣應(yīng)采用不銹鋼試樣勺并涂上涂料。
B、成分調(diào)整
當(dāng)快速分析結(jié)果和合金成分要求不相符時,就應(yīng)調(diào)整成分—沖淡或補(bǔ)料。
一、補(bǔ)料??焖俜治鼋Y(jié)果低于合金化學(xué)成分要求時需要補(bǔ)料。為了使補(bǔ)料準(zhǔn)確,應(yīng)按下列原則進(jìn)行計算:
1、先算量少者后算量多者;
2、先算雜質(zhì)后算合金元素;
3、先算低成分的中間合金,后算高成分的中間合金;
4、最后算新金屬
二、沖淡。
快速分析結(jié)果高于化學(xué)成分的國家標(biāo)準(zhǔn)、交貨標(biāo)準(zhǔn)等的上限時就需沖淡。
在沖淡時高于化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)的合金元素要沖至低于標(biāo)準(zhǔn)要求的該合金元素含量上限。
我國的鋁加工廠根據(jù)歷年來的生產(chǎn)實(shí)踐,對于鋁合金都制定了廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),以便使這些合金獲得良好的鑄造性能和力學(xué)性能。為此,在沖淡時一般都沖至接近或低于該元素的廠內(nèi)化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)上限所需的化學(xué)成分。
C 、調(diào)整成分時應(yīng)注意的事項
1、試樣用元代表性。試樣無代表性是加為,某些元素密度較大,溶解擴(kuò)散速度慢,或易于偏析分層。故取樣前應(yīng)充分?jǐn)嚢?,以均勻其成分,由于反射爐熔池表面溫度高,爐底溫度低,沒有對流傳熱作用,取樣前要多次攪拌,每次攪拌時間不得少于5min。
2、取樣部位和操作方法要合理。由于反射爐熔池大而深,盡管取樣前進(jìn)行多次攪拌,熔池內(nèi)各部位的成分仍然有一定的偏差,因此,試樣應(yīng)在熔池中部最深部位的二分之一處取出。
取樣前應(yīng)將試樣模充分加熱干燥,取樣時操作方法正確,使試樣符合要求,否則試樣有氣孔、夾渣或不符合要求,都會給快速分析帶來一定的誤差。
3、取樣時溫度要適當(dāng)。某些密度大的元素,它的溶解擴(kuò)散速度隨著溫度的升高而加快。如果取樣前熔體溫度較低,雖然經(jīng)過多次攪拌,其溶解擴(kuò)散速度仍然很慢,此時取出的試樣仍然無代表性,因此取樣前應(yīng)控制熔體溫度適當(dāng)高些。
4、補(bǔ)料和沖淡時一般都用中間合金,熔點(diǎn)較高和較難熔化的新金屬料,應(yīng)予避免。
5、補(bǔ)料量和沖淡量在保證合金元素要求的前提下應(yīng)越少越好。且沖淡時應(yīng)考慮熔煉爐的容量和是否便于沖淡的有關(guān)操作。
6、如果在沖淡量較大的情況下,還應(yīng)補(bǔ)入其它合金元素,應(yīng)使這些合金元素的含量不低于相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或要求。
精煉
工業(yè)生產(chǎn)的鋁合金絕大多數(shù)在熔煉爐不再設(shè)氣體精煉鋁過程,而主要靠靜置爐精煉和在線熔體凈化處理,便有的鑄鋁加工廠仍還設(shè)有熔煉爐精煉,其目的是為了提高熔體的純凈度。這些精煉方法可分為兩類:即氣體精煉法和熔劑精煉法。
出爐
當(dāng)熔體經(jīng)過精煉處理,并扒出表面浮渣后,待溫度合適時,即可將金屬熔體輸注到靜置爐,以便準(zhǔn)備鑄造鋁件。
清爐
清爐就是將爐內(nèi)殘存的結(jié)渣徹底清出爐外。每當(dāng)金屬出爐后,都要進(jìn)行一次清爐。當(dāng)合金轉(zhuǎn)換,普通制品連續(xù)生產(chǎn)5-15爐,特殊制品每生產(chǎn)一爐,一般就要進(jìn)行大清爐。大清爐時,應(yīng)先均勻向爐內(nèi)撒入一層粉狀熔劑,并將爐膛溫度升至800℃以上,然后用三角鏟將爐內(nèi)各處殘存的結(jié)渣徹底清除。