鋁合金熔體的熔劑精煉

1、本文介紹了熔劑精煉在鋁合金熔體凈化過程中的作用，熔劑的分類和要求, 常用熔劑的組成，適用范圍及使用方法等。？在鋁及鋁合金熔煉過程中，氫及氧化夾雜是污染鋁熔體的主要物質(zhì)。 鋁極易與氧生成A1202或次氧化鋁（A12O及A10）.同時也極易吸收氣體（H） 其含量占鋁熔體中氣體總量的70-90 % ,而鑄造鋁合金中的主要缺陷一一氣孔 和夾渣，就是由于殘留在合金中的氣體和氧化物等固體顆粒造成的。因此，要 獲得高質(zhì)量的熔體，不僅要選擇正確合理的熔煉工藝，而且 熔體的精煉凈化處 理也是很重要的。？鋁及鋁合金熔體的精煉凈化方法較多，主要有浮游法、熔劑精煉法、 熔體過濾法、真空法和聯(lián)合法。本文介紹熔劑精煉法在

2、鋁合金熔煉中的應(yīng)用。1?熔劑的作用？熔鹽熔劑廣泛地用于原鋁和再生鋁的生產(chǎn)，以提高熔體質(zhì)量和金屬鋁 的回收率1.2。熔齊1J的作用有四個：其一，改變鋁熔體對 氧化物（氧化 鋁）的 潤濕性，使鋁 熔體易于與氧化物（氧化鋁）分離，從而使氧化物（氧化鋁）大部分 進(jìn)入熔劑中而減少了熔體中的氧化物的含量。其二，熔劑能改變?nèi)垠w表面氧化 膜的狀態(tài)。這是因為它能使熔體表面上那層堅固致密的氧化膜破碎成為細(xì)小顆 粒，因而有利于熔體中的氫從氧化膜層的顆?？障吨型高^逸出，進(jìn)入大氣中。 其三，熔劑 層的存在，能隔 絕大氣中水蒸氣與鋁熔體的接觸，使氫 難以進(jìn)入鋁 熔體中，同時能防止熔體氧化燒損。其四，熔劑能吸附鋁熔體中的氧

3、化物，使 熔體得以凈化。總之，熔劑精煉的除去夾雜物作用主要是通過與熔體中的氧化 膜及非金屬夾雜物發(fā)生吸附，溶解和化學(xué)作用來實現(xiàn)的。？2?熔劑的分類和選才? ?2. 1熔劑的分類和要求？鋁合金熔煉中使用的熔劑種類很多，可分為覆蓋劑（防止熔體氧化燒損 及吸氣的熔齊I）和精煉劑（除氣、除夾雜物的熔齊I）兩大類，不同的鋁合金所用 的覆蓋劑和精煉劑不同。但 是，鋁 合金熔煉過程中使用的任何熔劑，必須 符合 下列條件3.8 。？熔點應(yīng)低于鋁合金的熔化溫度。？比重應(yīng)小于鋁合金的比重。？能吸附、溶解熔體中的夾雜物，并能從熔體中將氣體排除。？不應(yīng)與金屬及爐襯起化學(xué)作用，如果與金屬起作用時，應(yīng)只能產(chǎn)生 不溶于金屬

4、的惰性氣體，且熔劑應(yīng)不溶于熔體金屬中。？吸濕性要小，蒸發(fā)壓要低。？不應(yīng)含有或產(chǎn)生有害雜質(zhì)及氣體。？要有適當(dāng)?shù)恼扯燃傲鲃有浴?？制造方便：價格便宜。？1.1 2熔劑的成分及熔鹽酌作用？鋁合金用熔劑一般由堿金屬及堿土金屬的氯化物及氟化物組成，其主 要成分是 KCl、NaCl、NaF. CaF, .、Na3A1F6、Na2SiF6 等。熔劑的物理、化 學(xué)性能（熔點、密度、粘度、揮發(fā)性、吸濕性以及與氧化物的界面作用等）對精 煉效果起決定性作用.？1.1.1. 氯鹽：氯鹽是鋁合金熔劑中最常見的基本組元，而45% NaCl+55 % KCl的混合鹽應(yīng) 用最廣。由于它們對固態(tài)Al2O3 ,夾雜物和氧化膜有很強(qiáng)

5、的浸潤能力（與Al2O3 , 的潤濕角為20多度）且在熔煉溫度下NaCl和KCl的比重只有1.55g / cm3和 l.50g /cm3,顯著小于鋁熔體的比重，故能很好地鋪展在鋁熔體表面，破碎和 吸附熔體表面的氧化膜。但 僅含氯鹽的熔劑J,破 碎和吸附過程進(jìn)行得緩慢，必 須進(jìn)行人工攪拌以加速上述過程的進(jìn)行。？氯化物的表面張力小，潤濕性好，適于作覆蓋齊L其中具有分子晶型 的氯 鹽如CCl4?,SiCl4 , A1C13,等可 單獨作 為凈化劑，而具有離 子晶型的 氯鹽 如LiCl、NaCl毛KCl、MgC12:等適于作混合鹽熔劑。？2。2. 2.氟鹽：在氯鹽混合物中加入NaF. Na3A1F6、

6、CaF2。等少量氟鹽，主要起精煉作用， 如吸附、溶解Al2O3 ,。氟鹽還能有效地去除熔體表面的氧化膜，提高除氣效 果。這是因為：a）氟鹽可與鋁 熔體發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)生成氣 態(tài)的A1F,、SiF4 ,、 BF3,等，它們以機(jī)械作用促使氧化膜與鋁熔體分離，并將 氧化膜擠破,推入熔 劑中；？b）在發(fā)生上述反應(yīng)的界面上產(chǎn)生的電流亦使氧化膜受“沖刷”而破碎。 因此，氟鹽的存在使鋁熔體表面的氧化膜的破壞過程顯著加速，熔體中的氫就 能較方便的逸出；c）氟鹽（特別是CaF2:）能增大混合熔鹽的表面張力，使已吸 附氧化物的熔鹽球狀化，便于與熔體分離，減少固熔渣夾裹鋁而造成的損耗， 而且由于熔劑熔體表面張力的提高

7、，加速了熔劑吸附夾雜的過程。？3鋁合金熔煉中常用熔劑？熔齊I精煉法對排出非金屬夾雜物有很好的效果，但是消除熔體中非金 屬夾雜物的凈化程度，除與熔劑的物理、化學(xué) 性能有關(guān)外，在很大程度上還取 決于精煉工藝條件，如熔 劑的用量，熔劑 與熔體的接觸時間、接觸 面積、攪拌 情況、溫度等。？1.2 1常用熔劑？為精煉鋁合金熔體，人們已研制出上百種熔劑，以鈉、鉀為基的氯化 物熔劑應(yīng)用最廣。對含鎂量低的鋁合金廣泛采用以鈉鉀為基的氯化物精煉劑， 含鎂量高的鋁合金為避免鈉脆性則采用不含鈉的以光鹵石為基的精煉熔齊心?鋁合金熔煉過程中常用熔齊1J的成分及作用如表1（4-7） 。?表1?常用熔劑的成分及應(yīng)用？溶劑種類

8、？組分 含量，%?NaCl?KCl?MgCl2?Na3AlF6? 其它成分？適用 的合金？覆蓋劑？39?50?6.6?CaF2?4.4?Al-Cu系，Al-Cu-Mg?系,Al-Cu-Si系A(chǔ)l-Cu-Mg-Zn 系?Na2CO385.CaF15?一般車呂合 金？50?50? 一般鋁 合金？KCl,MgCl280?CaF220?Al-Mg 系 Al-Mg-Si 系合金？31?14?CaF210?CaCL244?Al-Mg 系合 金？8?67?CaF210,MgF215?Al-Mg 系 合金?精煉齊iJ?25-35?40-50?18-26? 除Al-Mg系,Al-Mg-Si系以外的其它合金？系合

9、金？系A(chǔ)l-Mg-Si 系合金？8?67?MgF215,CaF210?Al-MgKCl,MgCl260,CaF240?Al-Mg 42?46?Bacl26?（2 號熔劑）？Al-Mg 系合金？22?56?22? 一般鋁合金？50?35?15? 一般鋁合金？40?50?NaF10? 一般鋁合金？50?35?5?CaF210? 一般 鋁合 金？60?CaF220,NaF20? 一般鋁合金？36-45?50-55?3-7?CaF?21.5-4? 一般鋁合金Na2SiF630-50,C2Cl650-70? 一 般車呂合金？40.5 ?49.5?KF10? 易拉 罐合 金？從上表中可以看出，有些熔劑組分

10、的含量變化范圍較大，可以根據(jù)實 際情況來確定。首先要根據(jù)合金元素的含量來確定8,因為大多數(shù)鋁合金中 主要元素含量都可在一定范圍內(nèi)變化，其次要根據(jù)所除雜質(zhì)成分及含量來確 定。因止匕，使用廠家除使用熔劑廠生產(chǎn)的熔齊I外，最好根據(jù)所熔煉鋁合金的成 分調(diào)正熔劑組分比例，以找出最佳熔齊I組成。？綜合以上各種熔劑不難看出，當(dāng)要熔制的鋁合金成分確定后，熔劑成 分的設(shè)計首先是主要成分（如氯化物）用量配比的選擇，其次是添加組分（如氟 化物）的選擇。熔齊I配好后，最好是經(jīng)熔煉、冷凝成塊、再粉碎后使用，因為 機(jī)械混合狀態(tài)的效果不好。？40.6 劑用量？. ?熔煉鋁合金廢料時，廢料質(zhì)量不同，覆蓋劑及精煉劑的用量也不同

11、。？1 .2.1 .主覆蓋劑用量？a）熔煉質(zhì)量較好的廢料，如塊狀料、管、片時覆蓋劑用量（見表2）。?表2?覆蓋劑種類及用量？爐料及制品？覆蓋劑用量（占投料量的）?覆蓋劑種類？電爐熔煉：一般制品特殊制品?0.4 0.5 % 0.5 0.6 %?普通粉狀溶劑 普通粉狀溶齊1J ?煤氣爐熔煉：原鋁錠廢？料？12%24%?KC1:NaC1?按1:1混合 KC1:NaC1?按 1:1 混合？注：對高鎂鋁合金，應(yīng)一律用不含鈉鹽的熔劑進(jìn)行覆蓋，避免和含鈉 的熔劑接觸。?b）熔煉質(zhì)量較差的廢料，如由鋸、車、銃等工序下來的碎屑及熔煉扒 渣等時，覆蓋劑用量（見表3）。?表3:?覆蓋劑用量？類？別？用量（占投料量的

12、%）?小碎 片碎？屑號 外渣 子？6 810 1515 20?3 . 2. 2精煉劑用量？不同鋁合金、不同制品，精煉劑用量也各不相同（見表4）。?表4?精煉劑用量？合金及制品？熔煉爐？靜置爐？高鎂 合金？2號熔齊1J 5-6kg/t?2 號熔劑5-6kg/t?特殊制品除高鎂合金？普通熔劑5-6kg/t? 普通熔劑6-7kg/t?LT66、LT62、LG1、LG2、LG3、LG4?出爐時用普通 熔劑、疊熔 劑壩？其它合金？普通熔劑5-6kg/t?注：？在潮濕地區(qū)和潮濕季節(jié)，？熔劑用量應(yīng)有所增加？對大規(guī)格的圓錠，具熔劑用量也應(yīng)適當(dāng)增加。？40.7 劑使用方法？熔劑精煉法熔煉鋁合金生產(chǎn)中常用以下幾種方法：？熔體在澆包內(nèi)精煉。首先在澆包內(nèi)放入一包熔劑，然后注入熔體， 并充分?jǐn)嚢?，以增加二者的接觸面積。？熔體在感應(yīng)爐內(nèi)精煉。熔劑裝入感應(yīng)爐內(nèi)，借助于感應(yīng)磁