Руководство по добавкам для плавления алюминия: таблетки, лигатуры и флюсы для лучшего восстановления

12-тонный алюминиевый расплав имеет температуру 735°C, в него попадает 200 кг таблеток марганца, печь выдерживает десять минут, а спектрометр все еще показывает низкий уровень марганца на 0,12%. Заказ большего количества планшетов редко помогает решить эту проблему. Полезные вопросы уже: какова была температура расплава в момент добавления, куда роняли таблетки и как долго на самом деле выдерживалась ванна перед отбором проб? На большинстве заводов эти три переменные определяют степень восстановления задолго до того, как это сделает сорт добавки.

Принцип работы добавок для плавления алюминия прост. Сопоставьте форму с элементом, сопоставьте точку добавления с температурой расплава и очистите расплав, прежде чем пытаться его легировать. Таблетки обеспечивают точное и малодымное дозирование одного элемента, такого как Mn, Fe, Cu, Ti, Cr или Zr. Лигатуры содержат элементы, которые сами по себе сопротивляются растворению. Флюсы удаляют оксиды, водород и посторонние элементы, которые незаметно крадут восстановление у обоих.

Все нижеследующее следует этому правилу, с температурными окнами, диапазонами восстановления и закупочными проверками, которые определяют, попадет ли добавка в спецификацию или окажется в мусоре.

Три семейства добавок для плавления алюминия

Практически каждая добавка, используемая в алюминиевом цехе, относится к одной из трех групп. Они не взаимозаменяемы и не имеют одинаковой цены. Лигатура стоит дороже за килограмм содержащегося элемента, чем таблетка, но из нее извлекается больше этого элемента. Флюс вообще не содержит легирующих элементов, но защищает все, что добавляется после него.

Восстановление — это число, определяющее стоимость тонны готового металла. В приведенной ниже таблице показаны ориентировочные диапазоны, наблюдаемые в повседневной практике литейного производства; распространение внутри каждого семейства происходит в основном из-за контроля температуры и метода дозирования, а не от поставщика.

Лигатуры: высокая степень извлечения элементов, устойчивых к растворению

Титан, бор, цирконий, хром и ванадий плавятся гораздо быстрее алюминия. Бросьте чистый металл в ванну с температурой 730 °C, и большая его часть утонет, окислится или просто останется в нижнем отстое, пока печь не будет очищена. Предварительное легирование элемента алюминием, обычно составляющее 3-10% твердого элемента в алюминиевой матрице, снижает эффективный диапазон плавления и блокирует элемент в интерметаллической фазе, такой как TiAl3 или TiB2, которая предсказуемо растворяется в ванне.

Алюминий-титан-бор — это рабочая лошадка измельчения зерна, которую обычно добавляют в количестве 1-3 кг на тонну расплава в зависимости от метода литья и толщины профиля. Алюминий-стронций выполняет другую работу: он модифицирует эвтектический кремний в литейных сплавах Al-Si, поэтому структура становится более тонкой и пластичной. Алюминий-бор действует в противоположном направлении, удаляя Ti, V и Cr из сортов электрических проводников, чтобы снова повысить проводимость, в то время как алюминий-цирконий повышает термостойкость в проводниках и при повышенных температурах.

Преимущество рекуперации реально, но оно зависит от перегрева. Очистители зерна, добавленные при температуре выше 750 ° C, имеют тенденцию к агломерации, и очистка исчезает в течение нескольких минут после выдержки. Добавляйте их поздно, в передаточном ковше или желобе, если это позволяет практика.

Алюминий, титан, бор, рафинер зерна Измельчитель зерна марок Ti5B1, Ti5B0,2 и Ti3B1, поставляемый в виде стержней, рулонов, вафельных слитков или литых отрезных прутков для алюминиевых сплавов. Посмотреть продукт →

Легирующие таблетки: точное дозирование без тяжелой работы

Легирующая таблетка представляет собой прессованный диск, обычно весом от 30 до 200 г, изготовленный из порошка элемента и носителя, который регулирует плотность и помогает диску разрушаться под поверхностью расплава. Поскольку каждая таблетка имеет известный вес элемента, оператор подсчитывает таблетки вместо того, чтобы взвешивать порошок в ковше рядом с печью с температурой 740 °C. Таблетка массой 100 г с содержанием марганца 75 % содержит 75 г марганца, а двадцать таких таблеток — 1,5 кг. От смены к смене такая стабильность стоит больше, чем незначительно более низкую цену за килограмм.

Соответствующий вопрос заключается в том, какой носитель и какая плотность элементов подходят вашему сплаву. Таблетки марганца входят в состав консервной массы 3003 и 3104, железные таблетки — в сплавы Al-Fe и литейные сплавы, медные таблетки — в литейные марки 2xxx и Al-Si-Cu, а таблетки из титана, хрома и циркония — для измельчения зерна и добавок переходных элементов. Если вы не уверены, какая марка подходит для конкретной плавки, эта разбивка Таблетки для легирования алюминия по системе сплавов является практической отправной точкой.

Таблетки марганца для легирования и контроля состава алюминия Компактированные марганцевые добавки для точного контроля Mn в алюминиевых сплавах 3003/3104 и других расплавах, в таблетках по 500 г и высокой степенью извлечения. Посмотреть продукт →

Стоит повторить два ограничения. Во-первых, таблетки впитывают влагу, а влага означает водородную пористость отливки. Держите бочки закрытыми, подальше от пола и от горловины печи. Во-вторых, носитель не бесплатен: за одно добавление он производит небольшой объем дополнительного шлака, что имеет значение, когда вы бросаете несколько килограммов в небольшую тигельную печь, а не в 20-тонный ревербератор.

Флюсы: очистите расплав перед сплавлением

Большинство потерь при восстановлении, в которых виноваты добавки, на самом деле начинаются еще до того, как добавка попадает в организм. Оксидная пленка, взвешенные включения и растворенный водород мешают растворению и точности образца, который вы берете впоследствии. Вот почему в хорошо управляемом плавильном цехе последовательность действий такова: сначала флюс, затем измельчитель зерна, затем легирующие таблетки или отвердитель, а затем короткий этап окончательного рафинирования, только если сплав его допускает.

Флюс для рафинирования гранул впрыскивается или погружается для удаления водорода и удаления неметаллических включений. Дроссирующий флюс отделяет захваченный алюминий от шлака, поэтому меньше металла покидает печь в скиммерном ковше. Флюс для удаления кальция имеет значение, когда лом увеличивает содержание кальция выше предела в литейных сплавах, флюс с обеднением магнием возвращает в норму расплавы 5xxx и расплавы с высоким содержанием магния, а безнатриевый рафинирующий флюс используется там, где натрий ограничен из-за его влияния на горячую пластичность и растрескивание кромок.

Флюс для рафинирования гранул для выплавки алюминиевых сплавов Гранулированный флюс рафинирующий для расплавленного алюминия, добавляемый в количестве 0,08%-0,15% для удаления оксидных включений и шлака, бездымного исполнения и фасовки по 5 кг. Посмотреть продукт →

Дисциплина дозировки имеет такое же значение, как и выбор. При недостаточной дозировке в расплаве остается газ; передозировка воздействует на огнеупорную футеровку, приводит к образованию дополнительного дыма и может оставить осадок, который позже проявится в виде включений. Следуйте диапазону поставщика и корректируйте его в соответствии с результатами собственных испытаний газа, а не вопреки привычке коллеги.

Подбор добавок в зависимости от температуры плавления и сплава

Самой крупной контролируемой причиной низкого извлечения является температура добавления. У каждого элемента есть окно: ниже него частицы никогда полностью не растворяются, выше него потери от окисления и осаждения растут быстрее, чем восстановление. В таблице ниже показаны окна, используемые на большинстве литейных заводов по производству алюминия.

Кривая ниже показывает форму проблемы для таблеток марганца. Выход резко возрастает по мере того, как температура ванны приближается к 730 °C, выравнивается, а затем снова падает, когда потери от окисления и осаждения превосходят выигрыш от более быстрого растворения.

Стоимость следует той же логике. Легирующие элементы занимают наибольшую долю присадок, на очистку приходится наименьшая, однако именно очистка защищает затраты на легирование, сохраняя расплав достаточно чистым для надежного растворения.

Индикативное распределение расходов на добавки на заводе по производству вторичного алюминия; соотношение меняется в зависимости от ассортимента сплавов и качества лома.

Контрольный список покупок перед совершением покупки

На бумаге спецификации добавок у разных поставщиков выглядят одинаковыми, поэтому разница обычно проявляется в согласованности партий и в том, насколько быстро поставщик отвечает на технический вопрос. Перед первым заказом стоит провести шесть проверок.

1. Химия за партию, а не за год. Попросите сертификат анализа, привязанный к доставке, и проверьте, соответствует ли диапазон элементов указанному вами классу.
2. Таблетка соответствует весу и размеру. Взвесьте случайную выборку из двадцати дисков; широкий разброс означает, что в цехах исчезает точность дозирования.
3. Влажность и упаковка. Герметичная, влагонепроницаемая упаковка с влагопоглотителем является нормальной для таблеток и флюсов; порванные вкладыши являются причиной отказа.
4. Испытание растворения на собственной плавке. Одна тонна добытого металла расскажет вам больше о восстановлении, чем любой лабораторный отчет.
5. Прослеживаемость. Номера партий, которые связаны с производственными записями, позволяют изолировать проблему вместо того, чтобы отказываться от всей поставки.
6. Система качества. Сертификация, такая как ISO 9001 или GJB9001C, указывает на проверенный процесс, что особенно важно при повторных заказах, где главное — последовательность.

Производственная информация, лежащая в основе этих проверок, включая производственные мощности и сертификаты качества, которые имеет завод, кратко изложена на нашем сайте. профиль производства и качества страница.

Часто задаваемые вопросы

Нужна ли мне лигатура, если я уже использую таблетки?

Обычно да, но не для одних и тех же элементов. Таблетки эффективно справляются с добавками Mn, Fe, Cu, Cr и Ti. Измельчение зерна титаном и бором или модификацию стронцием по-прежнему лучше всего осуществлять в виде лигатуры, поскольку активным частицам необходима предварительно легированная форма, чтобы выжить в расплаве.

Почему восстановление падает, когда расплав становится слишком горячим?

Выше полезного окна дополнительная энергия уходит на окисление на поверхности ванны и более быстрое осаждение плотных частиц, и обе потери превосходят выгоду от более быстрого растворения. Время выдержки усугубляет эффект: длительное перемешивание при температуре выше 760 °C может стоить нескольких процентов добавленного элемента.

Можно ли одновременно использовать флюс и легирующие таблетки?

Нет. Сначала очистите и обезжирьте, затем добавьте легирующие элементы, а затем пробуйте. Добавление таблеток в грязный расплав позволяет носителю флюса конкурировать с оксидами и включениями, и измеренное впоследствии извлечение будет ошибочным.

Как долго можно хранить добавки?

Лигатуры хранятся в течение нескольких месяцев в сухих закрытых помещениях. Таблетки и флюсы более чувствительны и обычно имеют срок годности, поскольку поглощение влаги ухудшает как точность дозирования, так и уровень водорода в окончательной отливке.

Выбор присадок составляет небольшую часть себестоимости плавильного цеха и удивительно большую часть его брака. Подберите форму, подходящую для элемента, поместите ее при нужной температуре, очистите расплав перед легированием и проверяйте каждую поставку испытанием на растворение на вашем собственном металле. Эти четыре привычки устраняют большинство проблем с восстановлением, за которые в настоящее время приходится платить дополнительными килограммами таблеток.