有色金属熔炼与铸造02

1、王华工学院材料系第二章第二章 熔体净化技术熔体净化技术熔体净化技术熔体净化技术4第一节第一节 熔体净化原理熔体净化原理 除渣精炼除渣精炼氧化夹杂氧化夹杂形成的夹渣若不在浇形成的夹渣若不在浇注前去除，将在铸锭注前去除，将在铸锭中形成氧化夹杂。中形成氧化夹杂。o 非金属夹杂物的种类和来源非金属夹杂物的种类和来源金属中的非金属化合物，如氧化物、氮化物、金属中的非金属化合物，如氧化物、氮化物、等，统称为等，统称为非金属夹杂物非金属夹杂物，一般简称为夹杂或，一般简称为夹杂或夹渣。夹渣。根据夹渣的形态可分为：薄膜状、团状和颗粒根据夹渣的形态可分为：薄膜状、团状和颗粒状。状。夹渣的来源不同分为：夹渣的来源不

2、同分为：外来夹渣外来夹渣和和内生夹渣内生夹渣。如，铝镁合金常见的有如，铝镁合金常见的有Al2O3、MgO、SiO2等等，铜合金、镍合金中通常为，铜合金、镍合金中通常为Cu2O、NiO、ZnO、SnO2、SiO2、Al2O3等，钢铁中有硫化物、等，钢铁中有硫化物、氢化物等。氢化物等。 静置澄清除渣（密度差作用）静置澄清除渣（密度差作用） 当金属熔体在高温静置时，非金属夹杂物与金属熔体比重不同当金属熔体在高温静置时，非金属夹杂物与金属熔体比重不同因而产生上浮或下沉。因而产生上浮或下沉。球形固体球形固体夹杂颗粒在液体中下沉或上浮的夹杂颗粒在液体中下沉或上浮的速度服从速度服从Stokes定律：定律：2

3、212 ()9gvrv是夹杂物上浮或下沉的速度是夹杂物上浮或下沉的速度cm/s，为金属液的黏度为金属液的黏度g/(cms)，r表表示球形夹杂半径示球形夹杂半径cm，2、1分别为金属熔体和夹杂的密度分别为金属熔体和夹杂的密度g/cm3，g是重力加速率是重力加速率cm/s2，H为颗粒升降的距离为颗粒升降的距离。主要靠过热主要靠过热降低熔体黏度、增大夹渣尺寸降低熔体黏度、增大夹渣尺寸等手段以利于与熔体等手段以利于与熔体分离，较大颗粒上浮快分离，较大颗粒上浮快,但在轻金属中效果不明显。但在轻金属中效果不明显。除渣精炼除渣精炼22192()Hrg上升或下沉时间：上升或下沉时间：l T ，则：，则：v，l

4、 r，则：，则：v， 吸附作用吸附作用熔剂滴熔剂滴( (或气泡或气泡) )与固体夹渣间吸附时的能量条件与固体夹渣间吸附时的能量条件润湿角润湿角驱动力：界面能降低驱动力：界面能降低90吸附或润湿较弱吸附或润湿较弱除渣精炼除渣精炼l向金属熔体中导入情性气体向金属熔体中导入情性气体l加入熔剂产生的中性气体加入熔剂产生的中性气体l加入金属熔体中的低熔点熔剂加入金属熔体中的低熔点熔剂与悬浮状态的夹渣相遇时，夹与悬浮状态的夹渣相遇时，夹渣便可能被渣便可能被吸附在气泡或熔剂吸附在气泡或熔剂表面而被带出熔体表面而被带出熔体。 熔剂的吸附能力取决于化学组成。熔剂的吸附能力取决于化学组成。 对铝合金，在其他条件相

5、同时，氯化物的对铝合金，在其他条件相同时，氯化物的吸附能力比氟化物好；吸附能力比氟化物好； 碱金属氯化物比碱土金属好；碱金属氯化物比碱土金属好； 氯化钠和氯化钾的混合物比纯氯化物好；氯化钠和氯化钾的混合物比纯氯化物好； 在氯化钠和氯化钾的混合物中加入少量氟在氯化钠和氯化钾的混合物中加入少量氟化物如冰晶石，其吸附能力大为提高。化物如冰晶石，其吸附能力大为提高。除渣精炼除渣精炼根据夹杂物与金属熔体的相对根据夹杂物与金属熔体的相对比重不同，可分别采用上熔剂比重不同，可分别采用上熔剂法和下熔剂法。法和下熔剂法。l上熔剂法：夹渣的比重小于金上熔剂法：夹渣的比重小于金属熔体，多聚集熔池上部及表属熔体，多聚

6、集熔池上部及表面，此时应采用上熔剂法。面，此时应采用上熔剂法。( (重重有色金属及钢铁有色金属及钢铁) )l下熔剂法：夹渣的比重大于金下熔剂法：夹渣的比重大于金属熔体，采用下熔剂法。属熔体，采用下熔剂法。( (镁及镁及镁合金镁合金) )l全熔剂法：熔剂均匀分布于熔全熔剂法：熔剂均匀分布于熔体中。体中。( (铝合金铝合金) )熔剂法除渣示意图熔剂法除渣示意图(a)(a)上熔剂法；上熔剂法；(b)(b)下熔剂法下熔剂法1 1熔剂；熔剂；2 2熔剂夹渣熔剂夹渣除渣精炼除渣精炼o 吸附作用吸附作用熔剂熔剂l 利用通入熔体的惰性气体或加利用通入熔体的惰性气体或加入的熔剂产生的气泡，在上浮入的熔剂产生的气

7、泡，在上浮过程与悬浮的夹杂相遇时，夹过程与悬浮的夹杂相遇时，夹渣被吸附在气泡表面并带到熔渣被吸附在气泡表面并带到熔体液面的熔剂中去。体液面的熔剂中去。l 对于熔点较低的铝合金、镁合对于熔点较低的铝合金、镁合金等较为有效。金等较为有效。l 气泡数目多尺寸大，浮选效果气泡数目多尺寸大，浮选效果好。惰性气体一般为氮气和氩好。惰性气体一般为氮气和氩气。气。浮选除渣原理示意图浮选除渣原理示意图o 吸附作用吸附作用浮选法浮选法 溶解除渣 非金属夹杂物溶解于液态熔剂中后，可随熔剂非金属夹杂物溶解于液态熔剂中后，可随熔剂的的浮沉浮沉而而脱离脱离金属溶体。熔剂溶解夹渣的能力取金属溶体。熔剂溶解夹渣的能力取决于它

8、们的分子结构和由此而产生的化学性质。决于它们的分子结构和由此而产生的化学性质。冰晶石（冰晶石（Na3AlF6）的化学分子）的化学分子结构与氧化铝极为相似，在一结构与氧化铝极为相似，在一定温度下可互溶，是溶解定温度下可互溶，是溶解Al2O3的最好熔剂的最好熔剂除渣精炼除渣精炼 化合作用化合作用 化合作用是以化合作用是以夹渣夹渣和和熔剂熔剂之间有一定亲和力并能之间有一定亲和力并能形成化合形成化合物物或或络合物络合物为基础的。为基础的。碱性氧化物碱性氧化物和和酸性熔剂酸性熔剂，或，或酸性氧化物酸性氧化物与与碱性熔剂碱性熔剂在一定温度条件下是可相互作用形成体积更大，熔在一定温度条件下是可相互作用形成体

9、积更大，熔点较低，且易于与金属分离的复盐式炉渣。根据其比重大小，点较低，且易于与金属分离的复盐式炉渣。根据其比重大小，在熔体中可上浮或下沉而除去。在熔体中可上浮或下沉而除去。 由于化合造渣反应是多相反应。其总的反应速率主要取决由于化合造渣反应是多相反应。其总的反应速率主要取决于于扩散传质速率扩散传质速率。因此，反应的温度和浓度等条件对化合造渣。因此，反应的温度和浓度等条件对化合造渣影响很大，故熔炼温度较高的钢、镍等合金更适合用化合造渣影响很大，故熔炼温度较高的钢、镍等合金更适合用化合造渣精炼法。精炼法。除渣精炼除渣精炼化合作用化合作用： 碱性氧化物碱性氧化物MeOMeO与酸性溶剂与酸性溶剂M

10、Mx xO Oy y发生造渣反应：发生造渣反应：熔炼铜、镍合金及钢时，广泛应用上述造渣作用。例如：熔炼铜、镍合金及钢时，广泛应用上述造渣作用。例如：铜液中的铜液中的CuOCuO（或（或FeOFeO）与溶剂或炉衬中的）与溶剂或炉衬中的SiOSiO2 2（或（或AlAl2 2O O3 3）作用，反应为作用，反应为yxyxObMaMeOObMMeOa22iuiuOSOCOSOC除渣精炼除渣精炼金属杂质去除的方法分为：火法精练金属杂质去除的方法分为：火法精练 电解提纯（湿法电解、电解提纯（湿法电解、熔盐电解）熔盐电解） 火法精练采用氧化精练应具备三个条件：火法精练采用氧化精练应具备三个条件： 1.1.

11、基体金属的氧化物能溶解于自身金属液中，并能氧化基体金属的氧化物能溶解于自身金属液中，并能氧化 杂质元素杂质元素 2.2.杂质元素氧化物不溶于金属液中，并易与后者分离杂质元素氧化物不溶于金属液中，并易与后者分离 3.3.基体金属氧化物可用其他元素还原基体金属氧化物可用其他元素还原 铝、镁等不适合上述条件，铁、铜、镍符合铝、镁等不适合上述条件，铁、铜、镍符合氧化精练过程通常分为氧化精练过程通常分为杂质的氧化杂质的氧化和和基体金属氧化物的还原基体金属氧化物的还原两个过程两个过程氧化精练的实质是利用氧将金属中的杂质氧化成渣或生成气体氧化精练的实质是利用氧将金属中的杂质氧化成渣或生成气体而排除的过程而排

12、除的过程杂质含量较高的金属原料往往采用此方法进行除杂精练杂质含量较高的金属原料往往采用此方法进行除杂精练热力学条件：杂质元素对氧的亲和力大于基体金属对氧的亲和热力学条件：杂质元素对氧的亲和力大于基体金属对氧的亲和力。力。金属脱氧：金属脱氧：1.1.脱氧原理及脱氧剂脱氧原理及脱氧剂 氧化精练后，金属熔体中含氧量高，为降低含氧量及氧氧化精练后，金属熔体中含氧量高，为降低含氧量及氧化损失，必须进行脱氧。化损失，必须进行脱氧。 脱氧就是向金属液中加入与氧亲和力比基体金属脱氧就是向金属液中加入与氧亲和力比基体金属与氧亲和力大的物质，将基体金属氧化物还原，本身形成不与氧亲和力大的物质，将基体金属氧化物还原

13、，本身形成不溶于金属熔体的固态、液态或气态脱氧产物而被排除的工艺溶于金属熔体的固态、液态或气态脱氧产物而被排除的工艺过程过程脱氧剂应满足下列要求：脱氧剂应满足下列要求：（1 1）脱氧剂与氧的亲和力应明显地大于基体金属与氧的亲和力）脱氧剂与氧的亲和力应明显地大于基体金属与氧的亲和力（2 2）脱氧剂在金属中的残留量应不损害金属性能）脱氧剂在金属中的残留量应不损害金属性能( (3 3）脱氧剂要有适当的熔点和比重）脱氧剂要有适当的熔点和比重(4(4）脱氧产物应不溶于金属熔体中，易于凝聚、上浮而被除去）脱氧产物应不溶于金属熔体中，易于凝聚、上浮而被除去(5(5）脱氧剂不稀贵，且无毒）脱氧剂不稀贵，且无毒

14、2.2.脱氧方法及特点：脱氧方法及特点： 沉淀脱氧：沉淀脱氧：5Cu5Cu2 2O+2P=PO+2P=P2 2O O5 5+10Cu+10Cu 扩散脱氧：脱氧剂加在金属熔体表面或炉渣中，脱氧反应扩散脱氧：脱氧剂加在金属熔体表面或炉渣中，脱氧反应仅在炉渣仅在炉渣- -金属熔体界面上进行（溶于金属中的氧会不断地按金属熔体界面上进行（溶于金属中的氧会不断地按分配定律向界面扩散而脱氧分配定律向界面扩散而脱氧 真空脱氧：蒸气压低的氧化物先逸出来。真空脱氧：蒸气压低的氧化物先逸出来。 过滤除渣过滤除渣： 所谓机械过滤作用，是指当金属熔体通过过滤所谓机械过滤作用，是指当金属熔体通过过滤介质时，对非金属夹杂物

15、的介质时，对非金属夹杂物的机械阻挡机械阻挡作用。此外，作用。此外，过滤介质还有对夹杂物的吸附作用。过滤介质还有对夹杂物的吸附作用。过滤介质间的空隙越小，厚度越大，金属熔体流速越低，过滤介质间的空隙越小，厚度越大，金属熔体流速越低，机械过滤效果越好。机械过滤效果越好。除渣精炼除渣精炼 这种过滤器由各种不同尺寸，不同材料、不同形这种过滤器由各种不同尺寸，不同材料、不同形状的过滤介质组成的填充床。状的过滤介质组成的填充床。 过滤层越厚，介质颗粒越小，过滤效果越好。粒过滤层越厚，介质颗粒越小，过滤效果越好。粒度过小，会影响熔体的流量，降低生产率。度过小，会影响熔体的流量，降低生产率。 精炼温度：精炼温

16、度：一般先用高温进行除渣精炼，一般先用高温进行除渣精炼，然后在较低的温度下进行脱气，最后保温然后在较低的温度下进行脱气，最后保温静置。静置。 熔剂：熔剂：熔剂的造渣能力越强，除渣精炼效熔剂的造渣能力越强，除渣精炼效果越好。果越好。熔剂的熔点和表面张力越低，其熔剂的熔点和表面张力越低，其吸附造渣能力就越强。随熔剂阳离子半径吸附造渣能力就越强。随熔剂阳离子半径的增大，熔剂的熔点和表面张力下降。因的增大，熔剂的熔点和表面张力下降。因此可以利用半径大的物质配制熔点低，表此可以利用半径大的物质配制熔点低，表面张力小，流动性好的精炼熔剂。面张力小，流动性好的精炼熔剂。 精炼时间：熔剂和夹渣上浮或下沉需要一

17、精炼时间：熔剂和夹渣上浮或下沉需要一定的时间。定的时间。 对于镁合金等轻金属，静置时间的长短对对于镁合金等轻金属，静置时间的长短对除渣效果影响不明显。除渣效果影响不明显。 其它因素：比如熔剂的形状，粉状颗粒能其它因素：比如熔剂的形状，粉状颗粒能增大熔剂与夹渣的接触面积和碰撞机率。增大熔剂与夹渣的接触面积和碰撞机率。 炉料炉料 炉气炉气 耐火材料耐火材料 熔剂熔剂 操作工具操作工具脱气精炼脱气精炼气体的主要来源气体的主要来源o精心备料、严格精心备料、严格控制熔化、采用控制熔化、采用覆盖剂覆盖剂o在熔炼后期进行在熔炼后期进行脱气精炼，降低脱气精炼，降低熔体中气体含量熔体中气体含量解决措施解决措施预

18、防预防补救补救背景背景目的与方法目的与方法 目的：脱除溶解于金属中的气体。目的：脱除溶解于金属中的气体。 气体原子扩散至金属表面，然后脱离吸附状气体原子扩散至金属表面，然后脱离吸附状态而逸出；态而逸出； 以气泡形式从金属熔体中排除；以气泡形式从金属熔体中排除； 与加入金属中的元素形成化合物，以与加入金属中的元素形成化合物，以形式排除。形式排除。o 脱气途径脱气途径方法一：分压差脱气方法一：分压差脱气 气体溶解度与金属液气体溶解度与金属液/ /气体接触处该气体分气体接触处该气体分压的平方根成正比。压的平方根成正比。1SKP10exp/2KSHRTK K1 1: :与金属及溶解气体的性质、温度和气

19、体溶解度量单位选择有关的与金属及溶解气体的性质、温度和气体溶解度量单位选择有关的常数，西维尔常数。常数，西维尔常数。S:S:溶解度溶解度p:p:气相中溶解气体的分压气相中溶解气体的分压S S0 0: :常数常数R:R:气体常数气体常数T:T:金属的热力学温度金属的热力学温度H:H:气体在金属中的溶解热气体在金属中的溶解热若要若要S S降低，可降低，可降低降低P P。分压差脱气是利用熔体中氢与气相中的氢存在一个分压差来分压差脱气是利用熔体中氢与气相中的氢存在一个分压差来达到除气目的的。达到除气目的的。脱气反应：脱气反应：2H=H2 (g) PH2气相中的实际氢分压气相中的实际氢分压 PH2熔体内

20、的氢分压熔体内的氢分压 脱气的热力学条件：脱气的热力学条件：，即，即PH2PH2方法：置于真空中方法：置于真空中 或者熔体中导入不含或者熔体中导入不含2的惰性气体。的惰性气体。a. 熔体中通入氮气，氩气（铝合金常用）熔体中通入氮气，氩气（铝合金常用）b.能产生气体的熔剂能产生气体的熔剂分压差脱气热力学分压差脱气热力学H2H2PPRTlnG氢分压差氢分压差分压差脱气原理示意图分压差脱气原理示意图脱气精炼脱气精炼分压差脱气是目前应用分压差脱气是目前应用最广泛、最有效的方法最广泛、最有效的方法方法一：分压差脱气方法一：分压差脱气 原因：原因： 气泡内部刚开始完全没有氢气气泡内部刚开始完全没有氢气PH

21、2=0，气泡周，气泡周围熔体围熔体PH20，存在氢的分压差，氢原子扩散至，存在氢的分压差，氢原子扩散至气泡表面，复合为氢分子进入气泡，上浮从熔体气泡表面，复合为氢分子进入气泡，上浮从熔体中脱除。中脱除。 过程持续到氢在气泡内外的分压相等，处于平衡过程持续到氢在气泡内外的分压相等，处于平衡状态为止状态为止方法一：分压差脱气方法一：分压差脱气动力学：动力学： 研究脱气的机制问题研究脱气的机制问题脱气包括以下几个过程脱气包括以下几个过程:(1)熔体中氢原子通过气泡边界层的扩散熔体中氢原子通过气泡边界层的扩散;(2)氢原子在熔体氢原子在熔体-气泡界面复合为氢分子气泡界面复合为氢分子;(3)氢气脱离吸附

22、状态进入惰性气泡内部氢气脱离吸附状态进入惰性气泡内部;(4)气泡上浮，逸出。气泡上浮，逸出。其中第一个过程速度最慢其中第一个过程速度最慢增大熔体与惰性气泡的接触界面积，有利于气泡的增大熔体与惰性气泡的接触界面积，有利于气泡的脱除。脱除。脱气精炼脱气精炼方法二：预凝固脱气方法二：预凝固脱气 气体溶解度与温度的关系式为：气体溶解度与温度的关系式为：2exp/2SKHRTK K2 2: :与压力有关的常数。与压力有关的常数。S:S:溶解度溶解度R:R:气体常数气体常数T:T:金属的热力学温度金属的热力学温度H:H:气体在金属中的溶解热气体在金属中的溶解热 一般而言，一般而言，H H为正值（吸热），故

23、：欲降低金为正值（吸热），故：欲降低金属中气体的溶解度，可通过属中气体的溶解度，可通过降低熔体温度降低熔体温度的方式实现的方式实现。氢在铝中溶解度变化氢在铝中溶解度变化脱气精炼脱气精炼方法二：预凝固脱气方法二：预凝固脱气具体操作：具体操作：高温熔体高温熔体快速快速重熔重熔熔体熔体缓慢缓慢冷却到凝固冷却到凝固浇注浇注 辅以保温措施，保辅以保温措施，保证冷却速度足够慢，给证冷却速度足够慢，给予气体原子结合成分子予气体原子结合成分子并逸出足够的时间并逸出足够的时间 气体逸出通道畅通气体逸出通道畅通 注意熔体保护，防注意熔体保护，防止重新吸气止重新吸气注意事项注意事项本方法缺点在于降低了生产效率本方法

24、缺点在于降低了生产效率脱气精炼脱气精炼方法二：预凝固脱气方法二：预凝固脱气延伸说明：延伸说明：高温熔体高温熔体抑制气体析出抑制气体析出急冷凝固急冷凝固气体过饱和溶于固溶体气体过饱和溶于固溶体气体以过饱和固溶体存气体以过饱和固溶体存在于固相中，处于不稳在于固相中，处于不稳定状态定状态存在的问题：存在的问题：举例说明：举例说明：钢中的氢脆现象。钢中的氢脆现象。脱气精炼脱气精炼方法三：振动除气方法三：振动除气振动的利用：振动的利用： 晶粒细化（晶粒细化（常用常用） 有效除气有效除气振动除气示意图振动除气示意图脱气精炼脱气精炼方法四：氧化除气方法四：氧化除气 同时存在于铜液中的氢和氧有一定的比例关系，

25、同时存在于铜液中的氢和氧有一定的比例关系，氧化法除氢就是有意识提高熔体中氧含量，降低氢含量。氧化法除氢就是有意识提高熔体中氧含量，降低氢含量。举例说明举例说明向铜液中吹入氧气，大量的铜将被氧化：向铜液中吹入氧气，大量的铜将被氧化：4Cu+O2=2Cu2O生成的生成的Cu2O溶于铜液中，随后溶于铜液中，随后Cu2O又与铜液中又与铜液中的氢发生反应：的氢发生反应：Cu2O+2H=2Cu+H2O本方法仅适用于紫铜的精炼本方法仅适用于紫铜的精炼37第二节第二节 铝及铝合金的熔体净化处理铝及铝合金的熔体净化处理 按作用原理按作用原理：l 吸附吸附精炼精炼 气体气体 熔剂熔剂 过滤过滤l 非吸附精炼非吸附

26、精炼 静置处理静置处理 真空处理真空处理 超声波处理超声波处理 预凝固处理预凝固处理铝合金熔体净化铝合金熔体净化o 方法分类方法分类 按精炼部位：按精炼部位：l 炉内炉内精炼精炼l 在线式精炼在线式精炼炉内精炼炉内精炼铝合金熔体炉内处理铝合金熔体炉内处理l 利用通入熔体的惰性气体，在利用通入熔体的惰性气体，在上浮过程与悬浮的夹杂相遇时，上浮过程与悬浮的夹杂相遇时，夹渣被吸附在气泡表面并带到夹渣被吸附在气泡表面并带到熔体液面的溶剂中去。熔体液面的溶剂中去。l 对于熔点较低的铝合金、镁合对于熔点较低的铝合金、镁合金等较为有效。金等较为有效。l 气泡数目多尺寸大，浮选效果气泡数目多尺寸大，浮选效果好

27、。惰性气体一般为氮气和氩好。惰性气体一般为氮气和氩气。气。惰性气体除渣原理示意图惰性气体除渣原理示意图l 铝合金用氯气脱气效果好。铝合金用氯气脱气效果好。l 上式是主要反应，生成大量沸点为上式是主要反应，生成大量沸点为183183的的三氯化铝，在熔炼温度下，其蒸气压约为三氯化铝，在熔炼温度下，其蒸气压约为23atm23atm，在熔池中以气泡形式上浮而起脱气，在熔池中以气泡形式上浮而起脱气作用。作用。l 特点：效果好并有除钠作用。氯气有毒，有特点：效果好并有除钠作用。氯气有毒，有害人体健康、腐蚀设备。害人体健康、腐蚀设备。2322Al+3Cl =2AlCl 2H+Cl =2HCl 铝合金熔体炉内

28、处理铝合金熔体炉内处理l 混合气体精炼能充分发挥惰性气体和活性气体混合气体精炼能充分发挥惰性气体和活性气体的长处，并避免其害处，应用广泛。主要有：的长处，并避免其害处，应用广泛。主要有：10-20%Cl10-20%Cl2 2+90-80%N+90-80%N2 2；1515ClCl2 2+11%CO+74%N+11%CO+74%N2 2。l 氯气参加的脱气反应为放热反应，气体总量增氯气参加的脱气反应为放热反应，气体总量增加，且生长的加，且生长的AlClAlCl3 3气泡细小，使金属熔体与气气泡细小，使金属熔体与气泡间界面积增大，可加速脱气速率。泡间界面积增大，可加速脱气速率。铝合金熔体炉内处理铝

29、合金熔体炉内处理l 气体的纯度和导入方式对脱气效率的影响显著。氧含气体的纯度和导入方式对脱气效率的影响显著。氧含量小于量小于0.03%0.03%，水分不超过，水分不超过3.0g/L.3.0g/L.各种气体导入方式的脱气效果各种气体导入方式的脱气效果: : 单管单管横向吹管横向吹管多孔塞砖多孔塞砖高速旋转喷嘴高速旋转喷嘴除气效果除气效果: :由差由差好好精炼气体导入方式对脱气效果的影响精炼气体导入方式对脱气效果的影响1 1直管，直管，2 2多孔塞砖，多孔塞砖，3 3旋转喷嘴旋转喷嘴氯盐的精炼作用主要是基于氯盐和铝熔体的反氯盐的精炼作用主要是基于氯盐和铝熔体的反应。应。通常的氯盐加入剂包括氯化锌、

30、氯化锰、四氯化通常的氯盐加入剂包括氯化锌、氯化锰、四氯化钛、六氯乙烷等。钛、六氯乙烷等。n3ll2l2ln332ZCAACZn3ll2l2ln332MCAACMi3ll4l4li334TCAACT42362l3ll2l4l3CCCAACCp 氯盐精炼铝合金熔体炉内处理铝合金熔体炉内处理l 使用固态溶剂脱气时，将脱水的熔剂用钟罩压使用固态溶剂脱气时，将脱水的熔剂用钟罩压入熔池内，依靠熔剂的热分解或与金属进行的入熔池内，依靠熔剂的热分解或与金属进行的化学反应所产生的挥发性气泡，达到脱氢的目化学反应所产生的挥发性气泡，达到脱氢的目的。的。l 如铝合金及铝青铜等常用含有氯盐的熔剂脱气：如铝合金及铝青铜

31、等常用含有氯盐的熔剂脱气：2Al2Al3MeCl3MeCl2AlCl2AlCl3 33Me3Mel 同一重量的熔剂产生的气体量越多则脱气效果同一重量的熔剂产生的气体量越多则脱气效果越好。越好。C C2 2ClCl6 6产生的气量比产生的气量比MnClMnCl2 2多多1.51.5倍，所以倍，所以脱气效果好。脱气效果好。p 熔剂脱气法铝合金熔体炉内处理铝合金熔体炉内处理活性难熔金属及其活性难熔金属及其合金、耐热及精密合金、耐热及精密合金等，采用真空合金等，采用真空熔铸法脱气效果较熔铸法脱气效果较好。脱气速度和程好。脱气速度和程度高。度高。静态真空脱气法和静态真空脱气法和动态真空脱气法。动态真空脱

32、气法。动态真空脱气比静态法时间短、动态真空脱气比静态法时间短、效果好。效果好。动态真空脱气示意图动态真空脱气示意图1 1出品，出品，2 2炉体，炉体，3 3喷嘴，喷嘴，4 4密封板，密封板，5 5熔熔剂喷嘴，剂喷嘴，6 6流槽，流槽，7 7气体入口气体入口铝合金熔体炉内处理铝合金熔体炉内处理p 真空脱气法l 此法是用一对电极插入金属液中，其表面用熔剂覆此法是用一对电极插入金属液中，其表面用熔剂覆盖，或以金属熔体作为一个电极，另一极插入熔剂盖，或以金属熔体作为一个电极，另一极插入熔剂中，然后通直流电进行电解。在电场作用下，金属中，然后通直流电进行电解。在电场作用下，金属中的中的H H离子趋向阴极

33、，取得电荷中和后聚合成氢分离子趋向阴极，取得电荷中和后聚合成氢分子并随即逸出。子并随即逸出。l 此法不仅能脱气，还能除去夹渣，可用于铝、铜、此法不仅能脱气，还能除去夹渣，可用于铝、铜、镍及其他金属和合金。镍及其他金属和合金。铝合金熔体炉内处理铝合金熔体炉内处理p 直流电解脱气法l 金属液受到高速定向往互振动时，导人金属金属液受到高速定向往互振动时，导人金属液中的弹性波会在熔体内部引起液中的弹性波会在熔体内部引起“空化空化”现现象，产生无数显微空穴，于是溶于金属中的象，产生无数显微空穴，于是溶于金属中的气体原子就以空穴为气泡核心，进入空穴并气体原子就以空穴为气泡核心，进入空穴并复合为气体分子，长

34、大成气泡而逸出熔体，复合为气体分子，长大成气泡而逸出熔体，达到脱气的目的。达到脱气的目的。l 振动力法有机械振动和超声波振动两种。振动力法有机械振动和超声波振动两种。铝合金熔体炉内处理铝合金熔体炉内处理p 振荡脱气法联合在线精练：在炉外配备一套装置，以炉外连续处理工艺联合在线精练：在炉外配备一套装置，以炉外连续处理工艺取代传统的炉内间歇式分批处理工艺。取代传统的炉内间歇式分批处理工艺。l FILDFILD法（无烟连续除气法，法（无烟连续除气法，fumeless in-line degassing）l SNIFSNIF法法( (斯奈福旋转喷头法，斯奈福旋转喷头法，spinning nozzle

35、inert flotation) )l MINT MINT法法( (melt in-line treatment system) ) 铝合金熔体炉外在线处理铝合金熔体炉外在线处理p 联合在线精炼l 在耐火坩埚或耐火砖衬里在耐火坩埚或耐火砖衬里的容器中，用耐火隔板将的容器中，用耐火隔板将容器分成两个室。从静置容器分成两个室。从静置炉中流出的铝液，经倾斜炉中流出的铝液，经倾斜流槽进入第一室，在熔剂流槽进入第一室，在熔剂覆盖下进行覆盖下进行吹氮吹氮脱气和除脱气和除渣，然后通过渣，然后通过涂有熔剂的涂有熔剂的氧化铝球氧化铝球滤床除去夹渣，滤床除去夹渣，再流到第二室，通过氧化再流到第二室，通过氧化铝球滤

36、床，以除去铝液夹铝球滤床，以除去铝液夹带的熔剂和夹渣。带的熔剂和夹渣。FildFild装置示意图装置示意图1 1隔板，隔板，2 2氮气通入管，氮气通入管，3 3液态熔剂，液态熔剂，4 4燃烧喷嘴，燃烧喷嘴，5 5涂有熔剂的氧化铝球，涂有熔剂的氧化铝球，6 6氧化铝球，氧化铝球，7 7氮扩散器氮扩散器FILD法(无烟在线脱气法)铝合金熔体炉外在线处理铝合金熔体炉外在线处理l 由美国联合碳化物公司开发的，是一种最新的、效率最高的、由美国联合碳化物公司开发的，是一种最新的、效率最高的、最易操作的在线式精练工艺。最易操作的在线式精练工艺。l 特点：省时节能；无环境污染；占地面积小；熔体质量高等。特点：

37、省时节能；无环境污染；占地面积小；熔体质量高等。SNIF装置示意图装置示意图(a)SNIF装置；装置；(b)旋转喷嘴旋转喷嘴1入口，入口，2出口，出口，3、5旋转喷嘴，旋转喷嘴，4石墨管，石墨管，6发热体发热体SNIF法(旋转喷气净化法）铝合金熔体炉外在线处理铝合金熔体炉外在线处理51第三节第三节 镁及镁合金的熔体净化处理镁及镁合金的熔体净化处理 与镁合金发生反应的常见炉气包括：与镁合金发生反应的常见炉气包括：H H2 2O O、O O2 2和和N N2 2等，通常会形等，通常会形成成Mg(OH)Mg(OH)2 2、MgOMgO和和MgMg3 3N N2 2夹杂。夹杂。QHOMOHM22ggQHOHMOHM222)g(2gO232gg3NMNMOMOMg2g22低温高温H2OO2N2p 镁合金熔体过程中的氧化镁合金熔体净化镁合金熔体净化（无定形）COMCOMg2g22426SFgg3FMSFMSMOMSOMgg2g32CO2SO2SF6MgO+无定形C =1.031.0