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用泡沫陶瓷过滤板净化铝液的工艺及效果

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用泡沫陶瓷过滤板净化铝液的工艺及效果

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一.前言

铝熔体的质量十分重要,它在很大程度上影响着随后的加工性能和最终制品的质量。因此世界各国都十分重祝铝熔体的净化。
导致铝污染的原因很多,一方面在熔炼过程中,铝以熔融或半熔融状态暴露于炉内气氛中,易发生氧化,易与水汽反应而吸氢,易形成各种形式的非金属夹渣(如炉衬碎片,熔剂中的氯化物、碳化物等)以及粗大的金属互化物粒子等等。
另一方面,组成炉料中的部份废料在流通过程中带入一些非铝杂质。由于废料来自于本厂的各工序的工艺废品及几何废料和厂外废料,因此途径不同,成份复杂,质量也较差。
上述这些杂质往往使铸坯产生气泡、夹杂,严重影响金属熔体的纯净度,从而进一步影响加工性能、力学性能、抗蚀性能以及产品的外观质量。
现今,已有各种各样的方法以除去这些有害物质,使铝熔体净化。若按方式的不同,这些方法可分为炉内处理和炉外连续处理(即在线式处理)两大类。若按作用则又可分为以除气为主或以除渣为主两种,本文介绍的采用泡沫陶瓷过滤板对铝熔体进行连续过滤即属炉外连续处理方式,并以除渣为主的净化作业。
下面介绍泡沫陶瓷过滤板的特性,安装及使用要求,并举例说明其应用效果。

二.泡沫陶瓷过滤板的特性

采用过滤技术以除去铝液中的夹杂已有三十多年历史了。
成功用于生产实践后,迅速取代了玻璃丝布、微孔陶瓷管、氧化铝球等多种过滤载体,并在西力各国的原铝生产和铝加工业中广为应用。
其中有美国联合铝业公司研制成功的泡沫陶瓷过滤板(商品名叫SELEE)、英国福士科公司生产的SIVEX陶瓷过滤板等。而国内的主要有浙江富阳特种耐火材料厂生产的陶瓷过滤板最为广泛应用。
现以美国联合铝业公司生产的泡沫陶瓷过滤板为例,介绍它的结构和特性。

这种泡沫陶瓷过滤板具有网络孔状结构,具有一定的强度,能承受金属液位的压差及金属流的冲击,但性脆易碎,由于这种材料具有精密的结构,质均,具有很大的表面积,所以过滤效果极佳。
它的主要技术性能如下:
厚度:51mm
规格:正方形,边长从178mm-584mm共7种
微孔规格:8孔/cm和12孔/cm两种
孔隙系数:0.85-0.90
容积密度:0.35-0.45克/cm3
有效过滤面积:394mm2/mm3
适用流率范围:视过滤板尺寸大小不同,分别适用于0.5kg/秒-12.5kg/秒。
过滤量:视过滤板尺寸大小不同,可在4.1吨-56.8吨范围内变化。

三.使用过滤板净化铝液的优点

估且不论使用泡沫陶瓷过滤板净化铝液后对板带箔及其产品(如罐坯、轿车用精饰材、PS印刷板等)所带来的巨大好处外,就铝合金型材的生产厂商来说,就有下面几个明显的优点:
1.提高挤压生产率
当使用过滤板净化6063合金挤压坯料时,我们曾对某一特定模具进行跟踪考察,发现挤压速度增加20%左右,生产率提高近15%。
2.延长模具寿命,而且减少修模次数。
3.降低挤压力
当使用过滤板对6063合金熔体进行净化后,发现挤压力比未过滤的降低3%还要多些。
4.显著改善了铝型材的表面质量。
从上所述.使用泡沫陶瓷过滤板对铝熔体进行净化处理对降低生产成本和改进产品质量方面具有巨大的优越性。
此外,采用陶瓷过滤板净化铝液,其装置为一普通的钢壳,内衬预制的耐火砖垫。它水平配制在金属流槽中,即流口与铸造井之间。因此无须对现有的铸造系统进行重大变更,而仅需一个较小的空间而已。而且一块过滤板可以有效地过滤一个熔次的全部金属,当使用结束后,取出或更换也十分方便。它同样适用于水平式的或竖井式的铸造系统。

四.过滤板的安装与作用

泡沫陶瓷板的过滤效率与它的正确安装使用有着密切的关系。同时,也不能因为采用了过滤工艺而忽视熔炼、炉内处理、铸造等工序操作中为减少夹杂产生而采取的常规而必要措施。更要防止过滤后的洁净铝液发生再污染的现象产生。
它的安装使用,总起来说,需要注意下面几个方面:
1.正确选用过滤板:
过滤板的尺寸大小和孔数规格的选择必须考虑到特定铸造类型的流率范围、过滤时金属的最大液位、总过滤量、原始铝液的洁净程度等因素。
2.熔体过滤前处理不容忽视:
如熔铝炉和保温炉的正常扒渣、清炉;炉内精炼等。尤其是在线式除气装置仍很必要,因为它不仅能降低熔体的含氢量,同时也能去除部份非金属夹杂物。
3.过滤板须与方形耐火座砖相适配:
两者适配便于密封,这样既防止金属未经过过滤而从间隙处流入铸造箱,而且也可避免因泡沫过滤板过于质轻而在铝水中上浮而失效。
4.使用前需预热:
预热以除去水份,并有利于初始的瞬间过滤。预热可采用电或燃气加热来实施。正常情况下,约需15分钟。
5.正常过滤过程中,无须进行打渣,避免敲击、振动过滤板。同时应使流槽充满铝水,避免铝水太大的忧动。
6.铸造完毕后,放干流槽及过滤板上的金属。国外有一种振动器,置于过滤板上,振动一分钟,能从过滤板中震落约75%的存留液态金属。
7.最后清理四周,待凝固后取出过滤板。

五.过滤效果及实例

泡沫陶瓷过滤板有多种规格尺寸的孔度,几乎适用于全部铝加工行业,如电解铝厂、板带加工厂、箔材加工厂、管型棒线加工厂、再生铝锭厂等。
下面对其过滤效果试举几例加以说明。
1.铝型材生产
美国铝业联合公司奎尔波特工厂曾作为对照试验,用百分之百废料生产6063合金,先按常规的熔铸工艺进行,但其中金屑量的一半采用过滤,而另一半未经过滤处理。结果发现经过滤后的园锭中非金属夹杂物大量被除去。图三即是过滤前后的园铸锭的金相照片。在进行挤压试验时,得出在相同的表面质量的情况下,经过滤处理的挤压毛料挤压速度提高了20%,挤压力降低3%,总综合生产宰相应提高15%。此外试验还表明,即使在较高的温度挤压时经过滤处理的型材表面平均粗糙度约降低10%,如图四所示。
见图三、图四:

当然,由于金属洁净度的提高,无疑也相应提高了模具的使用寿命。
2.线材生产
5056和5356铝线材通常用作焊丝,除了要求有较高的表面质量处,金属洁净度也十分重要。美国铝业公司哥伦比亚工厂生产的ф0.88毫米5056合金线材曾作了过滤与未过滤的对比试验,结果如下表:

从上表可以看出,采用过滤能降低废品率提高生产率,效果是明显的。

六.结论

综上所述,采用过滤能有效地除去铝熔体的各种夹杂物,大大提高金属的洁净度,从而有利于提高产品质量,降低成本,生产率已有不同程度地提高,并且操作容易,工艺过程容易控制,也无须过大的投资,值得推广应用。
泡沫陶瓷过滤净化铝液的工艺及装置适用于所有铝材生产部门,包括簿板、带材、箔材、棒材、管材、线材、挤压材、锻件、原铝锭、再生锭及连铸轧坯的生产等。

该文章转自[中国废旧物资网]

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