金属的熔炼与凝固三有色金属及合金熔体的净化
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铝及铝合金的熔炼及净化铝合金的熔炼是一个繁杂的过程,它包括铝合金的熔化、合金化、成分调整和净化处理等工艺。
大体说来要经过以下程序:烘炉---- 使炉体充分干燥,防止使用时释放出水气而导致氢含量增加,特别是新炉更应彻底烘烤。
洗炉---- 如果炉子不是熔化某一合金专用的,从一种合金转到不同牌号的另一种合金时应彻底清洗,以免不同牌号合金的元素相互污染。
特别是熔炼某些高品位的合金制品时,应格外注意。
配料---- 优化配料,节省新料的用量。
这就要求废料严格按品位分类保管,存放处应保持清洁、干燥,切勿把水或其他杂物混入废料中。
来路不明的废料成分复杂,一般需复化后使用。
装炉---- 装料速度要快,减少热量散失。
先装小料、碎料,再装大块料。
易熔的在下,难溶的在上。
为防止炉料的烧损,有时要撒些覆盖剂在炉料上面。
熔化---- 其核心就是如何提高热效率,加快熔化速度,减少铝的烧损。
这已成为一个专门研究课题。
扒渣---- 如果浮渣较多,粘度较大,应加入适量打渣剂,减少渣中铝含量,松散铝渣容易扒出。
搅拌---- 搅拌有两个作用,一是使成分均匀,二是使温度均匀。
分析---- 确定熔体中已有的合金元素含量,取样应有代表性,真实性。
合金化—根据分析结果,不足的按计算量加入合金元素,超量的—如果不太多的话,可加铝冲淡分析---- 再次分析是为了确认合金化后的铝中,各合金元素是否达到要求。
没达到的组分要补足。
精练---- 此时应加入精练剂、打渣剂进行炉内净化处理。
如果静止后直接浇注,此时可加细化剂。
倒炉---- 熔炼好的铝熔体转移到静止炉中保温,熔化炉中喷撒清炉剂,除去炉壁和底部积渣。
炉外精练--- 铝熔体由静止炉出来,经由旋转除气、泡沫陶瓷板过滤等直达铸造台。
在铝熔体进入除气箱前加入AlTiB杆晶粒细化剂。
第一部分添加剂与铝合金的熔炼合金种类的多样性在纯铝中加入一定量不同种类的合金元素,就可以配制成各种不同的铝合金。
大多数金属元素在铝中的溶解度随温度升高而增加。
有色金属熔炼和铸造一. 基本原理1.熔炼和铸造的定义:熔炼的含义:就是将各种胚锭通过加温重熔的方法,实现由固态向液态转变的同时,进行合金化的过程.在熔炼的过程中,将实现净化除杂的目的.铸造的含义:将符合铸锭要求的金属熔体通过转注工具浇入到具有一定形状的铸模 中,使熔体在重力场或外力场的作用下充满模腔,冷却并凝固成型的工艺过程.它不仅要实现外部定型,而且还要实现对内部的微观组织结构的调控.二. 铝及其合金的熔炼1.熔炼的传热过程铝的熔点虽然很低(660℃),但由于熔化潜热(395.56kJ/kg)、固态热容(1.1386kJ/kg. ℃)和液态热容(1.046kJ/kg. ℃)都较高,而铝的黑度是铜铁的1/4,所以铝熔炼耗能大,很难实现理想的热效率。
热的传递方式有三种,传导、对流和辐射。
要提高金属的受热量,一方面提高炉温,这对炉体和熔体都不利,另一方面铝的黑度小,故提高辐射传热也是有限的,因此只能着眼于增大对流的传热系数(αc),它与气流速度的关系:αc=5.3+3.6v[kJ/(m2 h.℃)] V<5m/s时αc=647+v0.78 [kJ/(m2 h.℃)] V>5m/s时可见提高燃烧的气流速度是有效的。
2.合金元素的溶解和蒸发熔炼温度下(700℃)几种元素在铝中的扩散系数为(cm2/s):Ti:0.66,Mo:1.38(760℃),Co:0.79,Ni:1.44,Si:14.4,通常情况下,与铝形成易熔共晶的元素,一般较易熔解,与铝形成包晶转变的,特别是熔点相差大的元素较难于溶解。
在相同溶解条件下,一般蒸气压高的元素容易挥发,可把常用的铝合金分为两组:Cu、Cr、Fe、Ni、Ti、Si、V、Zr等元素的蒸气压比铝的小,蒸发慢,Mn、Li、Mg、Zn、Na、Cd等元素蒸气压比铝的大,容易蒸发,在熔炼过程中损失较大。
3.熔炼的吸气过程铝—氧反应金属以熔融态或半熔融态暴露于炉气中并与之相互作用时间越长,往往造成金属大量吸气,氧化和形成其它非金属夹杂,其反应分为:吸附、界面反应和熔解(扩散)。