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用泡沫陶瓷過濾闆淨化鋁液的工藝及效果

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用泡沫陶瓷過濾闆淨化鋁液的工藝及效果

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一.前言

鋁熔體的質量十分重要,它在很大程度上影響着随後的加工性能和最終制品的質量。因此世界各國都十分重祝鋁熔體的淨化。
導緻鋁污染的原因很多,一方面在熔煉過程中,鋁以熔融或半熔融狀态暴露于爐内氣氛中,易發生氧化,易與水汽反應而吸氫,易形成各種形式的非金屬夾渣(如爐襯碎片,熔劑中的氯化物、碳化物等)以及粗大的金屬互化物粒子等等。
另一方面,組成爐料中的部份廢料在流通過程中帶入一些非鋁雜質。由于廢料來自于本廠的各工序的工藝廢品及幾何廢料和廠外廢料,因此途徑不同,成份複雜,質量也較差。
上述這些雜質往往使鑄坯産生氣泡、夾雜,嚴重影響金屬熔體的純淨度,從而進一步影響加工性能、力學性能、抗蝕性能以及産品的外觀質量。
現今,已有各種各樣的方法以除去這些有害物質,使鋁熔體淨化。若按方式的不同,這些方法可分為爐内處理和爐外連續處理(即在線式處理)兩大類。若按作用則又可分為以除氣為主或以除渣為主兩種,本文介紹的采用泡沫陶瓷過濾闆對鋁熔體進行連續過濾即屬爐外連續處理方式,并以除渣為主的淨化作業。
下面介紹泡沫陶瓷過濾闆的特性,安裝及使用要求,并舉例說明其應用效果。

二.泡沫陶瓷過濾闆的特性

采用過濾技術以除去鋁液中的夾雜已有三十多年曆史了。
成功用于生産實踐後,迅速取代了玻璃絲布、微孔陶瓷管、氧化鋁球等多種過濾載體,并在西力各國的原鋁生産和鋁加工業中廣為應用。
其中有美國聯合鋁業公司研制成功的泡沫陶瓷過濾闆(商品名叫SELEE)、英國福士科公司生産的SIVEX陶瓷過濾闆等。而國内的主要有浙江富陽特種耐火材料廠生産的陶瓷過濾闆最為廣泛應用。
現以美國聯合鋁業公司生産的泡沫陶瓷過濾闆為例,介紹它的結構和特性。

這種泡沫陶瓷過濾闆具有網絡孔狀結構,具有一定的強度,能承受金屬液位的壓差及金屬流的沖擊,但性脆易碎,由于這種材料具有精密的結構,質均,具有很大的表面積,所以過濾效果極佳。
它的主要技術性能如下:
厚度:51mm
規格:正方形,邊長從178mm-584mm共7種
微孔規格:8孔/cm和12孔/cm兩種
孔隙系數:0.85-0.90
容積密度:0.35-0.45克/cm3
有效過濾面積:394mm2/mm3
适用流率範圍:視過濾闆尺寸大小不同,分别适用于0.5kg/秒-12.5kg/秒。
過濾量:視過濾闆尺寸大小不同,可在4.1噸-56.8噸範圍内變化。

三.使用過濾闆淨化鋁液的優點

估且不論使用泡沫陶瓷過濾闆淨化鋁液後對闆帶箔及其産品(如罐坯、轎車用精飾材、PS印刷闆等)所帶來的巨大好處外,就鋁合金型材的生産廠商來說,就有下面幾個明顯的優點:
1.提高擠壓生産率
當使用過濾闆淨化6063合金擠壓坯料時,我們曾對某一特定模具進行跟蹤考察,發現擠壓速度增加20%左右,生産率提高近15%。
2.延長模具壽命,而且減少修模次數。
3.降低擠壓力
當使用過濾闆對6063合金熔體進行淨化後,發現擠壓力比未過濾的降低3%還要多些。
4.顯著改善了鋁型材的表面質量。
從上所述.使用泡沫陶瓷過濾闆對鋁熔體進行淨化處理對降低生産成本和改進産品質量方面具有巨大的優越性。
此外,采用陶瓷過濾闆淨化鋁液,其裝置為一普通的鋼殼,内襯預制的耐火磚墊。它水平配制在金屬流槽中,即流口與鑄造井之間。因此無須對現有的鑄造系統進行重大變更,而僅需一個較小的空間而已。而且一塊過濾闆可以有效地過濾一個熔次的全部金屬,當使用結束後,取出或更換也十分方便。它同樣适用于水平式的或豎井式的鑄造系統。

四.過濾闆的安裝與作用

泡沫陶瓷闆的過濾效率與它的正确安裝使用有着密切的關系。同時,也不能因為采用了過濾工藝而忽視熔煉、爐内處理、鑄造等工序操作中為減少夾雜産生而采取的常規而必要措施。更要防止過濾後的潔淨鋁液發生再污染的現象産生。
它的安裝使用,總起來說,需要注意下面幾個方面:
1.正确選用過濾闆:
過濾闆的尺寸大小和孔數規格的選擇必須考慮到特定鑄造類型的流率範圍、過濾時金屬的最大液位、總過濾量、原始鋁液的潔淨程度等因素。
2.熔體過濾前處理不容忽視:
如熔鋁爐和保溫爐的正常扒渣、清爐;爐内精煉等。尤其是在線式除氣裝置仍很必要,因為它不僅能降低熔體的含氫量,同時也能去除部份非金屬夾雜物。
3.過濾闆須與方形耐火座磚相适配:
兩者适配便于密封,這樣既防止金屬未經過過濾而從間隙處流入鑄造箱,而且也可避免因泡沫過濾闆過于質輕而在鋁水中上浮而失效。
4.使用前需預熱:
預熱以除去水份,并有利于初始的瞬間過濾。預熱可采用電或燃氣加熱來實施。正常情況下,約需15分鐘。
5.正常過濾過程中,無須進行打渣,避免敲擊、振動過濾闆。同時應使流槽充滿鋁水,避免鋁水太大的憂動。
6.鑄造完畢後,放幹流槽及過濾闆上的金屬。國外有一種振動器,置于過濾闆上,振動一分鐘,能從過濾闆中震落約75%的存留液态金屬。
7.最後清理四周,待凝固後取出過濾闆。

五.過濾效果及實例

泡沫陶瓷過濾闆有多種規格尺寸的孔度,幾乎适用于全部鋁加工行業,如電解鋁廠、闆帶加工廠、箔材加工廠、管型棒線加工廠、再生鋁錠廠等。
下面對其過濾效果試舉幾例加以說明。
1.鋁型材生産
美國鋁業聯合公司奎爾波特工廠曾作為對照試驗,用百分之百廢料生産6063合金,先按常規的熔鑄工藝進行,但其中金屑量的一半采用過濾,而另一半未經過濾處理。結果發現經過濾後的園錠中非金屬夾雜物大量被除去。圖三即是過濾前後的園鑄錠的金相照片。在進行擠壓試驗時,得出在相同的表面質量的情況下,經過濾處理的擠壓毛料擠壓速度提高了20%,擠壓力降低3%,總綜合生産宰相應提高15%。此外試驗還表明,即使在較高的溫度擠壓時經過濾處理的型材表面平均粗糙度約降低10%,如圖四所示。
見圖三、圖四:

當然,由于金屬潔淨度的提高,無疑也相應提高了模具的使用壽命。
2.線材生産
5056和5356鋁線材通常用作焊絲,除了要求有較高的表面質量處,金屬潔淨度也十分重要。美國鋁業公司哥倫比亞工廠生産的ф0.88毫米5056合金線材曾作了過濾與未過濾的對比試驗,結果如下表:

從上表可以看出,采用過濾能降低廢品率提高生産率,效果是明顯的。

六.結論

綜上所述,采用過濾能有效地除去鋁熔體的各種夾雜物,大大提高金屬的潔淨度,從而有利于提高産品質量,降低成本,生産率已有不同程度地提高,并且操作容易,工藝過程容易控制,也無須過大的投資,值得推廣應用。
泡沫陶瓷過濾淨化鋁液的工藝及裝置适用于所有鋁材生産部門,包括簿闆、帶材、箔材、棒材、管材、線材、擠壓材、鍛件、原鋁錠、再生錠及連鑄軋坯的生産等。

該文章轉自[中國廢舊物資網]

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