如何有效地清除铝合金中的碱金属

除气和过滤工艺过程是铝熔体处理的重要过程, 在线除气性能自身从精炼炉上游的铝熔体处理中受益, 同样也使如过滤等其他在线处理的下游工艺受益, 综合处理铝熔体的效果比任何一个单一处理工艺过程的效果都好得多。

在线除气装置的主要用途是在铸造前和接近铸造铝时除去铝熔体中的氢,而且氢是能够溶于铝熔体的气体,氢来源于静置炉中的天然气或油的燃烧,周围的高湿度也是氢的另一个来源,特别是在炎热的季节,许多地区都存在湿度较高的特点。氢从铝熔体中逸出会造成挤压铝型材扭曲和剥落的铸造问题和铸造产品的气孔。

溶解氢含量的目标值是取决于终产品的应用,对于一般6000系列挤压坯料为含量0.20ml/100gAl, 航天应用轧制铝合金材料溶解氢含量为0.10ml/100gAl。

高质气体气泡在铝熔体中清除氢通常采用氩气和氮气, 但是因为氮气有生成氮化铝的趋势, 这是一种有害夹杂物,并且会生成更多的铝灰, 所以为了获得佳铝熔体质量, 更偏爱使用氩气, 必要时加入少量氯气,可以从铝熔体中更有效去除非润湿的夹杂物和碱金属杂质。

碱金属浓度过高如钠、钙、锂 在板坯轧制时会造成边部龟裂, 造成棒材/杆材断裂, 一般碱金属浓度高也不能让上述3种元素中任一种元素含量超过5ppm。

在线除气装置就是采用氩气,利用一个或多个旋转喷嘴,或采用其他喷射装置连续把氩气喷射入熔池,使氩气气泡在铝水中饱和,然后氩气上升到铝水表面, 溶解氢就随气泡从铝熔体中分离出来,如果额外加入氯气, 氯气含量少于气体总量0.5%,可以清除夹杂物、钠、钙和锂碱金属, 氯气和钠、钙、锂发生化学反应,形成氯化盐浮到铝熔体表面,成为铝灰后被撇出去。

除气系统通常采用正压通风未密封, 气氛采用了惰性气体来改进操作和降低生产成本, 减少铝灰的形成, 减少了铝水暴露在空气中被氧化, 除气装置头部和石墨转子不接触空气而明显延长使用寿命。

除气性能佳化表现在:

1.喷射足够的惰性气体(氩气)从而获得理想的氢气排放水平。

2.设定喷嘴喷射速度使熔池溢流和涡流少,气泡分布大化。

3.保持炉内惰性气体气氛使铝灰形成少,使石墨喷嘴氧化少。