鋁合金熔體的熔劑精煉

1、鋁合金熔體的熔劑精煉Revised as of 23 November 2020鋁合金熔體的熔劑精煉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（A120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

2、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。熔劑的作用有四個：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，使氫難以進入

3、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化物，使熔體得以凈化?？傊?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熔劑的分類和選擇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 吸氣的熔劑）和精煉劑（除氣、除夾雜物的熔劑）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 。 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

4、金屬起作用時，應(yīng)只能產(chǎn)生不 溶于金屬的惰性氣體，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。2 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KC1、NaCl. NaF . CdF, .、Na3AlF6s 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.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)A1203,夾雜物和氧化膜有很強

5、的浸潤能力（與A1203,的 潤濕角為20多度）且在熔煉溫度下NaCl和KC1的比重只有1. 55g / cm3和1. 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，破碎和吸附過程進行得緩慢，必須進行人工 攪拌以加速上述過程的進行。氯化物的表面張力小，潤濕性好，適于作覆蓋劑，其中具有分子晶型的 氯鹽如CC14,SiC14, A1C13,等可單獨作為凈化劑，而具有離子晶型的氯鹽如 LiCl、NaCl毛KC1、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 . Na3AlF6s CaF2o等少

6、量氟鹽，主要起精煉作用， 如吸附、溶解A1203,。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：R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 :）能増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，而且由于熔劑一 熔體表面張力的提高，加速了熔劑吸附夾雜的過程

7、。3鋁合金熔煉中常用熔劑熔劑精煉法對排出非金屬夾雜物有很好的效果但是清除熔體中非金屬 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。3 . 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劑。鋁合金熔煉過程中常用熔劑的成分及作用如表1（4-7）。表1常用熔劑的成分及應(yīng)用溶劑種類組分含量，%NaClKClMgC12Na3AlF6其它成分適用

8、的合金覆蓋劑 3950CaF2Al-Cu 系,Al-Cu-Mg 系，Al-Cu-Si 系 Al-Cu-Mg-Zn 系般鋁合金5050 -般鋁合金KCl,MgC1280CaF220Al-Mg 系 Al-Mg-Si 系合金3114CaF210CaCL244Al-Mg 系合金867CaF210,MgF215Al-Mg 系合金精煉劑25-3540-5018-26除Al-Mg系,Al-Mg-Si系以外的其它合金867MgF215,CaF210Al-Mg 系合金KC1, MgC1260, CaF240Al-Mg 系 Al-MgSi 系合金4246Bacl26（2號熔劑）Al-Mg系合金225622 般鋁合

9、金503515 -般鋁合金4050NaF10 般鋁合金50355CaF210 般鋁合金60CaF220,NaF20 般鋁合金36-4550-553-7CaF 一般鋁合金Na2SiF630-50, C2C1650-70 般鋁合金KF10易拉罐合金從上表中可以看出，有些熔劑組分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。因此， 使用廠家除使用熔劑廠生產(chǎn)的熔劑外，最好根據(jù)所熔煉鋁合金的成分調(diào)正熔劑組 分比例，以找出最佳熔劑組成。綜合以上各種熔劑不難看出，當(dāng)要熔制的鋁合金成分確

10、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。熔劑配好后，最好是經(jīng)熔煉、冷凝成塊、再粉碎后使用，因為機械混合 狀態(tài)的效果不好。熔劑用量 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。3. 2. 1 .主覆蓋劑用量R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- - 普通粉狀溶劑普通粉狀溶劑 煤氣爐熔煉：原鋁錠廢料1-2%2-4%KCl:NaCl按1:1混合KCl:NaCl 按 1:1 混合注：對高鎂鋁合金，應(yīng)一律用不含鈉鹽

11、的熔劑進行覆蓋，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）小碎片碎屑號外渣子6-810- 1515 - 203.2. 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號熔劑5-6kg/t2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/tLT66、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/1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，其熔劑用量也應(yīng)適當(dāng)增加。熔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 充分攪拌，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)，借肋于感應(yīng)磁場的攪拌作 用使熔劑與熔體充