铝合金熔炼PPT文档.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,铝合金的熔炼和净化,一。我厂熔炼合金牌号介绍,成分影响,二。熔炼工序的重要性,三。熔炼设备熔炼炉介绍,熔炼 炉,AL,2,O,3,和,H,2,的关系,四。工艺流程介绍,电磁搅拌,五。铝液净化,防,排,-,熔剂 喷粉精炼 气泡浮游法 过滤,溶,六。铝液变质和细化,Sr,变质,Ti,细化,七。检验手段,八。其它设备铝屑和铝灰处理,1,铝及铝硅合金,铝的主要性能：,比重小，纯铝约,2.7,g/cm,3,，大约只有钢和铜的三分之一，导电、热性高，仅次于银和铜，耐腐蚀性好，加工性好，无毒，铝合金比强度（强度与比重的比值）高，还有良好的低温反射性能，无磁性，不起火花，表面光泽美观，能表面涂饰等多种特殊性能。,工业上使用的纯铝纯度为,99.7,，溶点,660.37,。具有面心立方格，无同素异晶转变，在空气中易在表面形成致密的氧化膜。沸点,2450,。,ZL101,合金：在,700,时比重为,2.4g/cm,3,，阻力系数,为,1.27,动力粘度,为,0.023g/CmS,，固态理想,密度,为,2.68,克,/,立方厘米，固相线温度及液相线温度,555-615,。,2,国内代号,ZL101,A,：,中,ZL,为铸铝，,1,为合金类别（,1,为铝硅系,2,为铝铜系,3,为铝镁系,4,为铝锌系）。,01,为合金顺序号，决定化学成份（,Si6.5-7.5Mg0.25-0.45Ti0.08-0.2,），,A,为优质，杂质含量低。区别于,ZAL101,其,Fe,含量小于,0.2,，抗拉性能高不形成大块的铁化合物。,铝硅系合金：,为共晶成份。铸造性能良好。很小的结晶温度间隔（硅凝固潜热很大为,393,卡,/,克，铝仅为,94,卡,/,克）和较大比热（约,0.2,卡,/,克,）。,线收缩系数也比较小（约为铝的,1/3-1/4,）,AL-Si,共晶体在其凝固点附近有良好的塑性，因此有良好的铸造性能。并且所含脆性相硅相数量仅占,10,左右可通过变质处理来进一步提高塑性。,合金牌号,合金代号,相近国际标准牌号,相近国外牌号,ZALSi7MgA,ZL101A,AL-Si7Mg(Fe),（美国）,A356,（日本）,AC4CH,牌号定义,3,A356.2,合金液态特点,在微观上是由成份和结构不同的游动的原子集团、空穴和许多固态、气态或液态的化合物组成的一种“浑浊”的液体。在高温下易吸气氧化。生成高溶点（,2050,）的,AL,2,O,3,氧化膜，密度略大于铝。成固态夹杂物悬浮在铝液中很难排除，恶化铸造性能和力学性能。铝液在高温下易吸气在低温时被覆盖在表面的致密,AL,2,O,3,薄膜阻碍而不易排出形成针孔，影响铸件致密性和力学性能。,4,合金中各种成份的特性及作用,Si,（硅）流动性好，改善充型能力，在结晶过程中散发出大量热。几乎不收缩，减少了合金收缩率减少缩孔、缩松及热裂倾向，提高气密性。在变质后提高强度，有耐磨性和抗腐蚀性。增抗拉强度降低延伸率。当含量在,5,时有流动性，占,6,时无热裂，占,9,时无疏松，占,14,时变质不起作用。,Mg,（镁）使合金抗拉强度增加，降延伸率。在合金中与硅形成,Mg,2,Si,相，在亚共晶合金中经淬火和时效处理后，机械性能（抗拉强度和延伸率）显著提高。切削性能有所改善，过高会促进合金吸气氧化，是强化相。,Sr,（锶）变质是其吸附在,Si,的晶坯上，使晶坯难以成核成大；变质使共晶体中,Si,呈细小粒状分布，因而改善了合金的力学性能。,Sr,是长效变质剂（,6-8小时），以铝锶中间合金（,Sr,占,10,）加入进行变质处理使合金中的硅以粗大片状组织变为细粒化组织，变质良好时在金相观察,枝晶网及共晶硅质点小，硅呈细小分布，使合金的机械性能特别是延伸率得到显著提高。,Ti,（钛）：加,Ti,以细化剂原子与被细化合金元素原子间的电子交换，以细化剂原子为基形成动力学上的化合物，即形核初始状态的形成。,少量钛能细化合金晶粒组织，提供结晶核心，过多易聚集长大成渣。,Fe,（铁）：含量高时形成,相（,AL,9,Fe,2,Si,）和,AL,8,FeMg,3,-Si,6,相，铁相脆而硬，以粗大的针状穿过晶粒，大大削弱基体，降低合金抗拉强度和延伸率，降低流动性，不利充型降低抗腐蚀性能，但能改善粘模,5,Fe,、,Mg,及冷却对材料性能的影响,6,Fe,、,Mg,及冷却对材料性能的影响,7,Fe,、,Mg,及冷却对材料性能的影响,8,9,常用名词解释,合金：是两种或两种以上的金属或金属元素与非金属元素熔合在一起所得到的具有金属特性的物质。,组成合金的各元素称组元。它们交互作用形成多种相，即合金中具有同一化学成份、同一结构和原子聚集状态的均匀部分。不同相之间有明显的界线分开。相的结构可分为固溶体和化合物两大类,。,固溶体：是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂晶格类型的一种金属晶体。大多数溶质原子在溶剂晶格中溶解度是有一定限度的，过量会形成新相。,固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体，使晶格常数变化越大，其强化效果也越大。这种现象称固溶强化。,金属化合物（中间相）：是合金元素间发生相互作用而生成的一种新相（溶质含量越过溶解度），当合金中出现金属化合物时，通常能提高合金的强度、硬度和耐磨性，但会降低塑性。,共晶是在低于任一种组成物,金属,熔点的温度下所有成分的,融合,。在大多数例子中，共晶合金中组成物金属的熔点与它在纯金属状态下的熔点相差,100,。共晶合金直接从固态变到液态，而不经过,塑性,阶段。其,熔化,温度称共晶温度。,烧损,：熔炼过程中，熔体由于氧化而变成某些不能回收的金属化合物时，这种损失统称为烧损，其大小与炉型、炉料状态、生产工艺等有关。,10,表面张力,：作用在液体表面，并力图使表面自动收缩的力。与本身性质,(,对液态金属主要是成份和温度,),、接触相的性质有关。是液态金属的重要物理特性之一。影响润湿、毛细、内吸附等现象的发生。,润湿,：液体在固体或液体表面铺展的性质。如接触面有扩大的趋势称润湿。如液体成球形，在固体或液体表面不能铺开，接触面有收缩趋势称不润湿。润湿角小于,90,度表示能润湿。,晶体,:,物质内部结构中的质点（原子、离子或分子）按一定规则次序排列的固体叫晶体。特点：规则的外形，固定的熔点，各向异性。实际晶体由于结晶及其它加条件的影响，使得所得到的晶体在内部结构上产生很多缺陷，称真实晶体。,相,：合金中具有同一化学成份、同一聚集状态并以界面互相分开的各个均匀的组成部分。合金中所有的相可分为固溶体和金属化合物两大类。,组员,：组员合金的元素（或稳定化合物）称为组员。,金属化合物,：是合金中组元相互化合而形成的特殊物质，又称中间相。特点：其晶格成各组元的晶格不同，具有较高的硬度和较大的脆性。可使合金的硬度、强度提高，韧性下降，因此合金中化合物出现的数量与分布对合金性能将产生很大影响。,结晶,：物质由液体状态转变为晶体状态物过程叫结晶。,过冷,：液体冷却到平衡结晶温度以下某一温度才开始有效结晶的现象叫过冷。而该温度（实际结晶温度）与平衡结晶温度之差称为过冷度。其大小影响结晶后晶粒的大小。（决定晶核生成数目和晶核长大速度，当过冷度很大时，生核数目很大，晶核生长不充分，得到了细小致密的晶体。）,自发成核,：只依靠液态金属本身在一定过冷度条件下形成晶核。,非自发成核,:,依附于固态质点表面而形成晶核的过程（在晶体结构上与结晶金属相近的杂质，称活性杂质如铝合金中的,TiAL,3,;,称活化了的某些难溶杂质；结晶金属本身被离散的树枝晶尖端或未溶的晶格残余物，称固有晶核；在实际生产中故意制造人工晶核以细化组织为变质处理。,11,铝硅二元合金状态图,12,铝硅二元相图（状态图）：共晶温度为,577,，共晶点的硅含量为,12.6,，,相是硅溶于铝形成的固溶体，在共晶温度时硅的溶解度最大，可达,1.65,，而在室温只有,0.05,，,相是铝溶于硅形成的固溶体。由于,相中含铝极少，所以可用,Si,来表示。,相是硬而脆的相。由状态图可知铝硅二元合金的室温组织是,固溶体和硅。共晶成分铝硅合金铸态组织是,固溶体和粗大针状硅构成的共晶组织。亚共晶成分铝硅合金的铸态组织为树枝状,固溶体,+,共晶组织。过共晶成分铝硅合金的铸态组织中有粗大的初晶硅和多角形的初晶硅。,组织中有粗大的初晶硅或粗大的针条状的共晶硅，都使铝硅合金的机械性能下降，特别是对塑性的影响更为显著。变质处理使共晶点向右下方移动，共晶温度由,577,降到,564,，共晶点含硅量由,12.6,增加到,14,左右。从而使变质前后的组织差别很大,。,13,ZL101,合金是典型的铝,-,硅,-,镁系合金，因含硅量为,6.0-8.0,为亚共晶成分，组织为,+,（,+Si,）共晶组织。实际上,ZL101,合金为三元合金，在形成（,AL+Si+Mg,2,Si,）三元元共晶的温度（,559,）时，硅和镁在,固溶体中都有很大的溶解度。,0.2-0.4,的镁都可以溶入,固溶体中。当温度降低时，溶解度下降，室温时溶解度接近于零。所以随着温度的下降，会有,Mg,2,Si,析出。平衡组织为,固溶体,+,（,+Si,）共晶体,+Mg,2,Si,。如有杂质铁时还有,AL,4,Si,2,Fe,相。在铸造条件下由于冷却速度大，,Mg,2,Si,来有及析出，,Mg,都溶于,固溶体中，组织为,固溶体,+,（,+Si,）共晶体的亚共晶组织。经热处理工艺升到,520-530,使,固溶体中溶入较多的硅、镁，然后淬火得到过饱和的,固溶体。再经时效处理使过饱和的硅、镁在较低温度下析出，形成弥散的颗粒状的,Mg,2,Si,强化合金。,亚共晶铝硅合金熔体处理工艺的交互作用,亚共晶铝硅合金的力学性能取决于其显微组织中初晶,-AL,、共晶,Si,、二次相金属间化合物及孔隙的形态、大小、与分布。初晶硅的尺寸、形态及分布起决定作用，其初晶硅晶粒尺寸越细小，分布越均匀，棱角越钝化，其对基体的割裂作用越小，力学性能也就越好。细化和变质是改善铝硅合金组织，提高性能的最常用、有效的工艺手段。,Sr,变质是其吸附在,Si,的晶坯上，使晶坯难以成核成大；加,Ti,以细化剂原子与被细化合金元素原子间的电子交换，以细化剂原子为基形成动力学上的化合物，即形核初始状态的形成。,14,熔炼的重要性,重要性：,铝合金在熔炼过程中极易吸气氧化，是铸件中缩孔、气孔、夹渣的主要原因。尤其针孔是由于精炼不良，铝液中气体、氧化夹杂物含量高，凝固速度慢造成。良好的铝液应具有,1,、化学成份合格，铝液成份均匀。,2,、温度控制合适，气体及氧化夹杂物、熔渣含量少。,3,、变质和孕育良好。,15,氧化物和氢的来源及危害,来源：液态铝与,O,2,N,2,S,C,等元素发生化学反应生成的化合物及混入的其它夹杂物统称为非金属夹杂物及氧化膜。其中氧化膜（,AL,2,O,3,）对金属污染为最大。氧化夹杂物和氢来自铝液和氧及水汽的反应。,4AL+3O,2,=2A,2,O,3,3H,2,O+2AL=AL,2,O,3,+6H,金属中的气体主要是氢、氧、氮三种，氢占,85,以上，是在金属熔炼和浇注过程中从外界吸收了气体，在凝固过程中来不及析出而以气孔、针眼形式存在铸件中。来源主要是水汽，其次是燃料中未充分燃烧的碳氢化合物及燃料中其它有机物和铝锈。氧和水蒸气是铝的强氧化剂，生成,AL,2,O,3,及,AL,2,O,ALO(,次氧化铝,),等多种结构变体，大部分氧化物的比重与铝溶体的比重接近，不易分离排除。铝合金加热过程中表面氧化随温度升高而加剧，生成的,AL,2,O,3,致密地覆盖在表面阻止继续氧化，但当温度超过,900,摄氏度时其致密成度显著下降，氧化加剧。氢降低流动性，影响气密和机械性能。氢主要以原子状态溶于铝溶体中，还以分子状态吸附在杂质上，与氧化物密切相关。溶池低部的氧化夹杂物和含气量高于上部。氧化物由于比重接近铝溶体，其碎片在铝溶体中处于缓慢上升或下沉状态，易吸附氢难以去除，成多孔状，颗粒较大。其害处：,降低合金机械性能，特别是疲劳性能、冲击韧性及延伸率。,降低溶体流动性，恶化铸造性能。（,570-580,是氧化物共晶点表现明显时期，也是补缩时的温度，固态氧化物含量高降低流动性，影响补缩）,恶化切消加工性能，使铸件中加工过程中易开裂。,在热处理时铸件起泡。,造成合金烧损。,16,可见氧化膜,17,AL,2,O,3,和,H,2,的关系,铝合金液中,AL,2,O,3,和,H,2,的作用：铝液中一旦含有大量的,AL,2,O,3,会使含氢量增加，而且很难除去，当铝液中,AL,2,O,3,含量低时，铝液含氢量也低，且,AL,2,O,3,含量对铝铸件中气孔的形成有很大影响。铝液中的氢有两种存在状态：溶解于铝液中（离解成原子态的,H,）和吸附在氧化夹杂表面或缝隙中，前者,90,以上，后者,10,以下。氧化夹杂越多，则铝液中的含氢量越高，同时是气泡成核的现成界面，促使铸件中针孔的形成。当,AL,2,O,3,含量低时含氢量低，缺乏气泡成核的现成界面，因而消除了铸件中的针孔。由于,AL,2,O,3,含量的不同，尽管铝液含氢量相同，但形成针孔的等级各不相同，有时没有针孔的铸件含氢量比有针孔的铸件含氢量高。,气于杂上形核长大，被称作“寄生机制”，可以表述：在铝,-,杂,-H,2,，由于浓度起伏的存在，形成许多富,H,2,小区；某些小区直接或经迁移间接地借助杂表的“吸附窗”为基底寄生形核；形核后造成外层空间,H,2,的浓度梯度，因平衡扩散的结果，促使气核长成气泡。可以说杂的存在是铝中气体难以除净的关健的限制因素。因此在净化工艺设计上必须本着除气必排杂,。,详见参考资料,18,吸气和氧化过程,液态金属吸气动力学过程,：吸气过程：撞击,高温下离解为原子,吸附,扩散。温度高和与大气接触时间长吸气严重，吸附和扩散都 受表面氧化膜影响。,A,、物理吸附：表面原子受力不均处于不平衡状态形成力场吸附气体分子，但不被吸收（低温利于物理吸附）,B,、化学吸附：或称离解阶段，,H,2,O,2,N,2,H,2,O(,气,)CO,2,等与金属原子间有一定亲合力（大小取决于金属与气体间的亲合能力），它们在金属表面离解为原子被吸附在表面，随温度升高而加快（到一定温度为最大）。,C,、扩散（溶解）阶段：以氢为例，双原子氢在高温下最易于离解扩散,H,2,(,吸附,)2H,（溶解）,2H(,溶解,),。,AL,2,O,3,对扩散的影响：致密的氧化膜阻碍气体向金属内部扩散和排出，,溶解度,：纯铝密度为,2.6996g/cm,3,溶点,660,，,A356,熔点为,635,，,680,时吸氢明显，温度升至,700,时，,H,2,的溶解度直线上升，所以温度超过,680,时必须覆盖。影响溶解度的因素：,A,、温度与溶解度：气体分压一定时，氢的溶解度随温度升高而增大。铝中的溶解度相对不大，但由于固态到液态的融解度变化比例确最大（几乎,20,倍），所以铝液最易吸氢而使铸件产生气眼、气孔等缺陷，气体吸收量与温度的关系：,19,温度与溶解度。,温度,300,400,500,600,660,700,750,800,850,900,1000,固态溶解量,0.001,0.005,0.011,0.024,0.034,液态溶解量,0.65,0.86,1.15,1.56,2.01,2.41,3.9,注：溶解量为每,100,克铝中氢溶解量（,cm,3,）折合标准状态。,20,B,、气体分压与溶解度,：温度相同条件下，随炉气中氢气分压增大而气体溶解度增大，其它条件相同时，煤气炉熔炼铝合金时含氢量为,2.5cm,3,/100g,，当有熔剂保护时为,1.05 cm,3,/100g,。低频感应炉为,0.8-1.0 cm,3,/100g,，电阻炉为,1.05cm,3,/100g,，当天气湿度变化时，气体含量也随之变化。,C,、合金元素与溶解度,：铝液表面氧化膜结构变化影响吸气。铝液中硅、锌、铜元素不富集于表面，不改变氧化膜性质，降低氢溶解度。铝液中镁、钠、钾比重轻，富集于表面优先氧化生成疏松氧化膜失去保护作用易吸气。铝液中与气体亲合力较大的金属元素：,Ti,、,Zr,锆、,Mg,易增含气量，铍也是表面活性元素比名轻，极易氧化，但生成致密的氧化膜起保护作用。蒸气压高的金属合金：,Cu,、,Si,、,Mn,、,Zn,等具有蒸发去吸附作用，可降低铝合金中的气体溶解度，镍和锰对铝吸气无影响。,D,、其它因素,：金属表面氧化膜状态及熔炼时间。熔融铝暴露于氢元素气氛中时间越长吸气量越大，铝吸气量与时间关系（标准大气压状态：,1,大气压21,铝吸气量与时间关系,时间：分钟,8,22,108,162,282,每,100g,铝吸,H,2,量：,cm,3,0.9,1.1,1.4,1.8,2.0,即使在气氛稳定的电阻加热的反射炉中铝液,740-750,分别保持,2,、,4,、,6,、,8,小时，其密度随时间延长而减小，由,2.7g/cm,3,减小到,2.2g/cm,3,。所以工艺上应快速熔炼，适当温控，及时覆盖；,AL,2,O,3,对扩散的影响,：,致密的氧化膜阻碍气体向金属内部扩散和向外排出，打破氧化膜吸氢会加快十倍，,30,克铝在真空下熔化其表面未生成氧化膜时，,800,时只一分钟吸收了全部吸气量的,3/4,，,1000,时只一分钟达到饱和。但铝液表面有氧化膜后在几小时后才达到平衡状态。所以注意对液面的保护（尤其在除气、搅拌、扒渣等操作时）并防止过烧（会使氧化膜不致密）,22,吸气与氧化的反应式,与炉气接触，熔炼过程中以溶融或半融状态暴露于炉气中并与之相互作用时间最长，与炉气中,N,2,O,2,H,2,O CO,2,CO H,2,C,m,H,n,等反应产生化合、化分、溶解、扩散等过程：,AL,（液）,+3/4O,2,（气）,=1/2AL,2,O,3,(r-,晶体,),AL,（液）,+1/2N,2,（气）,=ALN(,晶体,),AL,（液）,+3/2H,2,O,（气）,=1/2AL,2,O,3,(r-,晶体,)+,3H(,溶入,),AL,（液）,+3/4co,2,（气）,=1/2AL,2,O,3,(r-,晶体,)+3/4c(,结晶石墨,),AL,（液）,+3/2CO,（气）,=1/2AL,2,O,3,(r-,晶体,)+3/2c(,结晶石墨,),AL,（液）,+3/4CH,2,（气）,=1/4AL,4,C,3,(,晶体,)+,3H(,溶入,),1/4AL,4,C,3,（晶体）,+3/2H,2,O,（气）,=3/4CH,4,(,气,)+1/2AL,2,O,3,(r-,晶体,),1/4AL,4,C,3,（晶体）,+3/2O,（气）,=1/2AL,2,O,3,(r-,晶体,)+3/4CO,2,(,气,),ALN晶体,)+3/2H,2,O(,气,)=1/2 AL,2,O,3,(r-,晶体,)+NH,3,ALN(,晶体,)+3/4O,2,(,气,)=1/2 AL,2,O,3,(r-,晶体,)+1/2N,2,(,气,),H,2,(,气,)=,2H(,溶入,),23,可见铝合金中的气体虽然主要是氢，但并不来源于炉气中的,H,2,(,氢分子,),，据气体分析：大气中的氢分压极低（,-5X10,-5,大气压），远比铝液中氢分压低。热力学观点：铝液中氢有强烈向大气中扩散的趋势。所以分子态的,H,2,并不能溶于铝液中而只能离解成原子态,H,才能溶入。有人在纯净的氢气下熔炼合金结果获得无针孔、组织致密的合金锭。,24,铝液中氢的来源,：,1,、铝液中的氢和氢化物主要来自铝液和水气的反应，在炉气中除氧和氧化碳外，水蒸气的存在是大量的高温下,H,2,O,被活泼的铝分解（,3H,2,O+2AL=AL,2,O,3,+,6H,），原子状态的,H,在水蒸气分压很低的情况下也能溶于铝液。,2,、原材料带来水份：铝锭在空气中搁置过久与大气中水份发生反应，低于,250,时可发生：,AL(,固,)+3H,2,O,（汽）,=AL(OH),3,(,固,)+3/2H,2,(,气,),。,AL(OH),3,为表面白色粉末，组织疏松，对铝无保护作用，称（铝锈），在高温下（,400,）时：,2 AL(OH),3,AL,2,O,3,+3H,2,O(,与铝继续反应,),。山西,1972,年露天铝锭经一个雨季后成份分析组成（）见下表,所以原材料不允许露天存放，用前去铝锈并烘干。,3,、环境空气湿度大。,4,、燃料不充分燃烧及燃烧后生成氢氧化物。,5,、工具带入。,6,、流槽、中转包不干燥。,7,、熔剂结晶水含量高或潮解。,8,、工装润滑用的各种油脂或回炉料油污都带有复杂结构的碳氢化合物（,4m/3AL+CmHnm/3AL,4,+n/2H,2,）,部位,水份,AL(OH),3,AL,2,O,3,表面铝锈,12.99,69.98,1,离表面,1mm,处,0.48,27.1,4.7,25,净化参考资料,防从来源角度进行管理详见资料,排气泡浮游、熔剂、混合喷吹、过滤,溶激冷,参考资料：铝熔体的氧化吸气与旋转喷吹氩气精炼,26,单管喷吹式喷粉精炼,单管喷吹和旋转喷吹精炼特性：单管喷吹易造成液面中心突起，随气泡逸出而搅动，中心表面液体的更新速度俞快俞易造渣吸气，重复污染与炉气中的,PH,2,O,及液面液体的搅动程度有关。表面,AL,2,O,3,破坏产生铝与水汽反应，产生了新的氧化膜，。旋转吹头使惰性气体在剪切力作用下喷入铝液中，气泡尺寸小上升动能小减少液面搅动，分布均匀接触面积大并使液面更新率低。,27,Ar gas,H gas,去氢动力学条件,：临界流速高，气泡越小越多去氢效果越好，但超过临界流速发生合泡现象去氢效果反而下降惰性气体吹洗法和加入能产生不溶于铝液的气泡的熔剂产生的气泡中氢分压,PH,2,=O,，溶于铝液内的氢在压力差作用下会不断向气泡内扩散，由于质量轻，随气泡体积的增加而上浮逸入大气，同时自动吸附夹杂物上浮成溶渣被捞出（铝溶体与氧化铝不相润湿，上浮的气泡吸附,AL,2,O,3,带至液面被覆盖剂吸附聚集后扒出。,参考资料：铝熔体的氧化吸气与旋转喷吹氩气精炼,气泡浮游法除气,28,熔剂法精炼,29,30,31,熔剂的作用,溶解和吸附铝溶体中的氧化物及吸附小气泡，再表面破碎坚固致密的氧化膜为细小颗粒，使氢顺利外逸并隔绝铝液与大气中蒸汽接触。,A,、吸附作用：加入熔剂使氧化物吸附、溶解生成比重比原来有较大差异的物质以上浮或下沉。,B,、溶解作用：一般氯盐对氧化铝溶解能力并不大，但加入冰晶石（钠与铝的氟化物复盐,Na,3,ALF,6,）更加改变了氧化铝的性质,-,比重、大小、形态，更易于与铝液分离。,C,、化学作用：,3NaCL(,或,KCL)+ALALCL,3,+3Na(,或,K),，其基本组元,NaCL,、,KCL,润湿能力强，组成化合物熔点降至,650,左右。渗入氧化膜并破碎吸附，因比重小于铝溶体而能很好上浮并铺展在表面。化学性能稳定不与铝反应。因氯盐对氧化膜破碎吸附进行缓慢，所以加入少量氟盐,NaF,和冰晶石,Na,3,ALF,6,中的,Na,和氧具有极强的亲合力可使氧化铝,还,原。能明显提高吸附能力及除气效果,详见资料,32,过滤法,33,熔炼炉介绍,我厂使用水煤气蓄热式（再生式,),熔炼炉技术参数：,燃气工作压力：,4-7KPa,；再生床温度：,200,C,炉膛温度：,1050,C,；压缩空气压力：,0.4-0.6MPa,烧嘴切换周期：,1-2,分钟；熔池铝液深度为,580,的时候容量为,25,吨,（此时液面距炉门槛高度应不小于,100mm,）；铝液出炉温度范围：,720,740,；熔化效率：（当铝液温度达到,730,时）大于,6,吨,/,小时。熔化期能耗：铝液温度达到,730,时的燃气单耗,500Nm3/tAl,；燃料：净化后的发生炉冷煤气，热值大于,1450 x4.18KJ/Nm3,烧嘴型式：蓄热式烧嘴，,蓄热体：采用直径,24mm,的氧化铝小球为蓄热体介质；,系统排烟温度：低于,250,C,。,系统工作原理：,再生式熔炼炉烧嘴都是成对出现，炉子升温加热时，每次只有一个烧嘴燃烧，另外一个烧嘴吸气、再生床内再生球得到了预热，当交换燃烧时，冷助燃空气经过预热后的再生球而被加热从而达到节能目的。,34,炉体简图,35,36,目前行业内常用的干床式连续熔解炉,37,铝合金熔炼对于熔炉的要求及比较,非铁合金熔炼过程中的突出问题：元素容易氧化；合金易吸气。为获得含气量低，夹杂物少，化学成份均匀而合格的高质量合金液及优质高产低耗的生产，对熔炼炉基本要求：,1.,熔化速度快、时间短，烧损、吸气少。；,2,、熔体表面积与熔体深度比尽可能小。,3,、熔池内温度均匀并易于控制；,4,、热效率高，燃料、电能消耗低，炉衬寿命长。,5,、工艺操作方便，装料及熔炼 的所有工序尽可能采用机械化、自动化，劳动卫生条件好。；,6,、炉体的化学稳定性及各方面能保证所要求的熔体质量。,熔炉分类及优、缺点：,1,、火焰反射炉或称倒焰炉：火焰与铝液直接接触，依靠强烈热辐射及对流传导的热作用。与空气接触面积大，损失热量多，温度不易均匀，深度一般,450mm,，燃料有天然气、重油、煤气、柴油。优点是,燃料种类多，容量大，,成本低产量高，在严格遵守熔炼、精炼及转注工艺条件下可得到满意的铸锭质量缺点是熔池液表面积大烧损大，吸气量大，热效率低，噪声大，污染大。,2,感应炉：依靠感应电流使合金发热而熔化，受电磁力及热对流作用形成涡流使合金受热均匀，温度、成份均匀，熔化快，氧化烧损小，吸气少（炉气中可溶性气体含量低）易于控温，设备周围温度低，烟尘、噪声小，工作条件好。缺点是由于熔体易于过热而晶粒粗大，设备造价高，能源成本高。,3,、电阻反射炉：通过电热体发生热量，适合做保温炉。可熔炼的金属质量高，工作环境好，缺点是容量小，生产率低。,38,工艺流程,39,电磁搅拌,由于电磁搅拌缩短了整体温度均匀时间，降低了金属液面的温度，由于在搅拌时基本不破坏熔体表面氧化层，从而可减少熔体的氧化损失。在不打开炉门的条件下搅拌，可抑制炉内的热量散失，可缩短熔炼时间，同时提高熔炼效率。,参考相关资料电磁搅拌效果和录像,40,变质、晶粒细化,为保证铸件的综合性能良好，尤其有较高的抗疲劳性，铸件希望得到致密的晶粒组织。向铝液内加入生核剂及调节结晶过冷度和改变先析出相来控制晶粒尺寸，达到细化晶粒的目的。,1,、加入生核剂：是向铝液中添加少量物质作为生核剂与铝结成较为稳定的化合物促进非自发生核，以达到细化晶粒的目的，异质形核对结晶作用巨大。以外来固体质点的表面为基础的外延长大，实际生产条件下形核都是非自发形核，其要求过冷度远小于自发形核。外来质点与金属润湿性是生核能力强弱的重要参数。,改变析出相（,相,包括形状、尺寸、分布）。,AL-Si,合金共晶成份,AL,原子多，但一般先析出相是,Si(,领先相,Si,成杂乱的多面体片状分布晶粒粗大,),，加入少量吸附变质剂,Sr,阻碍,Si,优先长大，造成,相优先析出并长大，直到,相枝晶状长大到一定尺寸，才析出,Si,相并进行共晶转变而达到细化晶粒组织，变质良好时，硅相呈细小纤维状分布在细小铝枝晶周围；热处理后，硅相呈细小点状或球状，保证了,Mg,2,Si,强化基体的作用及铝基体的塑性得到充分发挥，从而提高了合金的力学性能。详见参考资料,41,变质效果,42,43,细化效果,44,45,冷却效果对晶粒尺寸有影响,46,熔体质量判定,成分检验直读光谱仪,温度检验便携式测温仪 温度记录仪,炉前密 度检验,：,含气量检验：近似地认为含氢量。,铝液密度大于等于,2.63g/cm,3,相当于氢含量小于等于,0.08 Ml/100gAL,。国际先进水平氢气含量控制在,0.05-0.1 Ml/100gAL,。,一、定性法：,工艺试样法（常压凝固法）,、密度测定法：,、,减压凝固试样法详细见参考资料,二、定量法。,第一气泡法,（气相色谱法）气体遥测法（,Telegas,）,47,48,不同密度值针孔对比,49,其它设备,50,谢谢大家,51,