铝合金熔体的熔剂精炼

1、铝合金熔体的熔剂精炼本文介绍了熔剂精炼在铝合金熔体净化过程中的作用，熔剂的分类和要求，常用熔 剂的组成，适用范围及使用方法等。在铝及铝合金熔炼过程中，氢及氧化夹杂是污染铝熔体的主要物质。铝极易与氧生 成A1202或次氧化铝（A12O及A10）.同时也极易吸收气体（H）其含量占铝熔体中气体总 量 的 70 90 ，而 铸 造 铝 合 金 中 的 主 要 缺 陷 气 孔 和 夹 渣 ，就 是 由 于 残 留 在 合 金 中 的 气体和氧化物等固体颗粒造成的。因此，要获得高质量的熔体，不仅要选择正确合理的 熔炼工艺，而且熔体的精炼净化处理也是很重要的。铝及铝合金熔体的精炼净化方法较多，主要有浮游法、

2、熔剂精炼法、熔体过滤法、 真空法和联合法。本文介绍熔剂精炼法在铝合金熔炼中的应用。1 熔 剂 的 作 用熔盐熔剂广泛地用于原铝和再生铝的生产，以提高熔体质量和金属铝的回收率1.2 。熔 剂 的 作 用 有 四 个 ：其 一 ，改 变 铝 熔 体 对 氧 化 物 （ 氧 化 铝 ） 的 润 湿 性 ，使 铝 熔 体 易 于 与 氧 化 物 （氧 化 铝 ）分 离 ， 从 而 使 氧 化 物 （氧 化 铝 ）大 部 分 进 入 熔 剂 中 而 减 少 了 熔 体 中 的 氧化物的含量。其二，熔剂能改变熔体表面氧化膜的状态。这是因为它能使熔体表面上 那层坚固致密的氧化膜破碎成为细小颗粒，因而有利于熔

3、体中的氢从氧化膜层的颗粒空 隙中透过逸出，进入大气中。其三，熔剂层的存在，能隔绝大气中水蒸气与铝熔体的接 触，使氢难以进入铝熔体中，同时能防止熔体氧化烧损。其四，熔剂能吸附铝熔体中的 氧化物，使熔体得以净化。总之，熔剂精炼的除去夹杂物作用主要是通过与熔体中的氧 化膜及非金属夹杂物发生吸附，溶解和化学作用来实现的。2 熔剂的分类和选择3 1 熔 剂 的 分 类 和 要 求铝合金熔炼中使用的熔剂种类很多，可分为覆盖剂（防 止 熔体氧化 烧 损 及 吸 气 的 熔剂）和精 炼 剂 （除气、除 夹 杂 物 的 熔 剂）两大类，不同 的铝 合金 所 用的覆盖 剂 和 精 炼 剂 不 同 。但是，铝合金熔

4、炼过程中使用的任何熔剂，必须符合下列 条 件3.8。熔点应低于铝合金的熔化温度。比重应小于铝合金的比重。能吸附、溶解熔体中的夹杂物，并能从熔体中将气体排除。不应与金属及炉衬起化学作用，如果与金属起作用时，应只能产生不溶于金属的 惰性气体，且熔剂应不溶于熔体金属中。吸湿性要小，蒸发压要低。不应含有或产生有害杂质及气体。要有适当的粘度及流动性。制造方便：价格便宜。4 2 熔 剂 的 成 分 及 熔 盐 酌 作 用铝合 金用 熔剂一般 由 碱 金 属 及 碱 土 金 属 的 氯 化 物 及 氟 化 物 组 成 ，其 主 要 成 分 是 KCl 、NaCl 、 NaF CaF, 、 Na3A1F6 、

5、 Na2SiF6 等 。熔 剂 的 物 理 、化 学 性 能 （ 熔 点 、密 度 、粘 度 、 挥发性、吸湿性以及与 氧化物 的界面作用等）对 精 炼 效 果 起 决 定 性作 用 .5 21. 氯盐:氯盐是铝合金熔剂 中最常 见的基本组元， 而 45 NaCl+55 KCl 的 混合 盐应用最广 。由 于 它 们 对 固 态 Al2O3 ，夹 杂 物 和 氧 化 膜 有 很 强 的 浸 润 能 力 （ 与 Al2O3 ，的 润 湿 角 为 20 多 度）且在熔炼温度下NaCl和KCl的比重只有1.55g cm3 和 l.50g cm3，显 著小于铝熔体的比重，故能很好地铺展在铝熔体表面，破

6、碎和吸附熔体表面的氧化膜。但仅含氯盐 的熔剂，破碎和吸附过程进行得缓慢，必须进行人工搅拌以加速上述过程的进行。氯化物的表面张力小，润湿性好，适于作覆盖剂，其中具有分子晶型的氯盐如 CCl4 ,SiCl4 ，A1C13，等可单独作为净 化 剂 ， 而 具 有 离 子 晶 型 的 氯 盐 如 LiCl 、 NaCl 毛KCl 、 MgC12：等 适 于 作混合盐熔剂。2。 2 2 氟 盐 ：在氯盐混合物中加入NaF. Na3A1F6、CaF2。等少量氟盐，主 要起精炼作用，如 吸附、 溶解Al2O3 ，。 氟盐还能 有 效地去除熔体表面的氧化 膜，提 高除气效果。这是因为：a）氟盐可与铝熔体发生化

7、学 反 应生成气态的A1F，、SiF4，、 BF3,等，它们以机械作用促使氧化膜与铝熔体分离，并将氧化膜挤破，推入熔剂 中；b）在发 生上述反应的界面上产生的 电流亦 使氧化膜 受“冲 刷”而 破碎。 因此， 氟盐的存 在使铝 熔体表 面的氧 化膜的破 坏过程显著加速，熔体中 的 氢就能较方便的逸出；c） 氟盐（特别是CaF2：）能 增大混合熔盐的表面张力，使已吸附氧化物的熔盐球状化，便于与熔体分离，减少固熔渣夹裹铝而 造成的损耗，而且由于熔剂熔体表面张力的提高，加速了熔剂吸附夹杂的过程。3铝 合 金 熔 炼 中 常 用 熔 剂熔剂精炼法对排出非金属夹杂物有很好的效果，但是清除熔体中非金属夹杂

8、物的净 化程度，除与熔剂的物理、化学性能有关外，在很大程度上还取决于精炼工艺条件，如 熔剂的用量，熔剂与熔体的接触时间、接触面积、搅拌情况、温度等。3 1 常 用 熔 剂为精炼铝合金熔体，人们已研制出上百种熔剂，以钠、钾为基的氯化物熔剂应用最 广。对含镁量低的铝合金广泛采用以钠钾为基的氯化物精炼剂，含镁量高的铝合金为避 免钠脆性则采用不含钠的以光卤石为基的精炼熔剂。铝 合 金 熔 炼 过 程 中 常 用 熔 剂 的 成 分 及 作 用 如 表 1（4-7）表 1 常用熔剂的成分及应用溶剂种类 组分含量，%NaCl KCl MgCl2 Na3AlF6 其 它 成 分 适 用 的 合 金覆 盖 剂

9、 39 50 6.6 CaF2 4.4 Al-Cu系 ， Al-Cu-Mg 系 ,Al-Cu-Si 系 Al-Cu-Mg-Zn 系Na2CO385.CaF15 一 般 铝 合 金系 Al-Mg-Si 系 合 金系合金系合金50 50 一 般 铝 合 金 KCl,MgCl280 CaF220 Al-Mg31 14 CaF210 CaCL244 Al-Mg8 67 CaF210,MgF215 Al-Mg精 炼 剂 25-35 40-50 18-26 除 Al-Mg 系 ,Al-Mg-Si 系 以 外 的 其 它 合 金8 67 MgF215,CaF210 Al-Mg 系 合 金KCl,MgCl26

10、0,CaF240 Al-Mg 系Al-Mg-Si系 合 金42 46 Bacl26 （2 号 熔 剂 ） Al-Mg 系 合 金22 56 22一般铝合金50 35 15一般铝合金40 50 NaF10 一 般 铝 合 金50 35 5 CaF210 一 般 铝 合 金60 CaF220,NaF20 一 般 铝 合 金36-45 50-55 3-7 CaF 21.5-4一 般 铝 合 金Na2SiF630-50,C2Cl650-70 一 般 铝 合 金3.5 5 49.5 KF10 易 拉 罐 合 金从 上 表 中 可 以 看 出 ，有 些 熔 剂 组 分 的 含 量 变 化 范 围 较 大

11、，可 以 根 据 实 际 情 况 来 确 定 。 首 先 要 根 据 合 金 元 素 的 含 量 来 确 定 8 ， 因 为 大 多 数 铝 合 金 中 主 要 元 素 含 量 都 可 在 一 定 范 围内变化，其次要根据所除杂质成分及含量来确定。因此，使用厂家除使用熔剂厂生产 的熔剂外，最好根据所熔炼铝合金的成分调正熔剂组分比例，以找出最佳熔剂组成。综合以上各种熔剂不难看出，当要熔制的铝合金成分确定后，熔剂成分的设计首先 是 主 要 成 分 （如 氯 化 物 ）用 量 配 比 的 选 择 ， 其 次 是 添 加 组 分 （如 氟 化 物 ）的 选 择 。 熔 剂 配 好 后，最好是经熔炼、冷

12、凝成块、再粉碎后使用，因为机械混合状态的效果不好。3.6 熔 剂 用 量 熔炼铝合金废料时，废料质量不同，覆盖剂及精炼剂的用量也不同。3.6.1 主 覆 盖 剂 用 量a） 熔炼质量较 好的 废料， 如块状 料、管 、片 时 覆盖 剂用 量 （见表2） 。表 2 覆 盖 剂 种 类 及 用 量炉 料及制品 覆盖 剂用量（占投料 量的%）覆盖剂种 类电 炉熔炼：一 般制 品特殊制品0.40.5 0.50.6 普 通粉状溶 剂普 通 粉 状 溶 剂煤 气 炉 熔 炼 ： 原 铝 锭 废 料 1 2 2 4 KC1:NaC1 按 1:1 混 合 KC1:NaC1 按 1:1 混 合注 ：对 高 镁

13、铝 合 金 ，应 一 律 用 不 含 钠 盐 的 熔 剂 进 行 覆 盖 ，避 免 和 含 钠 的 熔 剂 接 触 。b） 熔 炼 质 量 较 差 的 废 料 ， 如 由 锯 、 车 、 铣 等 工 序 下 来 的 碎 屑 及 熔 炼 扒 渣 等 时 ， 覆 盖 剂 用 量 （ 见 表 3） 。表 3: 覆 盖 剂 用 量类 别 用量 （ 占投料量的 %）小碎 片 碎 屑 号外渣子6 8101515 203 2 2 精 炼 剂 用 量不 同 铝 合 金 、 不 同 制 品 ， 精 炼 剂 用 量 也 各 不 相 同 （ 见 表 4） 。表 4 精 炼 剂 用 量合金及制品 熔炼炉 静置炉高镁合金2号 熔 剂 5-6kg/t 2号 熔 剂 5-6kg/t特 殊 制品 除 高镁 合金 普通 熔 剂5-6kg/t 普 通 熔 剂 6-7kg/tLT66 、LT62 、LG1 、LG2、 LG3、LG4 出炉 时 用 普 通 熔 剂 、 叠熔 剂 坝其它合金普通 熔 剂 5-6kg/t在潮湿地区和潮湿季节， 熔剂用量应有所增加对大规格的圆锭，其熔剂用量也应适当增加。3.7 熔 剂 使 用 方 法熔剂精炼法熔炼铝合金生产中常用以下几种方法：熔体在浇包内精炼。首先在浇包内放入一包熔剂，然后注入熔体，并充分搅拌， 以增加二者的接触面积。熔体在感应炉内精炼。熔剂装入感应炉内，借助于感应磁场的