2.4.5. Дегазация алюминиевых сплавов
Наиболее распространённым дефектом отливок из алюминия является пористость, которая образуется из-за наличия водорода в расплаве. Общим принципом дегазации является использование пузырьков газа, проходящих через расплав и выносящих водород на поверхность. Эффективность дегазации зависит прежде всего от размера пузырьков. При ротационной дегазации создаются хорошо диспергированные пузырьки диаметром несколько миллиметров, и этот способ дегазации является наиболее эффективным. Применяя пористые пробки, также можно создавать пузырьки небольшого диаметра. Но в этом случае дисперсия пузырьков происходит хуже, чем при ротационной дегазации. При дегазации с помощью трубки образуются пузырьки диаметром от 20 до 30 мм, всплывающие локально только в области ввода трубки. Можно применять инертный или реактивный газ. Реактивные газы (обычно хлор или смесь газов с хлором) более эффективны для удаления твёрдых частиц, но менее экологичны. При использовании дегазирующих препаратов в виде таблеток достигается глубокое рафинирование за счёт протекания адсорбционно-флотационных процессов и химического связывания растворенного водорода. Такие препараты снижают пористость, газосодержание, потери металла со шлаком, повышают пластические свойства металла и одновременно оказывают модифицирующее действие.
Продувка расплава инертными газами, при соответствующем инженерном оформлении удовлетворительно удаляет включения, попавшие в расплав с засором лома, включения же образующиеся в расплаве за счёт «внутреннего» окисления можно удалить, только связав их в соединения, которые по своей природе и структуре менее связаны со структурой расплавленного алюминия, например в оксихлориды или оксифториды. Использование добавок хлора или фторсодержащих газов (фреонов) в продувочный газ частично помогает процессам флотации неметаллических включенийизрасплава. Существенно повышает эффективность флотации и диспергация пузырьков продувочного газа, которая может быть осуществлена либо с помощью вращающегося в расплаве импеллера (нагнетателя газа), либо продувкой расплава высокоскоростными струями газа. Лучшие результаты даёт сочетание активного флюсования путём перемешивания металла с жидкими флюсами с последующей продувкой расплава диспергированным нейтральным газом. В качестве примера можно привести технологию ковшевого рафинирования сплавов, которая применялась на Мценском заводе алюминиевого литья в середине 80-х годов (кстати, задолго до предложений немецких и американских фирм). Технология рафинирования заключалась в следующем: перед заливкой металла из печи в ковш на дно его заливали из флюсоплавильной печи от 2 до 4 кг жидкого флюса, затем из отражательной печи заливали перегретый до 780 °С металл; ковш с расплавом везли к установке ковшевого рафинирования, с помощью импеллера вначале вмешивали в расплав флюс при погружении импеллера под уровень металла, а затем при погруженном на дно ковша импеллере подавали в его полость аргон. Вся операция рафинирования одной тонны расплава занимала не более пяти минут, включая съём шлака с поверхности металла в ковше после подъёма импеллера. В результате применения этой технологии на заводе снизился общий брак по литью примерно на одну треть.
Установка для дегазации — «СпецТехСнаб»
Установка для дегазации предназначен для продувки расплавов мелкодисперсными пузырьками инертного газа с целью удаления растворенного азота и водорода, окислов, неметаллических включений, шлаков и пр.
Установка для дегазации модель 46161
|
|
В основе принципа действия установки для дегазации (рафинирования) лежит равномерное распределение по всему объему расплава мелкодисперсных пузырьков газа, которые при всплытии выносят на поверхность неметаллические включения и находящиеся в них растворенные в расплаве газы.
При вращении ротора специальной конфигурации с определенной скоростью образуется множество мелких пузырьков, что обеспечивает максимальный эффект очистки расплава.
В зависимости от объема жидкого металла и геометрических размеров ковша, зависит конструкция и размеры ротора.
Алюминиевые сплавы при использовании ротора снижают газонасыщенность в 3-4 раза.
Для продувки жидкого алюминия инертными газами — аргоном или азотом с помощью ротора могут использоваться стационарные и передвижные установки
Стационарные установки применяют при дегазации (рафинировании) сплава после выемки жидкого алюминия из плавильной печи в разливочные (транспортные) ковши с обработкой непосредственно в них.
Передвижные установки могут быть использованы при продувке сплава непосредственно в раздаточной печи.
Установка для интенсивного дегазации (рафинирования) алюминиевых сплавов
| Наименование параметра | |||
|---|---|---|---|
| П1873 | 46181 | П1901 | |
| Время обработки, мин, не блее | 22,5 | ||
| Применяемый для обработки газ | аргон, азот | ||
| Возможноть обработки порошшковыми модификаторами | + | - | + |
| Установленная мощьность, кВт | 1,5 | 1,4 | 1,5 |
| Габаритные размеры, мм | 1615х 860х 2305 | 1730х 860х 2305 | 1615х 860х 2305 |
| Масса, кг | 300 | 282 | 300 |
Эвтектика
Конкурентность машиностроительной продукции на внешнем рынке во многом определяется её качеством. Учитывая, что в конструкциях машин и агрегатов используются детали, изготовленные из алюминия и его сплавов, технологии их изготовления уделяется особое внимание. Проблема качества алюминиевых деталей осложняется в связи с вовлечением в оборот алюминиевого лома и отходов производства. Поэтому данному вопросу необходимо уделять внимание по всему технологическому циклу от начала плавки в металлургии и, наконец, в литейном производстве при получении литых заготовок. Для улучшения свойства алюминиевых сплавов используются операции по дегазации, рафинированию и модифицированию жидкого металла. Эти операции, как правило, проводятся в промышленных условиях путём введения специальных препаратов.
В настоящей работе обобщён пятнадцатилетний опыт создания эффективных препаратов научно-производственным предприятием ОДО «Эвтектика»
г. Минск.В его номенклатуре более сорока наименований рафинирующих и модифицирующих флюсов, таблетированных препаратов, технологических покрытий, смазок, красок, модификаторов и т. д.
Все они потребляются ведущими заводами Российской Федерации, Украины, Республики Беларусь и стран дальнего зарубежья. Смотреть продукцию…
Теоретической базой в производстве необходимых материалов являлись современные представления о физико-химических процессах, протекающих при плавке алюминиевых сплавов и собственные исследования в данной области.
«В настоящей статье будут приведены примеры парктического использования флюсов производства ОДО «Эвтектика»: флюса покровно-рафинирующий, композиции флюсовой комплексной с модифицирующим эффектом, флюса покровно-рафинирующего с модифицирующим эффектом, флюса покровно-рафинирующего для обработки заэвтектических силуминов, таблетки дегазирующей для доэвтектических и заэвтектических силуминов, технического алюминия, препарата таблетированного комплексного и таблетки дегазирующей для деформируемых и литейных сплавов на основе алюминия.»
Известно, что качество алюминиевых сплавов, а также изделий из них, в значительной степени зависит от чистоты металла по неметаллическим включениям. Основными неметаллическими включениями в алюминиевых сплавах являются: оксид алюминия (твердая примесь) и водород (газовая примесь). Именно поэтому один из главных элементов современной технологии производства отливок из алюминиевых сплавов — это очистка или рафинирование расплава от инородных включений.
Разработка флюсовой композиции для удаления неметаллических включений и других твердых фаз, находящихся в расплаве, производилась с учетом процессов адгезии компонентов флюса по отношению к оксидам и жидкому металлу. В первом случае величина работы адгезии должна быть максимальной. Принципиальная схема офлюсования неметаллических включений в расплаве показана на рис. 1.
Фундаментальная схема офлюсовывыния неметаллических включений в расплаве показывает, что процессы протекают на границе раздела фаз. В печах стационарного типа крайне затруднительно выполнить данное условие. В некоторых цехах для интенсификации химических реакций используют метод Точинского А.С. и Р. Перрена, который применяют в металлургии стали. Сущность его заключается в смешивании жидкого флюса и металла в ковше. При заливке в ковш с некоторой высоты образуется металлофлюсовая эмульсия, способствующая ускорению протекания соответствующих реакций. Внедрение в производство роторных печей устранило недостаток стационарных печей.
В качестве эффективного компонента флюса для удаления твёрдых неметаллических включений (оксидов алюминия) используется криолит. Из теории металлургии алюминия следует, что криолит растворяет глинозем и имеет пониженные значения смачиваемости алюминия. Из практики литья алюминиевых сплавов известно, что криолит растворяет оксид алюминия, однако этот процесс достаточно сложен. Количество растворенного оксида алюминия составляет небольшую величину. Рафинирующее действие флюса, содержащего криолит, определяется адсорбционными способностями Na3AlF6. Смачивающую и растворяющую роль флюса по отношению к А12О3 повышает также СаF2, который вводится в состав флюса, как правило, в количестве 3 — 5%.
Состав флюса для удаления твердых включений определяется многими факторами. Прежде всего должно быть обеспечено расплавление флюса раньше расплавления металла, чем обеспечивается предотвращение контакта загружаемой шихты с печной атмосферой. После взаимодействия с расплавом продукты реакции, состоящие из компонентов флюса и твердых включений должны становиться сыпучими и легкоскачиваемыми с зеркала жидкого сплава.
Исследования протекания встречных химических реакций при обработке расплава алюминия различными рафинирующими веществами позволили определить оптимальный компонентный состав соединений для создания флюсовой композиции. Учитывалась также способность криолита увеличивать вязкость флюса и провоцировать самовозгорание шлаковой фазы. Поэтому в состав флюсовой композиции вводили вещества, нейтрализующие его негативные факторы.
На основании многолетних исследований разработаны варианты составов рафинирующих флюсов, учитывающих тип плавильного агрегата, условия плавки и используемые шихтовые материалы. Например, при плавке в роторной печи алюминиевого лома фирмы ООО «Талко» (Украина) металлический выход составил 96% при высокой чистоте по твердым инородным включениям.,
Выше отмечалось, что на качество алюминиевого литья большое влияние оказывает газовая пористость, основным источником которой является водород. В жидком металле при температуре Тпл + 100 °С растворяется до 1 см3 / 100 г., после затвердевания при t = 20 °С растворимость снижается до 0,05 см3 / 100 г металла. Следует отметить, что величина растворимости водорода в алюминии значительно ниже по сравнению, например, с никелем или магнием.
Однако, для процесса выделения водорода из расплава при его кристаллизации определяющее значение имеет коэффициент потенциального пересыщения расплава «П», определяемый из уравнения:
П=([Н]ме.ж.-[Н]ме.тв.)/[Н]ме.тв.
где [Н] — содержание растворенного водорода в жидком и твердом металле при температуре кристаллизации.
У алюминия параметр «П» равен 13. Поэтому для алюминия весьма вероятно поражение газовой пористостью водородного происхождения, несмотря на то, что он обладает сравнительно невысокой растворимостью в жидком состоянии.
Для удаления газов из алюминиевых расплавов используется дегазация путем продувки жидкого металла инертными и активными газами. Эффективность подобной обработки низкая, т.к. основное газовыделение происходит в интервале кристаллизации, увеличиваясь при снижении температуры. Вязкость металла также возрастает. Исключением является продувка хлором, который относится к веществам повышенной токсичности.
На рис. 2 приведена схема образования газоусадочной пористости при затвердевании отливки. Видно, что дефекты отливок располагаются, в основном, по границам дендритов затвердевающей фазы.
Принято считать, что движущейся силой при дегазации алюминиевых сплавов путём продувки газами является разность парциальных давлений между водородом в металле (РН>0) и пузырьке (РН>=0).
Эффективность действия хлора на газосодержание в алюминиевых сплавах объясняется образованием большого количества мельчайших пузырьков AlCl3 (Ткип=180 ˚С), которые пронизывают металл в значительно большем объёме, чем при продувке инертным газом. Разработаны и используются на практике различные методы продувки, измельчающие пузырьки вдуваемого газа. Это должно уменьшать путь диффузии атомов водорода к газовому пузырьку. Однако не принимаются во внимание следующие факторы. Атомы водорода имеет значительно меньший размер атомов алюминия, что обуславливает высокую скорость диффузии его протонов Н+е. Следовательно, расстояние атомов водорода от газовых пузырьков не является лимитирующим звеном процесса дегазации металла. Не учитывается так же взаимодействие водорода и хлора с образованием HCl.
Анализ взаимодействия водорода с другими элементами показал, что сера наряду с образованием газовой фазы в алюминиевых сплавах может взаимодействовать с водородом. Автором работы предложена технология удаления водорода из алюминиевых сплавов путем продувки жидкого металла серой. Рафинирующее действие которой определяется ее взаимодействием с водородом, с образованием соединения Н2S. Одновременно дегазация происходит за счет возникновения в расплаве значительного количества пузырьков газообразной серы. Последняя, обладая высокой упругостью пара (Ткип = 445 °С ), находится в расплаве в парообразном состоянии и выделяется на поверхность. При этом на пузырьках газообразной серы адсорбируется водород и твердые неметаллические включения, связанные в комплексы, например А1203*[Н]+. Таким образом, введение серы в расплав позволяет реализовать классическую схему адсорбционного рафинирования: введение и образование в расплаве газа, адсорбция других газов и твердых неметаллических включений, всплывание пузырьков и удаление их из расплава.
Расчеты показывают, что обработка 500 кг расплава добавкой серы в количестве 0,05% от его массы позволяет получить объем газообразной серы в 1,5…2,0 раза превышающий объем аргона, продуваемый через такое же количество металла в течение 7…10 мин. Так как эффективность рафинирования определяется длительностью существования газовых пузырьков и их суммарной поверхностью, то обработка расплава серой более эффективна.
Важным при разработке рафинирующих препаратов является их использование в производственных условиях. Ввод порошковой серы с помощью колокольчика не обеспечивает устойчивого воздействия ввиду ее интенсивного испарения при температуре обработки с образованием крупных газовых пузырей паров серы, которые выносятся на поверхность расплава без взаимодействия с ним. Разработаны варианты ввода порошковой серы в потоке азота или аргона.
В дальнейшем исследования были направлены на создание серосодержащих композиций, обладающих максимальным усвоением серы. Результатом этих разработок явилось создание таблетированных препаратов, обладающих высокой эффективностью рафинирования алюминиевых сплавов.
Как следует из вышеизложенного, водород является исключительно вредной примесью в алюминиевых сплавах, образуя газовую пористость, что является причиной негерметичности отливок и низких механических свойств. Поэтому подавляющее большинство исследований направлено на разработку способов удаления водорода из металла.
Однако, в последнее время появляются разработки, отмечающее положительное влияние водорода на процесс кристаллизации силуминов, что в свою очередь улучшает механические и технологические свойства.
Установлено, что характер влияния водорода на кристаллизацию алюминиевых сплавов определяется его агрегатным состоянием. Находясь в молекулярном виде пары водорода концентрируются преимущественно в зоне усадки, образуя сквозные усадочные раковины. Иная картина наблюдается, когда водород растворяется в жидком расплаве только в атомарном виде. Выделяясь в процессе кристаллизации отливки водород создает повышенное парциальное давление, компенсирующее усадку кристаллизующегося расплава в тепловых узлах отливки. При этом отливка получается без усадочной рыхлоты и сквозной пористости.
Разработка газифицирующих препаратов является сложной задачей, которая успешно решена специалистами ОДО «Эвтектика» и активно внедряется в производство.
Промышленное внедрение разработанного препарата произведено в условиях литейного завода ОАО «КАМАЗ-Металлургия». Обрабатывался сплав АК9ч, предназначенный для заливки отливок «картер маховика», получаемых методом литья под низким давлением.
Результаты плавок показали, что применение наводораживающего флюса совместно с другими препаратами позволило снизить брак по литью в 2 раза. При этом пористость отливок не превышает 1-го балла, а индекс, плотности находится в пределах 4…6 %, при существующих требованиях <= 10 %. Такой препарат включен в нормы расхода действующего технологического процесса.
Следующим этапом в процессе производства качественных сплавов является разработка процесса модифицирования, обеспечивающего получение требуемой макро- и микроструктуры в отливках. В первую очередь это относится к алюминиевым литейным сплавам — силуминам.
В большинстве случаев эффект действия этих препаратов зависит от степени их усвоения расплавом и возможности взаимодействовать с компонентами сплава, примесями, рафинирующими добавками и между собой. Вероятность протекания таких реакций, их последовательность, избирательный характер взаимодействия элементов, пределы протекания реакций в различных температурных условиях для алюминиевых сплавов исследованы недостаточно.
Применение термодинамических исследований и расчетов наиболее вероятных реакций, протекающих в расплаве при введении комплексной присадки позволяют однозначно решить вопрос о наиболее возможной эффективности того или иного элемента в составе препарата.
В настоящей работе исследованы различные реакции взаимодействия таких модификаторов как натрий, стронций, сера, фосфор и редкоземельные элементы с компонентами, примесями алюминиевых сплавов и между собой. Термодинамический расчет параметров взаимодействия указанных элементов позволяет сделать вывод о совместимости каждого химического элемента при их одновременном вводе в алюминиевый расплав с целью его модифицирования.
Для сравнительных исследований способности одних веществ вступать во взаимодействие с другими нет необходимости в высокой точности воспроизводства термодинамических расчетов. Поэтому, в качестве основного метода для исследований принят ускоренный приближенный метод расчета равновесия химических реакций, результаты которых приведены в работе.
С целью изучения структурообразования в сплавах системы А1 — Si выплавлялись образцы с содержанием кремния 9,0 %, 12,5 % и 20,0 % соответственно, которые подвергались термическому анализу. В качестве модификаторов использовали Na (0,02 %) и Р (0,1 %). Характерные кривые охлаждения показаны на рис. 3.
На термограммах немодифицированных силуминов наблюдается два минимума.
Первый минимум возникает вследствие переохлаждения при первичной кристаллизации α-твердого раствора кремния в алюминии.
Второй — при эвтектической кристаллизации с последующей рекалесценцией несколько ниже температуры плавления эвтектики.
Иная картина наблюдается при модифицировании сплавов натрием. Вид кривых затвердевания модифицированной эвтектики отличается от кривых охлаждения немодифицированных сплавов.
Во-первых, при наличии натрия отсутствует минимум, характерный для обычной эвтектики, а наблюдается округлый перегиб от участка кривой первичной кристаллизации к эвтектической остановке.
Во-вторых, во всех модифицированных сплавах кристаллизация эвтектики протекает не при постоянной, а при понижающейся во времени температуре. Значительный перепад температуры начала и конца кристаллизации модифицированной эвтектики указывает на замедление скорости роста кристаллов кремния. Это связано с тем, что количество теплоты кристаллизации недостаточно для сохранения постоянной температуры. На рис. 4. показаны микроструктуры исследуемых сплавов.
Из рисунка видно, что у немодифицированного сплава эвтектические кристаллы кремния имеют форму пластин, которые в поле шлифа выглядят иглами. Форма кристаллов кремния во многом определяется его кристаллохимичеким строением. Известно, что для кристаллов кремния, имеющих кристаллическую решетку типа алмаза, характерна ковалентная химическая связь между атомами, реализуемая, в основном, по плоскостям {111}. При росте из расплава даже в случае небольших переохлаждений эти плоскости получают преимущественное развитие, что приводит к образованию в структуре силуминов пластинчатых включений эвтектического кремния. В структуре закристаллизовавшейся модифицированной эвтектики наблюдаются тонкодисперсные волокнистые включения кремния. Собственно, эвтектика представляет собой композит, состоящий из αAl- и βSi-фаз. Образование подобной структуры является определяющим фактором в улучшении механических свойств конструкционных сплавов АК9ч. Следует отметить, что в зависимости от состава сплава, скорости охлаждения и других технологических параметров в структуре эвтектических силуминов наряду с модифицированной эвтектикой выпадают кристаллы αAl и первичного кремния. Однако подобная структура не сказывается отрицательно на свойствах отливок конструкционного назначения.
Совершенно иные требования предъявляются к экономно-легированым поршневым сплавам, важнейшей характеристикой которых является однородность структуры при максимальном измельчении всех составляющих. Определяющую роль в формировании подобной структуры играет фосфор. Из термограмм заэвтектического сплава с добавкой фосфора следует, что температура ликвидус повышается на 10…12 °С, что свидетельствует о более легком механизме образования первичных кристаллов кремния на изоморфных ему частицах АlР. Не замечено, также, существенное влияние фосфора на эвтектическую кристаллизацию сплава.
Таким образом, фосфор может являться одним из основных компонентов при создании модифицирующей композиции для поршневых заэвтектических сплавов.
В заключение на рис. 5 приведены отливки различного функционального назначения из алюминиевых сплавов, изготовленные на оборудовании фирмы LPM (Италия), требуемая микроструктура и свойства которых обеспечиваются следующими препаратами ОДО «Эвтектика»:
- Флюс покровно-рафинирующий ТУ РБ 100196035.005-2000;
- Композиция флюсовая комплексная с модифицирующим эффектом ТУ ВУ 100196035.018-2010;
- Флюс покровно-рафинирующий с модифицирующим эффектом ТУ РБ 100196035.005-2000;
- Флюс покровно-рафинирующий для обработки заэвтектических силуминов ТУ РБ 100196035.005-2000;
- Таблетка дегазирующая для доэвтектических и заэвтектических силуминов, технического алюминия ТУ РБ 14744129.004-98;
- Препарат таблетированный комплексный ТУ ВУ 100196035/017-2009
- Таблетка дегазирующая для деформируемых и литейных сплавов на основе алюминия ТУ РБ 14744129.004-98;
Правильное построение технологического процесса производства отливок с применением оптимальных методов печной и внепечной обработки эффективными дегазирующими, рафинирующими и модифицирующими препаратами обеспечивает требуемые физико-механические свойства сплава и стабильное качество литья.
Этой статьей мы заканчиваем обзор замечательного руководства британской фирмы Ashford Engineering Services «D.C. Casting Remelt Shop Handbook». Это практическое руководство по работе литейного цеха независимого завода по производству прессованных алюминиевых профилей. В этот раз речь пойдет о обработке алюминиевого расплава – печной и внепечной – перед подачей на литейную машину.
См. также
Цех для литья алюминиевых слитков-столбов
Печи для плавления алюминия
Вертикальные литейные машины для литья алюминевых слитков
Системы литья алюминиевых слитков-столбов
Контроль температуры печи
Контроль температуры расплава должен быть определяющим фактором. Чрезмерная температура расплава приводит к потере легирующих элементов и требует их дополнительного введения, что увеличивает расходы на шихту.
Чтобы плавление алюминия было эффективным, температура в печи должна быть не менее 1100 ºС. Контроль температуры обычно ведут по температуре свода печи или температуре отходящих из печи газов. Однако преобладающим фактором является температура расплава в ванне печи.
Термопара в ванне печи
Для термопары, которую погружают в расплав печи, главным вопросом является срок службы ее огнеупорного кожуха. Основные проблемы – это «вмораживание» кожуха термопары в ванне печи и ее механическое повреждение при загрузке в печь шихты. Поэтому многие литейщики вынимают термопару из ванны печи при загрузке в нее шихты, чистке печи и снятии шлака. В начале очередного цикла плавления термопару помещают обратно на свое место в ванне печи. Отверстие, в которое вставляется термопара должно быть достаточно большим, чтобы позволять небольшое налипание металла и шлака на кожух термопары.
Печные инструменты
Простые инструменты, которые требуются для печных операций, показаны на рисунке 1. Эти инструменты нужны для работы с ломом в печи, снятия шлака, чистки печи и отбора образцов для спектрального анализа. Все эти инструменты имеют ограниченный срок службы и поэтому считаются расходными материалами. Обычно их изготавливают прямо на заводе.
Рисунок 1 – Простые инструменты и приспособления для работы
с небольшой плавильною печью
Составление сплава и отбор образцов
Когда весь лом переплавлен, и печь уже загружена на свою полную емкость, отбирают пробу расплава и проверяют ее на содержание различных легирующих элементов и примесей. Наиболее эффективным методом для этого является спектральный анализ. Спектральный анализ выполняют на световом спектрометре. Световой спектрометр – это прибор, в котором электрическая дуга испаряет металл образца, который выполнен из пробы. Свет от дуги проходит через систему призм и линз. Фоточувствительные диоды измеряют интенсивность каждой заданной линии светового спектра. Каждый элемент имеет собственную длину волны и место в световом спектре. Интенсивность каждой длины волны пропорциональна содержанию заданного химического элемента в испытуемом образце. Калиброванные фотодиоды дают в результате процентную долю всех заданных химических элементов в образце.
По результатам спектрального анализа производят подшихтовку печи – добавление ее различных компонентов – с целью достижения заданного химического состава алюминиевого расплава в печи.
Снятие шлака с расплава в печи
После внесения в расплав флюсов обязательно снимают шлак с поверхности расплава. Шлак – это смесь различных преимущественно алюминиевых оксидов с другими примесями, которые собираются на поверхности алюминиевого расплава. Перед передачей расплава для разливки или для последующей внепечной обработки шлак необходимо удалять.
В небольших печах шлак снимают с поверхности металла с помощью длинного ручного инструмента со скребком на конце, повернутым на 90º (см. рисунок 1). Рабочий-литейщик собирает шлак с поверхности расплава и через окно печи направляет его в емкость для шлака, которая стоит непосредственно под загрузочным окном. Ниже на рисунке 2 показаны механизированные устройства для снятия шлака для больших печей.
Рисунок 2 – Примеры механизированных устройств для снятия шлака
в больших плавильных печах
Дегазация и флюсование
Флюсование помогает сделать металл чище. Флюсование производят с помощью соответствующих «порошков» или «таблеток», которые забрасывают в печь и тщательно перемешивают расплав. Другим способом является продувка расплава в печи аргоном, азотом или смесью газов, которые подают через кремниевые трубы, погружаемые в расплав.
Металл требует определенной выдержки, чтобы «дегазироваться» и позволить водороду выделиться из расплава. Кроме того, во время флюсования всплывающие на поверхность расплава пузырьки газов способствуют удалению неметаллических включений.
Еще в 1980-1990-е годы для дегазации применяли 100%-ный газ хлор. Однако этот газ является очень вредным для здоровья людей и, кроме того, вызывает коррозию металлических конструкций и оборудования. Поэтому позднее стали применять флюсование смесью двух газов с небольшим содержанием хлора. Примерами таких смесей газов являются:
- 0,5-2,0 % хлора и более 90 % азота;
- 5-10 % хлора и более 90 % аргона;
- 5-10 % хлора и более 90 % фреона.
На больших производствах часто применяют внепечную дегазацию в технологической линии передачи алюминиевого расплава от плавильной или раздаточной печи к литейной машине. Эти системы дегазации более эффективны, чем дегазация в печи. Например, они способны снижать содержание водорода в расплаве более, чем на 60 %. На рисунке 3 показаны два типа таких систем дегазации – роторная и с продувкой через пористую пробку.
Рисунок 3 – Системы внепечной дегазации алюминиевого расплава
Фильтрование алюминиевого расплава
Алюминиевый расплав, который поступает из плавильной печи, содержит различные мелкие и крупные оксиды, а также другие загрязнения, например, осколки футеровки печи или металлопроводов. Для исключения последующих проблем с качеством поверхности прессованных алюминиевых профилей перед подачей расплава на литье слитков-столбов его необходимо в той или иной степени отфильтровать.
Немало заводов обходится при фильтровании расплава только пропусканием его через сложенную в несколько слоев специальную стеклоткань. В этом случае мелкие неметаллические включения и другие загрязнения неизбежно попадают сначала в слитки-столбы, а затем в прессованные профили.
При повышенных требованиях к поверхности прессованных профилей применяют фильтрование расплава с помощью установки фильтрования, главным элементом которой является керамический фильтр. Пример простой фильтровальной установки показан на рисунке 4.
Рисунок 4 – Установка для фильтрования алюминиевого расплава
Источник: D.C. Casting Remelt Shop Handbook, Ashford Engineering Services, 1997.
Похожие главы из других работ:
Аргонно-дуговая сварка алюминиевых сплавов
1. Аргонно-дуговая сварка алюминиевых сплавов
Аргонно-дуговая сварка — дуговая сварка в среде инертного газа аргона. Различают два варианта аргонно-дуговой сварки: неплавящимся вольфрамовым электродом, когда дуга, горящая между вольфрамовым электродом и изделием…
Аргонно-дуговая сварка алюминиевых сплавов
2. Аргонно-дуговая сварка алюминиевых сплавов
Аргонно-дуговую сварку применяют при изготовлении конструкций из нержавеющих и жаропрочной сталей, цветных металлов (алюминий, медь, магний, титан, цирконий, тантал, ниобий) и их сплавов. Этим же способом сваривают и разнородные сплавы, как…
Аргонно-дуговая сварка алюминиевых сплавов
3. Сварочные материалы, применяемые при сварке алюминиевых сплавов
Сварочная проволока. При дуговой сварке большинства соединений требуется проволока, металл которой заполняет зазоры, а также обеспечивает формирование шва в соответствии с размерами, установленными ГОСТ 14806-80. Кроме того…
Аргонно-дуговая сварка алюминиевых сплавов
4. Технология аргонно-дуговой сварки алюминиевых сплавов
сварка алюминиевый сплав аргонный 1.Ручной процесс. Зажигание дуги переменного тока непосредственным касанием вольфрамовым электродом поверхности алюминия затруднительно…
Образование газообразных включений в алюминиевых сплавах
2. Взаимодействие алюминиевых сплавов с газами
…
Образование газообразных включений в алюминиевых сплавах
Водород в алюминиевых отливках
Расположение водорода в затвердевшем алюминии зависит от уровня его содержания в жидком алюминии и условий, при которых происходило затвердевание. Поскольку наличие водородной пористости является результатом механизмов зарождения и роста…
Особенности технологии при использовании «сухой» анодной массы
1.3 Общая характеристика алюминиевых электролизёров
Электролизные ванны 80-х годов прошлого столетия и электролизеры, применяемые в промышленности вплоть до конца 20-х — начала 30-х годов нашего столетия, были малой мощности (до 10 кА), с блочными предварительно обожженными анодами…
Проект электролизера с обожженными анодами для получения алюминия на силу тока 200 кА и выходом по току не менее 94 %
1.3 Конструкции алюминиевых электролизеров
Современные промышленные ванны сохранили основные конструктивные черты первых электролизеров. За период развития электролитического способа производства алюминия были увеличены лишь размеры ванн и усовершенствованы те или иные их детали…
Производство алюминия, цветных металлов 3
1.2 Виды алюминиевых руд, их генезы и состав
Основными промышленными рудами, содержащими алюминий, являются бок-сит, нефелин, алунит и каолин. Качество этих руд оценивают по содержанию в них глинозема Al O, ко-торый содержит 53% Al…
Разработка технологического процесса сборки и сварки крышки бака из сплава 1420
3.1.3 Особенности кристаллизации алюминиевых сплавов при сварке
Кристаллическая структура металла шва в значительной степени определяет его механические свойства…
Сплавы на основе алюминия
1.1.Общая характеристика и классификация алюминиевых сплавов.
Алюминиевые сплавы характеризуют высокой удельной прочностью, способностью сопротивляться инерционным и динамическим нагрузкам, хорошей технологичностью…
Строение и свойства сплавов
3. Диаграммы состояния двойных сплавов и характер изменения свойств в зависимости от состава сплавов.
…
Устранение трения при обработке алюминиевых сплавов
1. СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ ТРЕНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
При обработке алюминиевых сплавов такими методами как резка, сверление, формовка, протяжка и другие, обычно сталкиваются с достаточно высоким трением. В результате чего получается низкое качество поверхности, а иногда и повреждение детали…
Электротехнические и конструкционные материалы
классификация алюминиевых сплавов;
расшифровать маркировки и указать области применения. 1. Контрольные вопросы 1 Типы кристаллических решеток металлов (элементарные кристаллические ячейки, количество атомов на одну элементарную ячейку) Кристалл состоит из атомов (ионов)…
Электротехнические и конструкционные материалы
5. Классификация алюминиевых сплавов
…
Аргон высокой чистоты
Аргон высокой чистоты 4,8
Аргон – это продукт разделения воздуха, который получается в процессе производства азота и кислорода при низкотемпературной ректификации воздуха. Затем он дополнительно очищается.
Аргон ВЧ не имеет цвета, безвкусен и не обладает специфическим запахом. Не горит, не выделяет токсичные яды и не взрывоопасен. Объемная доля аргона не менее 99,998%.
Наши заказчики по достоинству оценили технические и эксплуатационные характеристики производимого нами аргона высокой чистоты (99,998%) и остаются уже много лет среди наших постоянных клиентов.
Обозначение чистоты газов
Для облегчения обозначения чистоты (качества) газов была придумана и используется числовая маркировка. Число перед запятой определяет число девяток в процентном соотношении чистоты газа, и число после запятой соответствует последней цифре.
Обозначение | Чистота газов | Остаточные примеси в ppm | Остаточные примеси в % |
2.0 | 99,0 % | 10000 ppm | 1 % |
3.0 | 99,9 % | 1000 ppm | 0,1 % |
3.5 | 99,95 % | 500 ppm | 0,05 % |
4.8 | 99 998 % | 20 ppm | 0,002 % |
5.0 | 99 999 % | 10 ppm | 0,001 % |
5.5 | 99,9995 % | 5 ppm | 0,0005 % |
7.0 | 99,99999 % | 0,1 ppm (100 ppb) | 0,00001 % |
Производимый компанией ТРАСТГАЗ аргон высокой чистоты (99,998%) в соответствии с этим стандартом можно записать так: Аргон 4,8.
Применение
Данный технический газ широко применяется в промышленности благодаря тому, что обладает очень низкой химической активностью благодаря высокому содержанию основного вещества (аргон не менее 99,998%).
В основном он используется при следующих видах работ:
- спектральный анализ металлов.
- сварка металлов;
- плазменная обработка металла;
- производство электроники и приборов;
При работе аргоном высокой чистоты (ВЧ) процесс сварки проходит максимально эффективно и качественно, т.к. почти не содержит посторонних примесей и обеспечивает существенную защиту мест сварки от негативного воздействия окружающего воздуха. При помощи аргона высокой чистоты можно сваривать титан, легированную сталь, алюминий и делать это на высоком профессиональном уровне. Сварочный шов при использовании аргона 99,998% гарантированно не темнеет, не «кипит». Без него не обходится ни плазменная, ни лазерная резка титана. Именно он — аргон ВЧ (99,998%) заполняет внутреннее пространство газоразрядных ламп.
Применение аргона высокой чистоты (99,998%)
Данное газообразное вещество широко используется в промышленности, особенно в высокотехнологичных сферах:
- Электронная промышленность использует аргон для производства лазеров.
- Активно применяется для научных и исследовательских задач.
- Металлургическая сфера. Современные технологические процессы предполагают применение Ar при охлаждении различных металлов, ускорения процесса плавления вводимых компонентов, при этом очищаются неметаллические включения. Он выполняет защитные функции расплавленной массы от взаимодействия с воздухом, когда выплавляют и разливают металл. При обработке титана необходима защитная аргоновая среда, кроме того технологические этапы работ с редкоземельными металлами, например W (вольфрама), Be (бериллия), Zr (циркония) не обходятся без Ar.
- Дегазация сплавов алюминия аргоном высокой чистоты при литье из него деталей;
- Обработка металлов. Инертное вещество создает защитную оболочку при термической обработке, контактных, лазерных, электродуговых сварочных работах. Он образует плазму в установках для сварочных работ, а также резке редких металлов, таких как хрома, никеля, алюминия, магния и их соединений.
- Используется в медицинских целях.
- Радиоэлектроника. Работает в качестве инертной среды в оборудованиях с плазменным напылением, им заполняют колбы ламп, газосветовых рекламных установок.
- Спектральный анализ. Здесь газ выступает как плазмообразующее вещество, вещество-носитель. Очень важно, чтобы аргон обладал высокой чистотой, а в некоторых случаях показатель может достигать до 99, 999 % или более, например, при работе с эмиссионным спектрометром. Если было куплено вещество с ухудшением качества, то результаты анализа искажаются, снижается работоспособность приборов, а также качество продукции, что приводит в конечном счете к экономическому убытку. Для этих целей используются специальные фильтры, которые доочищают газ до нормативных показателей.
Использование Аргона 4,8 в спектрометрах
Какого качества аргон необходим для использования в эмиссионных спектрометрах?
Для надежной работы эмиссионного спектрометра необходим аргон высокой чистоты не ниже марки 4.8 (99,998%). Использование аргона более высоких марок (5.0 (99,999%) и более) неоправданно экономически. Их безусловно можно использовать, но они стоят значительно дороже, а заметного выигрыша при анализах не дадут. А вот при использовании аргона низкого качества (99,993%) плазма будет получаться слабой, а значит её энергии будет недостаточно для абляции исследуемого материала.
Низкое качество Аргона — это самая распространенная причина появления «плохих», или «слепых», пятен обжига при измерении на искровом спектрометре.
«Хорошие» пятна отличить просто: в центе пятна наблюдается так называемый «глазок». Глазок — это результат абляции (именно в этом месте происходил нагрев, испарение и «выскребание» фрагментов образца в плазму).
Даже при минимальных отклонениях качества аргона от характеристик регламентированных для использования в конкретных приборах, изменяются условия работы и анализа, что приводит к серьезным искажениям результатов измерений, нарушению работоспособности оборудования, снижению качества продукции, снижению ресурса фильтров и, как следствие, серьезным экономическим убыткам.
Поэтому если вы получаете плохие результаты измерений (подозрительные результаты, никак не укладывающиеся в разумные рамки и т.п.), обязательно проверяйте пятна обжига.
Компания «Трастгаз» — единственный производитель газов высокой чистоты в Ульяновском регионе, в том числе инертного газа аргона высокой чистоты. Купить аргон газообразный высокой чистоты в Ульяновске у нас — означает приобрести продукцию высокого качества по очень выгодной цене от производителя!
Для многих компаний, использующих Аргон высокой чистоты (ВЧ), не маловажным аспектом является его цена, так как от этого фактора зависит стоимость итоговой продукции. Компания ТРАСТГАЗ является производителем Аргона высокой чистоты. Если вы хотите найти надежного поставщика аргона 99,998%, смело обращайтесь в нашу компанию. Мы предлагаем качественный и доступный по цене аргон высокой чистоты, который отвечает всем заявленным характеристикам. В нашем распоряжении находится современное производственное оборудование, позволяющее производить Аргон высокого качества (99,998%).
Доставка аргона ВЧ (4,8)
Мы предлагаем к продаже аргон высокой чистоты в баллонах 40 литров 150 кгс/см2. Осуществляем доставку заказов собственным транспортом до склада потребителя. Для наполнения Аргоном ВЧ (99,998%) подходит только специально подготовленная тара (баллоны). Если баллон не подходит под заправку данным техническим газом, мы можем принять его с доплатой и выдать наполненный, подготовленный, качественный баллон объемом 40 литров. Цены на данный вид услуг доступны для многих клиентов.
Почему наши клиенты обращаются к нам снова и снова:
- производим продукцию высокого качества;
- гарантируем 100% безопасность баллонов;
- возможны поставки любого объема: от одной единицы до оптовых заказов;
- выполняем заказ в максимально возможные сроки без задержек и срывов;
- осуществляем доставку по Ульяновской области и в другие регионы Росси собственным, специально оборудованным для этих целей транспортном;
- предлагаем продукцию по приемлемым ценам.
Хранение, транспортировка
Аргон в газообразном состоянии должен храниться только в баллонах высокого давления, в таких же емкостях он транспортируется и поставляется потребителю. Наша компания поставляет аргон ВЧ любого объема, обычно в баллонах емкостью 40 литров с рабочим давлением 150 кгс/см2. В силу того, что используемая тара является потенциально опасной, транспортировка осуществляется исключительно специализированными грузовыми машинами, которые имеют все необходимые разрешения.
Техника безопасности при работе с аргоном
Агрон не принадлежит к числу веществ, которые являются опасными, ядовитыми и способными привести к взрыву. Однако он может представлять угрозу в следующих ситуациях:
- В случаях, когда происходит утечка вещества, которое заполняет собой все помещение, и при этом отсутствует приток свежего воздуха.
- В больших объемах данное вещество действует в качестве наркоза, если его концентрация превышает 70%. Особенно опасна ситуация в закрытых помещениях.
- При несоблюдении техники безопасности при хранении и перевозке баллонов высокого давления.
Очень важно проветривать помещение, в котором происходит сварка аргоном, кроме того системы вентиляции должны исправно работать, чтобы не снижалась кислородная концентрация, и рабочий не испытывал бы кислородного голодание и другие негативные последствия.
Если вы хотите заказать баллоны с аргоном высокой чистоты ждем Вас в нашей компании. Вы получите оперативные поставки, высокое и стабильное качество, а также доступную цену напрямую от производителя.
Компания «Трастгаз» – Ваш эксперт в области производства инертных газов.
19 6 Aluminum Алюминиевый слиток для непрерывной разливки алюминия с аргоном
Опубликовано в 03:25 в новостях от администратораАлюминиевый слиток для непрерывной разливки алюминия с аргоном
Каков основной принцип аргоно-газовой ротационной продувки и дегазации алюминия жидкостью из алюминиевого сплава аргона?
Газообразный азот выбрасывается из графитового сопла роторного дегазатора и всплывает в алюминиевой жидкости.
Дегазация алюминия с помощью аргона — это распыление азота в расплавленный алюминий для удаления водорода.
Кроме того, дегазация также считается очень эффективным способом удаления примесей.
Два основных теоретических режима были предложены для объяснения принципа дегазации. Макрорежим считает, что удаление каждой примеси имеет схожий характер. Микроскопический режим, то есть, согласно этой теории, из-за более высокого давления паров водорода растворенный водород диффундирует в газ во впрыскиваемой алюминиевой жидкости.
Теоретически, включением диаметром 10 микрон контактирует с пузырьком, адсорбируется на пузырьке и всплывает до поверхности жидкости.
Парциальное давление водорода в азотном пузыре, только что выходящем из графитового сопла, равно 0. Когда азот всплывает, водород диффундирует из алюминиевой жидкости в азотный пузырь под движущей силой разницы давления водорода, и процесс продолжается до водорода Парциальное давление в пузырьке азота. Когда парциальное давление водорода в алюминиевой жидкости сбалансировано, азотная фаза останавливается, а затем газообразный азот всплывает на поверхность, подлежащую удалению, тем самым дегазация.
Дегазация алюминия с помощью пузырьков аргона путем улучшения вращающегося сопла в процессе очистки азотной очистки и увеличения площади контакта между аргоном и алюминием, тем самым улучшая эффект дегазации и удаления шлака, и достигая цели очистки алюминия. Улучшить качество продукта.
Ключ к дегазации алюминия с помощью аргона заключается в том, что ротор может разбивать входящие пузырьки аргона на маленькие пузырьки и распространять их по расплавленному металлу.Благодаря уменьшению диаметра пузырьков площадь поверхности аргона резко увеличивается, так что больше поверхности аргона контактирует с водородом и примесями в расплавленном металле, а водород или примеси удаляются из алюминиевой жидкости по мере подъема пузырьков.
Регулятор потока в алюминиевом аргоне может регулировать скорость потока газа в соответствии с объемом обрабатываемой металлической жидкости, а скорость вращающегося стержня и ротора можно регулировать для получения пузырька подходящего размера для облегчения диффузия инертного газа.
Adtech ONLINE DEGASSING UNIT Инструкция
Выключите нагреватель после завершения нагрева дегазационной камеры. Подайте инертный газ в ротор и выпустите расплавленный алюминий в коробку, когда температура нагревателя будет близка к температуре расплавленного алюминия.
Проверьте герметичность между входом / выходом и стиркой.
Проверьте конус, расположенный в теплозащитном сливе внизу.
Проверьте температуру расплавленного алюминия (мин. 720 ° C). Сделайте высоту расплавленного алюминия, которая должна быть на расстоянии 3 см от дна отмыва, чтобы наблюдать за поступлением расплавленного алюминия в коробку.
Оператор должен носить защитную одежду, чтобы закрыть крышку. Шлак на поверхности может быть снят через выход для удаления шлака, когда расплавленный алюминий попадает в коробку.
Запуск производства при температуре до 780 ° C. Закройте выход для удаления шлака для сохранения тепла.
Расплавленный алюминий может храниться в коробке с заданной температурой на этапе сохранения тепла, но без обращения с расплавленным алюминием.
Направьте инертные газы в ротор, чтобы предотвратить блокирование выхода воздуха расплавленным алюминием.
Включите нагреватель, как только расплавленный алюминий попадет в коробку, и установите параметры сохранения тепла.
Запуск системы отопления, контроль температуры расплавленного алюминия, контроль скорости потока газа, скорость вращения ротора изменяется от этапа сохранения тепла к этапу обработки. В то же время поток инертного газа в ротор увеличивается, и скорость потока газа изменяется со стадии консервации на стадию обработки.
Оператор устанавливает температуру нагрева расплавленного алюминия, поддерживает стабильные рабочие условия дегазации.
,
Характеристики ротор :
1 Отличная самосмазывание
2 Замечательная стойкость к химической коррозии
3 3 Высокая теплопроводность и хорошая термостойкость4 Адекватная механическая прочность и ударопрочность
Графитовый ротор в алюминиевом расплаве при температуре около 750 ℃, при скорости от 200 об / мин до 400 об / мин при условии непрерывной работы, срок службы общих требований на месяц.
Моя компания графитового ротора изготовлена из графита высокой чистоты, что само качество графита оказывает существенное влияние на срок службы ротора, при этом окислительное защитное покрытие на поверхности одновременно, срок службы может быть увеличен до 50-60 дней.
Срок службы:
50 дней при 700 ° C.
30 дней при 1000 ° C
Преимущество:
1. Без загрязнения примесями
2.Высокая устойчивость к высокой температуре, более низкая скорость окисления.
3. Cutomized-обработка доступна на нашем заводе. Мы можем разработать и обработать графитовые тигли в соответствии с вашими требованиями.
Применение:
Для дегазации (дегидрирования) расплавленного алюминия или цинка при производстве алюминиевых ступиц и других алюминиевых деталей.
Наши металлические или пропитанные смолой графитовые детали широко используются в оборудовании современной промышленности, например, в качестве уплотнительных колец для центробежных насосов, реакторов для химической промышленности, гидравлических генераторов и вращающихся хлебопекарных печей; поршневые кольца и втулки для компрессоров кислородных машин и сильфонов, подшипники для ситовых двигателей и другие виды инструментов; горки для моторов, метрополитенов и шахтных щеток электрических машин и горки для троллейбусов и др.
Физический и химический индекс:
Особый мелкозернистый графит FXG-1 | Особый мелкозернистый графит FXG-2 9000 | |||||||||||
Элемент | Единица | Гарантийное значение | Типичное значение | Типичное значение | ||||||||
Максимальный размер зерна Размер зерна | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | ||||||||
Объемная плотность | г / см3 | ≥1.70 | 1.76 | 1,76 | ||||||||
Удельное сопротивление | мкОм.м | ≤8,5 | 7,5 | ≤8,0 | 7 | 9752 9752 9752 9752 9752 9752 9752 9752 9752 9007 9007 9752 9752 Отдача от Откуда: | 1,76 9006 | МПа | ≥10.0 | 11 | ≥12.0 | 12.5 |
Прочность на сжатие | МПа | ≥24.0 | 9753 00034 | |||||||||
Теплопроводность | Вт / (тк) | ≥120 | 150 | ≥130 | 160 | 10-6 / ℃ | ≤2,5 | 2,2 | ≤2,5 | 2,1 | ||
Зольность | % | ≤0.3 | 0,09 | ≤0.3 | 0,09 |
высокий чистый графит | ||||||||
Пункт | Unit | Хлебобулочные дважды | Запеченная три раза | Запеченная четыре раза | ||||
пропитанные раз | импрегнированные дважды | трижды пропитанные | ||||||
Размер зерна | мм | ≤325 меш | ≤325 меш | ≤325 меш | ||||
Объемная плотность | г / см3 г / см3 г ,68 | ≥1,78 | ≥1,85 | |||||
Удельное сопротивление | мкОм.м | ≤14 | ≤14 | 13 900 900Прочность на изгиб | МПа | ≥25 | ≥40 | ≥45 |
Прочность на сжатие | 0 9575 | | 9575≥60 | ≥65 | ||||
Зольность | % | ≤0.15 | ≤0,1 | ≤0,05 | ||||