涉及冶金、铸造行业安全规范及注意事项

涉及冶金 铸造行业安全规范及注涉及冶金 铸造行业安全规范及注 意事项意事项 安全技术 工作场地应保持干燥 不允许有积水或积油 工作开始前 操作者应按规定穿戴好防护用品 并检查 设备的线路或管道等 发现故障 应先行排除 坩埚在使用前应进行认真细致检查 若发现有裂纹 严 重氧化皮或严重 涨肚 应停止使用 电路的通电和断电应有指示灯显示 吊出坩埚时应先断 电 点燃煤气炉或天然气炉时 应先开气阀送气后点火 停 炉时 应先关闭气阀 采用六氯乙烷精炼时 应先开动抽风机 加料时应注意使炉料在开始熔化时能自行下降 不得有 搭桥 现象 禁止使用未经预热的熔炼工具与合金液接触 禁止将未 经预热的冷料加到合金液内 禁止将合金液倒在冷锭模或水泥地面及金属地板上 浇注安全 1 工作场地应平坦 整洁 道路畅通 场地上不得有积水 车间应有良好的通风措施 2 搬运金属型 浇注和取出铸件都应细心操作 防止碰伤 和烫伤 3 浇包中铝液不宜太满 4 金属液溢出型外时 应放干砂 以防爆炸伤人 铝锭铸造工艺技术流程 注意事项及管理 铝电解槽中生产出的原铝 在质量上相差较大 另外 还 含有一些金属杂质 气体和非金属固态夹杂物 铝锭铸造的任 务是提高低品位铝液的利用率 并尽可能除去其中的杂质 原 铝中的杂质可分为以下三类 第一类是金属元素 如铁 硅 铜 钙 镁 钛 钒 硼 镍 锌 镓 锡 铅 磷等 其中 主要元素是铁和硅 第二类是非金屑固态夹杂物 al2o3 aln 和 al4c3 第三类是气体 h2 co2 co ch4 n2 其中主要 的是 h2 在 660c 下 100g 铝液中大约溶解 0 2cm3 的氢气 气 体在铝液中的溶解度随温度升高而增加 从电解槽吸出的铝液 都要经过净化处理 清除掉一部分杂质 然后铸成商品铝锭 99 85 a1 含 99 996 al 纯铝 铝丝 2mm 硬拔者 电阻率为 2 668 10 8 m 纯铝中如有杂质元素 则电阻率增大 影响最大者为铬 钒 锰 锂 钛 影响较小者为铟 铅 锌 镉 锡 铍 铁 1 铝中杂质元素的平衡 用拜耳法从铝土矿生产出的工业氧化铝中 杂质的含量相 对于原料铝土矿来说大为减少 除了从碱液中带来的碱以外 杂质元素的分析值总量通常少于 1 其中主要杂质是 sio2 和 fe2o3 除了氧化铝给电解槽带来杂质外 炭阳极和熔剂冰晶石 也带来不少杂质 炭阳极带来的杂质主要是铁和硅 冰晶石也 是这样 如果原料的杂质元素全部析出在原铝里 则所得铝的品位 只有 99 7 al 然而 实际生产出来的铝却具有较高的品位 99 8 al 这种差别主要是由于杂质元素的蒸发造成的 铁 钛 磷 锌和镓从氧化铝来的占多数 而硅和钒则从炭阳极来的占 多数 从熔剂来的杂质元素 以磷为多 约占磷总量的 20 其余硅 铁 钛和钒都很少 平衡表的支出 硅和铁都超过了从原料带来的数量 其中 硅超过 60 左右 铁超过 37 左右 电解槽的内衬材料 例如 高灰分的槽底炭块和炭糊以及耐火材料 是这些杂质元素的另 一个重要来源 此外 由于操作工具和阴极钢棒遭受侵蚀 使 铁也进入了平衡 其余几种元素 收支接近平衡 支出分配在原铝和废气中的杂质元素量是不一样的 蒸发 量最大的是磷 占收入总量的 72 钒占 64 4 铁占 62 4 钛占 57 7 镓占 49 6 锌占 19 7 最小的是硅 仅占收入 总量的 13 3 之所以如此 原因是 硅和锌在电解质里以比较难蒸发甚至不蒸发的化合物形 态存在 倒如 sio2 zno 或 znf2 硅和锌明显地积累在铝液里 铝液被硅和锌污染的程度 主要是由物料平衡中供入的硅化合 物和锌化合物总量来决定的 在这种情形下 槽罩的收集效率 无关紧要 铁 镓 钛和镍至少部分地以挥发性化合物的形态存在 于体系中 这些化合物大概是在进入电解质之后才生成的 可 能的化合物是 fe co 5 ni co 4 tif3 tif4 和 gaf3 等 如果槽罩的收集效率提高 则会在一定程度上影响铝的质量 钒和磷只以挥发性化合物形态存在 可能的化合物 首 先是氟化物 vf3 和 pf3 和五氧化二磷 p2o5 由于电解 质中磷含量升高会影响电流效率 而铝中钒量增多则会减小铝 的导电性能 所以可以预料到提高槽罩的收集效率会对原铝质 量以及最佳生产效果方面带来损害 2 铝锭的分类 铝锭按成分不同分重熔用铝锭 高纯铝锭和铝合金锭三种 按形状和尺寸又可分为条锭 圆锭 板锭 t 形锭等几种 下 面是几种常见的铝锭 重熔用铝锭 15kg 20kg 99 80 al t 形铝锭 500kg 1000kg 99 80 al 高纯铝锭 l0kg 15kg 99 90 99 999 al 铝合金锭 10kg 15kg al si al cu al mg 板锭 500 1000kg 制 板用 圆锭 30 60kg 拉丝用 3 铝锭铸造工艺流程 出铝 扒渣 检斤 配料 装炉 精练 浇铸 重熔用铝锭 成品检查 成品检斤 入库出铝 扒渣 检斤 配料 装炉 精练 浇铸 合金锭 铸 造合金锭 成品检查 成品检斤 入库二 原铝净化 从电解槽吸出的铝液中含有各种杂质 因此铸造之前需要 进行净化 工业上主要采用澄清 熔剂 气体等净化方法 也 有的试用定向凝固和过滤方法进行净化 1 熔剂净化 熔剂净化是利用加入铝液中的熔剂形成大量的细微液滴 使铝液中的氧化物被这些液滴湿润吸附和溶解 组成新的液滴 升到表面 冷却后形成浮渣除去 净化用的熔剂选用熔点低 密度小 表面张力小 活性大 对氧化渣有很强吸附能力的盐组成 使用时 先将小块熔剂装 入铁笼里 再插入混合炉底部来回搅动 至熔剂化完后取出铁 笼 静止 5 10min 捞出表面浮渣即可浇铸 根据需要也可将 熔剂撤在表面上起覆盖作用 2 气体净化 气体净化是一种主要的原铝净化法 所用气体是氯气 氮 气或氯氮混合气体 1 氯气净化 以前采用活性气体氯气作净化剂 氯化法 在氯化法中 把氯气通入铝液内时生成很多异常细小的 alcl3 气泡 充分地混合在铝液内 溶解在铝液中的氢 以及 一些机械夹杂物便吸附在 alcl3 气泡上 随着 alcl3 气泡上升到 铝液表面而排出 通入氯气时还能使某些比铝更加负电性的元 素氯化 如钙 钠 镁等均因通入氯气而生成相应的氯化物 得以分离出来 所以氯化法是一种非常有效的原铝净化法 氯 气用量为每吨铝 500 700g 但因为氧气有毒而且比较贵重 为 了避免空气被污染和降低铝锭生产的成本 故在现代铝工业上 已逐渐废去了氯化法改成惰性气体 氮气净化法 2 氮气净化法 又称为无烟连续净化法 用氧化铝球 418mm 作过滤介质 n2 直接通入铝液内 铝液连续送入净 化炉内 通过氧化铝球过滤层 并受到氮气的冲洗 于是铝液 中的非金属夹杂物以及溶解的氢得以清除 然后连续排出 从 而使细微的氮气泡均匀分布在受处理的铝液内起到净化的作用 氮气对大气无污染 且净化处理量大 每分钟可处理 200 600kg 铝液 净化过程中造成的铝损失量相对减少 故现 在广泛应用 但它不象氯气那样能够清除铝液中的钙 钠 镁 3 混合气体净化法 采用氯气和氮气的混合物来净化铝 液 其作用是一方面脱去氢气和分离氧化物 另一方面清除铝 中某些金属杂质 如镁 常用的组成是 90 氮气 10 氯气 也有采用 10 氯气 10 二氧化碳 80 氮气 这样效果更好 二 氧化碳能使氯气与氮气很好的扩散 可缩短操作时间 三 铸锭工艺 现在铝锭铸造工艺一般采用浇铸工艺 就是把铝液直接浇 到模子里 待其冷却后取出 产品质量的好坏主要在这一步骤 而且整个铸造工艺 也 是以这一过程为主 铸造过程是一个由液态铝冷却 结晶成为 固体铝锭的物理过程 1 连续浇铸 连续浇铸可分为混合炉浇铸和外铸两种方式 均使用连续 铸造机 混合炉浇铸是将铝液装入混合炉后 由混合炉进行浇 铸 主要用于生产重熔用铝锭和铸造合金 外铸是由抬包直接 向铸造机浇铸 主要是在铸造设备不能满足生产 或来料质量 太差不能直接入炉的情况下使用 由于无外加热源 所以要求 抬包具有一定的温度 一般夏季在 690 740 冬季在 700 760 以保证铝锭获得较好的外观 混合炉浇铸 首先要经过配料 然后倒人混合炉中 搅拌 均匀 再加入熔剂进行精炼 浇铸合金锭必须澄清 30min 以上 澄清后扒渣即可浇铸 浇铸时 混合炉的炉眼对准铸造机的第 二 第三个铸模 这样可保证液流发生变化和换模时有一定的 机动性 炉眼和铸造机用流槽联接 流槽短一些较好 这样可 以减少铝的氧化 避免造成涡旋和飞溅 铸造机停用 48h 以上 时 重新启动前 要将铸模预热 4h 铝液经流槽流入铸模中 用铁铲将铝液表面的氧化膜除去 称为扒渣 流满一模后 将 流槽移向下一个铸模 铸造机是连续前进的 铸模依次前进 铝液逐渐冷却 到达铸造机中部时铝液已经凝固成铝锭 由打 印机打上熔炼号 当铝锭到达铸造机顶端时 已经完全凝固成 铝锭 此时铸模翻转 铝锭脱模而出 落在自动接锭小车上 由堆垛机自动堆垛 打捆即成为成品铝锭 铸造机由喷水冷却 但必须在铸造机开动转满一圈后方可给水 每吨铝液大约消耗 8 10t 水 夏季还需附吹风进行表面冷却 铸锭属于平模浇铸 铝液的凝固方向是自下而上的 上部中间最后凝固 留下一条 沟形缩陷 铝锭各部位的凝固时间和条件不尽相同 因而其化 学成分也将各异 但其整体上是符合标准的 重熔用铝锭常见的缺陷有 气孔 主要是由于浇铸温度 过高 铝液中含气较多 铝锭表面气孔 针孔 多 表面发暗 严重时产生热裂纹 夹渣 主要是由于一是打渣不净 造成 表面夹渣 二是铝液温度过低 造成内部夹渣 波纹和飞边 主要是操作不精细 铝锭做的太大 或者是浇铸机运行不平稳 造成 裂纹 冷裂纹主要是浇铸温度过低 致使铝锭结晶不 致密 造成疏松甚而裂纹 热裂纹则由浇铸温度偏高引起 成分偏析 主要是铸造合金时搅拌不均匀引起的 2 竖式半连续铸造 竖式半连续铸造主要用于铝线锭 板锭以及供加工型材用 的各种变形合金的生产 铝液经配料后倒入混合炉 由于电线 的特殊要求 铸造前需加入中间合盘 al b 脱出铝液中的钛 钒 线锭 板锭需加入 al ti b 合金 ti5 b1 进行细化处理 使表面组织细密化 高镁合金加 2 精炼剂 用量 5 搅拌均 匀 静置 30min 后扒去浮渣 即可浇铸 浇铸前先将铸造机底 盘升起 用压缩空气吹净底盘上的水分 再把底盘上升入结晶 器内 往结晶器内壁涂抹一层润滑油 向水套内放些冷却水 将干燥预热过的分配盘 自动调节塞和流槽放好 使分配盘每 个口位于结晶器的中心 浇铸开始时 用手压住自动调节塞 堵住流嘴 切开混合炉炉眼 让铝液经流槽流入分配盘 待铝 液在分配盘内达到 2 5 时 放开自动调节塞 使铝液流进结晶 器中 铝液即在底盘上冷却 当铝液在结晶器内达到 30mm 高 时即可下降底盘 并开始送冷却水 自动调节塞控制铝液均衡 地流入结晶器中 并保持结晶器内的铝液高度不变 对铝液表 面的浮渣和氧化膜要及时清除 铝锭长度约为 6m 时 堵住炉 眼 取走分配盘 待铝液全部凝固后停止送水 移走水套 用 单轨吊车将铸成的铝锭取出 在锯床上按要求的尺寸锯断 然 后准备下一次浇铸 浇铸时 混合炉中铝液温度保持在 690 7l0 分配盘中的 铝液温度保持在 685 690 铸造速度为 190 21omm min 冷 却水压为 0 147 0 196mpa 铸造速度与截面为正方形的线锭成 比例关系 vd k 式中 v 为铸造速度 mm min 或 m h d 为锭截面 边长 mm 或 m k 为常值 m2 h 一般为 1 2 1 5 竖式半连续铸造是顺序结晶法 铝液进入铸孔后 开始在 底盘上及结晶器内壁上结晶 由于中心与边部冷却条件不同 因此结晶形成中间低 周边高的形式 底盘以不变速度下降 同时上部不断注入铝液 这样在固体铝与液体铝之间有一个半 凝固区 由于铝液在冷凝时要收缩 加上结晶器内壁有一层润滑 油 随着底盘的下降 凝固的铝退出结晶器 在结晶器下部还 有一圈冷却水眼 冷却水可以喷到已脱出的铝锭表面 为二次 冷却 一直到整根线锭铸完为止 顺序结晶可以建立比较满意的凝固条件 对于结晶的粒度 机械性能和电导率都较有利 比种铸锭其高度方向上没有机械 性能上的差别 偏析也较小 冷却速度较快 可以获得很细的 结晶组织 铝线锭表面应平整光滑 无夹渣 裂纹 气孔等 表面裂 纹长度不大于 1 5mm 表面的渣子和棱部皱纹裂痕深度不许超 过 2mm 断面不应有裂纹 气孔和夹渣 小于 lmm 的夹渣不多 于 5 处 铝线锭的缺陷主要有 裂纹 产生的原因是铝液温度过 高 速度过快 增加了残余应力 铝液中含硅大于 0 8 生成 铝硅同熔体 再生成一定的游离硅 增加了金属的热裂性 或 冷却水量不足 在结晶器表面粗糙或没有使用润滑油时 锭的 表面和角部也会产生裂纹 夹渣 铝线锭表面夹渣是由于铝 液波动 铝液表面的氧化膜破裂 表面的浮渣进入铸锭的侧面 造成 有时润滑油也可带入一些夹渣 内部夹渣是由于铝液温 度过低 粘度较大 渣子不能及时浮起或浇铸时铝液面频繁变 动造成 冷隔 形成冷隔主要是由于结晶器内铝液水平波动 过大 浇铸温度偏低 铸锭速度过慢或铸造机震动 下降不均 而引起的 气孔 这里所说的气孔是指直径小于 1mm 的小气 孔 其产生的原因是浇铸温度过高 冷凝过快 使铝液中所含 气体不能及时逸出 凝固后聚集