铝合金的精炼方法

铝合金的精炼

精炼：从熔体中除去气体、非金属夹杂物和有害元素，以获得优良金属液的工艺方法和操作过程。

精炼的目的：通过加入熔剂或气泡等介质的吸附作用去除杂质。

当金属熔化成分调整完毕后，接下来就是铝液的精炼工序。铝合金精炼的目的是经过采取除气、除杂措施后获得高清洁度的、低含气量的合金液。

一 气体及夹杂来源

铝液中气体及氧化夹杂的主要来源是H2O，而H2O则是从搅入铝液的表面氧化膜上、炉料表面（特别是受潮气腐蚀的炉料）、熔化浇注工具以及精炼剂、变质剂、炉衬烘干及烧结不良等带入铝液。而搅入铝液的氧化膜以及夹杂物较多的低品级炉料（如溅渣、碎块重熔锭）将在铝液中形成氧化物夹杂物。为此，应从熔炼浇注过程中注意下列各点:

① 熔炼工具

使用前应仔细地除去粘附在表面的铁锈、氧化渣、旧涂料层等脏物，然后涂上新涂料，预热烘干后方可使用。熔化浇注工具和转运铝液的坩锅在使用前均应充分预热（包括大炉）。

② 炉料

炉料在使用前应保存在干燥处，如炉料已经受潮气腐蚀则在配料前进行吹砂以除去表面腐蚀层。回炉料表面常常粘附砂子（SiO2）（主要是重力铸造和部分低压铸造使用砂芯），部分SiO2和铝液会发生下列反应：

4 Al ＋ 3 SiO2 → 2 Al2O3 ＋ 3 Si

所生成的Al2O3及剩余SiO2均在铝液中形成氧化夹杂，故在加这类料前也应经吹砂后使用。由切屑、渣包等重熔铸成锭的三级回炉料中常含有较多氧化夹杂物及气体，故其使用量应受到严格的限制，一般不超过炉料总量的15%，对重要铸件则应完全不用。炉料表面也不应有油污、切削冷却液等物，因为各种油脂都是具有复杂结构的碳氢化合物，油脂受热而带入氢。

炉料在加入铝液时必须预热至150～180℃以上，预热的目的一方面时是为了安全，防止铝液与凝结在冷炉料表面上的水分相遇而发生爆炸事故；另一方面是为防止将气体和夹杂物带入铝液。

③ 炼剂、变质剂

精炼：从熔体中除去气体（对于铝熔体主要是氢气，占70-90%，主要来源见《铝合金熔铸生产技术问答》-p77）、夹杂物和有害元素，以获得优良金属液对的工艺方法和操作过程称为精炼，也称为净化。按作用原理可分为：吸附精炼和非吸附精炼。按精炼部位可分为炉内精炼、浇包精炼和在线式精炼（或炉外连续精炼）。

铝合金精炼剂

从熔体中除去气体、夹杂物和有害元素的物质称为精炼剂。按常温物态分：固态精炼剂（块状和粉末、液态精炼剂和气态精炼剂。按作用分：覆盖剂、除气剂、精炼剂（又称复合净化剂）、打渣剂（又称渣铝分离剂）、清炉剂、除镁剂、除钠剂、除钙剂等。

气体精炼剂

◎惰性气体：不与铝熔体反应且在熔体中不溶解或溶解极微的气体，如氩气、氮气等

◎活性气体（能与熔体产生化学反应但不对铝熔体造成污染的气体，如氯气、氟利昂、六氟化硫等）

◎混合气，如氮-氩、氩-氯、氮-氟利昂、氩-六氟化硫、氮-氯-一氧化氮等。

基本要求：保证达到预期精炼效果所必需的气体纯度。

固态和液态精炼剂

（1）按组分：

◎单组分溶剂：主要指氯盐精炼剂。氯盐精炼剂通常具有挥发性大、沸点较低、精炼处理时反应比较激烈的特点；但氯盐一般都有吸湿性，反应最终产物氯化铝有一定毒性，污染环境。对于某些氯盐还会增加金属杂质含量，其使用受到限制。 ◎复合溶剂：指有两种或两种以上的单盐经混合或融合而成的盐类混合物。只是铝材行业目前使用最广泛的一类精炼剂。

复合溶剂的基本要求：在加工温度范围内不产生有害于铝液的化学反应；有良好的精炼性，或覆盖性，或打渣性，或要求的去除金属杂质的性能；熔点应低于熔炼温度，并在液态下保持良好的流动性，不论哪种复合溶剂，都应便于铝液分离，且不黏附于炉壁和工具；密度应小于工作温度下铝液的密度；彻底干燥；来源充足，供应方便，价格便宜。

复合溶剂的配方原理：（1）表面张力与溶剂成分的关系；（2）熔点与溶剂成分的关系；（3）各成分的作用

（2）按使用目的：

铝合金熔体的熔剂精炼(转）

职业知识 2008-12-14 20:19 阅读34 评论0

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本文介绍了熔剂精炼在铝合金熔体净化过程中的作用，熔剂的分类和要求，常用熔剂的组成，适用范围及使用方法等。

在铝及铝合金熔炼过程中，氢及氧化夹杂是污染铝熔体的主要物质。铝极易与氧生成A1202或次氧化铝(Al2O及A10)．同时也极易吸收气体（H）其含量占铝熔体中气体总量的70—90％，而铸造铝合金中的主要缺陷——气孔和夹渣，就是由于残留在合金中的气体和氧化物等固体颗粒造成的。因此，要获得高质量的熔体，不仅要选择正确合理的熔炼工艺，而且熔体的精炼净化处理也是很重要的。

铝及铝合金熔体的精炼净化方法较多，主要有浮游法、熔剂精炼法、熔体过滤法、真空法和联合法。本文介绍熔剂精炼法在铝合金熔炼中的应用。

1 熔剂的作用

熔盐熔剂广泛地用于原铝和再生铝的生产，以提高熔体质量和金属铝的回收率[1.2]。熔剂的作用有四个：其一，改变铝熔体对氧化物(氧化铝)的润湿性，使铝熔体易于与氧化物(氧化铝)分离，从而使氧化物(氧化铝)大部分进入熔剂中而减少了熔体中的氧化物的含量。其二，熔剂能改变熔体表面氧化膜的状态。这是因为它能使熔体表面上那层坚固致密的氧化膜破碎成为细小颗粒，因而有利于熔体中的氢从氧化膜层的颗粒空隙中透过逸出，进入大气中。其三，熔剂层的存在，能隔绝大气中水蒸气与铝熔体的接触，使氢难以进入铝熔体中，同时能防止熔体氧化烧损。其四，熔剂能吸附铝熔体中的氧化物，使熔体得以净化。总之，熔剂精炼的除去夹杂物作用主要是通过与熔体中的氧化膜及非金属夹杂物发生吸附，溶解和化学作用来实现的。

2 熔剂的分类和选择 2．1熔剂的分类和要求

铝合金熔炼中使用的熔剂种类很多，可分为覆盖剂(防止熔体氧化烧损及吸气的熔剂)和精炼剂(除气、除夹杂物的熔剂)两大类，不同的铝合金所用的覆盖剂和精炼剂不同。但是，铝合金熔炼过程中使用的任何熔剂，必须符合下列条件[3.8]。

铝合金精炼工艺

一、精炼工器具、材料的准备

熔炼过程中工具等因素对铝合金熔体质量有影响，使用前必须进行烘干，不能在冷状态操作，并涂刷保护性涂料，以避免金属进一步吸氢和增铁。精炼剂水分含量必须控制在0.3%以下，惰性气体纯度须达到 99.99%以上。

二、精炼剂用量

用 量：铝液重量的0.1-0.2%.也可根据现场实际情况确定。

三、温度控制

精炼过程必须保证在特定的温度下进行，实现熔化过程中的物理化学反应。熔炼温度由合金熔点来确定。铸造铝合金精炼温度控制在700～740℃。不能低于700℃以下进行精炼作业。

四、精炼过程的控制

精炼作业时使出气管口尽可能接近熔池底部并来回拖动出气管使精炼剂充分与铝液接触，达到精炼的目的。在精炼操作过程中，操作者可通过气压表和送粉器转数自由地控制载气和精炼剂的流量。从而控制铝液的翻滚程度，尽可能减少二次污染。精炼时间控制在

10-15分钟，必要时采取两次精炼。

五、静置时间控制

扒渣作业结束后，根据炉内温度采取升温或者自然降温作业，同时对铝液进行静置处理，静置时间一般控制在 20-30分钟。

六、当以上工序作业结束，成分合格、铝液温度符合浇铸工艺要求后进行浇铸作业。

无锡市复拓金属材料有限公司

2015年10月15日