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鋁的生產
所有鋁的生產均基於HallHeroult法。將從鋁土礦制得的氧化鋁溶於冰晶石電解液,其中加有幾種氟化物的鹽類以控制電解液的溫度、密度、電阻率以及鋁的溶解度。然後,通入電流電解已熔的氧化鋁。這樣,氧在碳陽極上生成并與後者起反應,而鋁則在陰極上作為金屬液層而聚集。已分離出的金屬可以定時用虹吸法或真空法移出度坩堝中,然後將鋁液轉移到鑄造設備中澆鑄成錠。
冶煉出來的鋁含有的主要雜質是鐵與,鋅、鎵、鈦、釩也通常作為微量雜質存在。國際上鋁的純度是以確定的成分及其數值作為基本標準。在美國,以形成常規(guī)做法是將鐵與 的相對濃度作為更重要的標準來考慮。未合金化的金屬級別,可由其純度來決定,如含鋁量為99.70%的鋁,或者由美國鋁協(xié)會制訂的方法來決定,該法規(guī)定以Pxxx級別為標準。在後一種情況下,字母P後的數字表明 與鐵各自的大的百份之零點幾數值。
全世界原生鋁產量總數為17.304 x 106Mg 。美國的鋁產量占1988年世界產量的22.8%,而歐洲占21.7%。其馀55.5%的鋁由亞洲(6.6%)、加拿大(8.9%)、拉丁美洲(含南美洲)(8.8%)、大洋洲(7.8%)、非洲(3.1%)和其他地區(qū)(21.3%)生產。
6063鋁合金主要用于擠壓建筑型材,其鑄錠冶金缺陷有裂紋、氣孔、夾渣、疏松、光亮晶粒、羽毛狀晶、粗大晶粒等。這些冶金缺陷,不同程度地影響了圓鑄錠生產的成品率和擠壓時的成材率,給公司帶來很大經濟損失,因此必須防止上述冶金缺陷的產生。
光亮晶粒是在對6063鋁合金鑄錠檢查低倍組織時發(fā)現(xiàn)的,在試樣斷面上表現(xiàn)為一些不規(guī)則的淺色亮斑,主要集中在鑄錠的根部,晶粒組織粗大,晶內固溶物較少,顏色呈淺白色,與正常結晶組織有較大差異,是在鑄造階段產生的。
1 光亮晶粒產生的原因
1.1 化學成分
6063屬低合金化的A1MgSi系高塑性合金,在爐料酬過程中因誤操作加入了(Cu):0.24%0.32%的6061合金廢料,為6063鋁合金鑄錠產生光亮晶粒缺陷創(chuàng)造了條件。
1.2 鑄造溫度低
為了提高鑄錠的成形性和外觀質量,往往使鑄造溫度偏低,這樣在鑄造時液穴的溫度較低,液穴內過冷帶擴展到轉接板底部區(qū)域,就會在轉接板底部先期結晶出樹枝晶,它們在液穴內長時間長大而生成了光亮晶粒。由于光亮晶粒的生長速度十分緩慢,且因其周圍的金屬液流不斷更新,使該處的液相成分在結晶過程中沒有大的變化,在光亮晶粒和液相間始終保持著開始結晶時的濃度差,因而使得光亮晶粒成為貧溶質的鋁固溶體(1)。
1.3 澆鑄盤溫度低
由于6063鋁合金圓鑄錠生產特點是爐次、鑄次之間生產間隔時間長,澆鑄盤總是處于冷狀態(tài),造成開始鑄造時,液穴熔體溫度較低,先結晶的光亮晶粒就會依附在轉接板上,逐漸長大,當長大到一定程度時,便掉人鑄錠中,在鑄錠根部形成光亮晶粒組織缺陷。
1.4 結晶器
6063鋁合金鑄造時所采用的結晶器為水眼式矮結晶器,循環(huán)水水質臟,水溫高,Ca2+、Ms2離子濃度偏高,鑄造時使部分水眼堵塞,造成鑄錠周邊部分熔體溫度高低不一,使結晶器內金屬液流波動和液流分配不均勻,在局部偏低的鑄造溫度下熔體結晶速度不一,產生了光亮晶粒。
2 防止措施
通過以上分析,我們采取了以下措施:
(1)在換生產品種時徹底洗爐。
(2)對不同品種的合金廢料分開存放,配制時只允許加入同品種或成分相近的廢料。
(4)加強工藝操作管理,在鑄造前用石油液化汽噴燈將流槽、分配盤、流管和轉接板等烘烤至紅熱狀態(tài)。
(5)改造循環(huán)水過濾系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng),充分利用軟化水站,使循環(huán)水水質、水溫和Cab、M廣離子濃度達到鑄造作業(yè)的要求,消除由于循環(huán)水給鑄錠帶來的冶金缺陷。爐料中Cu含量偏高,熔體流入液穴時溫度偏低,分配盤預熱不好,循環(huán)水對鑄錠冷卻不好造成的。
(6)通過調整爐料中Cu含量,適當提高鑄造溫度和鑄造速度,在鑄造前對澆鑄工具預熱烘烤,同時加強循環(huán)水水質的控制,完全可以消除6063鋁合金鑄錠的光亮晶粒缺陷。
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