Métodos del proceso de fundición de aluminio: fundición en arena, fundición en moldes metálicos, fundición a la cera perdida, fundición a presión, fundición de espuma perdida, fundición a baja presión, fundición a presión diferencial, fundición por compresión, fundición por succión al vacío, fundición centrífuga, etc.
Por ejemplo: flujo del proceso de fundición de aleación de aluminio y proceso de operación
Carga
Durante la fundición, el orden y el método de carga de la carga no solo están relacionados con la fundición. Con el tiempo, la pérdida de combustión del metal y el consumo de energía térmica también afectarán la calidad del metal fundido y la vida útil del horno. Los principios de carga son:
1. El orden de carga de los materiales debe ser razonable. La carga correcta depende de la naturaleza y el estado de la carga añadida, y también debe tener en cuenta la velocidad de fusión más rápida, la menor pérdida por combustión y un control preciso de la composición química.
Al cargar, primero se cargan piezas pequeñas o restos de escamas, en el medio se cargan lingotes de aluminio y piezas grandes y, finalmente, se carga la aleación maestra. La aleación intermedia con un punto de fusión que se oxida fácilmente se instala en las capas media e inferior. La carga cargada debe distribuirse uniformemente en el baño fundido para evitar que sea demasiado pesada.
Se instalan piezas pequeñas o láminas delgadas en la capa inferior del baño fundido, lo que puede reducir la pérdida por combustión y también proteger el cuerpo del horno del daño causado por el impacto directo de piezas grandes de material. Algunas aleaciones maestras tienen puntos de fusión altos. Por ejemplo, los puntos de fusión de las aleaciones AL-NI y AL-MN son 750-800 °C. Se instalan en la capa superior debido a la alta temperatura en la parte superior del horno. , son fáciles de fundir y tienen tiempo suficiente para difundirse. Si la aleación maestra se distribuye uniformemente, es propicio para el control de la composición de la fusión.
La carga se carga de forma plana y la velocidad de fusión es similar en todos los lugares. Esto puede evitar el sobrecalentamiento local del metal causado por el sobrepeso.
La carga debe introducirse en el horno a la vez. Dos o más adiciones aumentarán las inclusiones no metálicas y el contenido de gas.
2. Para productos con requisitos de alta calidad (incluidas piezas forjadas, forjadas, vigas huecas y perfiles de vigas, etc.), además de los requisitos de carga anteriores, se debe rociar entre un 20 y un 20 % de la masa fundida. en la piscina fundida antes de cargar. 30 kg de fundente en polvo. Durante el proceso de carga del horno, el fundente en polvo debe rociarse sobre la carga en capas. Esto puede mejorar la pureza del cuerpo del horno y reducir las pérdidas.
3. Al cargar el horno eléctrico, se debe tener en cuenta que la distancia entre el punto más alto de la carga y el cable de resistencia no debe ser inferior a 100 mm, de lo contrario es fácil provocar un cortocircuito.
Derretimiento
Una vez cargada la carga, se puede elevar la temperatura. La fusión es el proceso de cambio del estado sólido al líquido. La calidad de este proceso tiene un impacto decisivo en la calidad del producto.
A. Recubrimiento
A medida que la temperatura de la carga aumenta durante el proceso de fusión, especialmente cuando la carga comienza a fundirse, la película de óxido que cubre la superficie exterior del metal se rompe fácilmente. , haciendo que el Poco a poco pierda su efecto protector. El gas puede invadir fácilmente en este momento, provocando una mayor oxidación del metal interno. Y el líquido derretido o el flujo de líquido fluirá hacia el fondo del horno. Cuando las gotas de líquido o el flujo de líquido ingresan al fondo y se juntan, la película de óxido en su superficie se mezclará con la masa fundida. Por lo tanto, para evitar una mayor oxidación del metal y reducir la película de óxido que ingresa a la masa fundida, cuando la carga se ablanda y colapsa, se debe rociar adecuadamente una capa de fundente en polvo sobre la superficie del metal para cubrirla. La dosis se muestra en la figura. mesa. Esto también reduce la desgasificación del metal durante el proceso de fusión.
Tipos y dosis de agente de cobertura
Tipos y productos de hornos
Cantidad de agente de cobertura (contabilizando la cantidad de entrada)/
Tipos de agente cubriente
Fusion electrica
Productos comunes
0.4-0.5
Fundidor en polvo
Productos especiales
0.5-0.6
Fundición en horno de gas
Productos comunes
1-2
Kcl: Nacl mezclado en 1:1
Productos especiales
2-4
B. Añadir cobre y zinc
Cuando parte de la carga se derrita, se puede agregar al líquido. Agregue lingotes de zinc o placas de cobre de manera uniforme en el baño fundido, de modo que la masa fundida en el baño fundido pueda cubrir los lingotes de zinc y las placas de cobre.
Debe enfatizarse en este momento que el punto de fusión de la placa de cobre es 1083 °C. Dentro del rango de temperatura de fusión de la aleación de aluminio, el cobre se disuelve en la aleación de aluminio fundida. Por lo tanto, si la placa de cobre se agrega demasiado pronto, la masa fundida no la cubrirá, lo que aumentará la pérdida por combustión de la placa de cobre; por el contrario, si se agrega demasiado tarde, la placa de cobre no tendrá tiempo de disolverse y difundirse; lo que prolongará el tiempo de fusión y afectará el control de la composición química de la aleación.
Al fundir en horno eléctrico, trate de evitar reemplazar cintas de resistencia para evitar que caiga suciedad en la masa fundida y contamine el metal.
C. Revuelva la masa fundida
Durante el proceso de fusión, se debe tener cuidado para evitar que la masa fundida se sobrecaliente, especialmente cuando el horno de gas natural (u horno de gas) se está derritiendo, el La temperatura del horno es tan alta como 1200°C. A una temperatura tan alta, es probable que se produzca sobrecalentamiento local a altas temperaturas. Por esta razón, cuando se funde la carga, la masa fundida se debe agitar adecuadamente para que la temperatura sea uniforme en todo el charco fundido, lo que también ayudará a acelerar la fusión.
Eliminación y agitación de escoria
Cuando la carga se ha derretido por completo en el baño fundido y la temperatura de fusión alcanza la temperatura de fusión, aparece una gran cantidad de escoria oxidada flotando en la superficie de la El derretimiento se puede eliminar.
A. Eliminación de escoria
Antes de eliminar la escoria, se debe rociar uniformemente fundente en polvo sobre la masa fundida para separar la escoria del metal, lo que favorece la eliminación de la escoria y puede reducir la cantidad. de escoria sacada. La eliminación de la escoria debe ser suave para evitar que la escoria entre en la masa fundida. La eliminación de escoria debe ser exhaustiva porque la presencia de espuma aumentará el contenido de gas de la masa fundida y manchará el metal.
B. Agregue magnesio y berilio.
Después de eliminar la escoria, puede agregar lingotes de magnesio a la masa fundida. Al mismo tiempo, debe cubrirse con fundente en polvo n.° 2. Previene la quema de magnesio.
Para aleaciones de aluminio con alto contenido de magnesio, para evitar la pérdida de magnesio por combustión y cambiar las propiedades de la película de óxido en la superficie de la masa fundida y el lingote, se debe utilizar una pequeña cantidad (0,001-0,004) de berilio. añadirse a la masa fundida después de añadir magnesio. El berilio generalmente se agrega mezclando Al-BeF4 y fundente en polvo No. 2 en una proporción de 1:1, y se debe agitar completamente después de la adición.
Na BeF Al→2NaF AlF Be
Para prevenir el envenenamiento por berilio, se debe usar una mascarilla al agregar berilio. Además, los desechos eliminados después de la adición de berilio deben acumularse en un área de almacenamiento especial o tratarse de manera especial.
C. Agitación
Antes del muestreo y después de ajustar la composición química, se debe realizar la agitación a tiempo. Su propósito es hacer que los componentes de la aleación se distribuyan uniformemente y que la temperatura en la masa fundida tienda a ser constante. Esto puede parecer una operación extremadamente sencilla, pero es un paso muy importante en el proceso. Debido a que algunos elementos de aleación con mayor densidad tienden a hundirse hasta el fondo, la adición de elementos de aleación no puede ser absolutamente uniforme, lo que resulta en una distribución desigual de los elementos de aleación entre las capas superior e inferior de la masa fundida y entre varias áreas del horno. Si la agitación no es exhaustiva (no se garantiza que el tiempo sea lo suficientemente largo y no se eliminan los rincones muertos), es fácil provocar una composición química desigual de la masa fundida.
La agitación debe realizarse suavemente y no debe provocar demasiadas ondas para evitar que la película de óxido quede involucrada en la masa fundida.
Ajustar la composición
Durante el proceso de fundición, la composición de la aleación puede cambiar debido a varias razones. Este cambio puede causar que la composición real de la masa fundida sea diferente del valor calculado. los ingredientes Gran desviación. Por lo tanto, es necesario tomar muestras para un análisis rápido después de que se derrita la carga, a fin de determinar si es necesario ajustar la composición en función de los resultados del análisis.
A. Muestreo
Después de que la masa fundida se haya agitado completamente, se deben tomar muestras para un análisis rápido frente al horno para analizar si la composición química cumple con los requisitos estándar. La temperatura de fusión en el horno durante el muestreo no debe ser inferior al límite medio de la temperatura de fusión.
La ubicación de muestreo de la muestra de análisis rápido debe ser representativa. Para un horno de gas abierto (u horno de gas), tome un conjunto de muestras del centro de las dos puertas del horno, y para un horno eléctrico,. Tome un juego de muestras de la mitad de la masa fundida. Tome dos juegos de muestras del centro. La cuchara de muestra debe precalentarse antes del muestreo. Para aluminio y aleaciones de aluminio de alta pureza, para evitar la contaminación de la cuchara de muestra, se debe usar una cuchara de muestra de acero inoxidable y recubrirla con pintura para el muestreo.
B. Ajuste de la composición
Cuando los resultados del análisis rápido no coinciden con los requisitos de composición de la aleación, se debe ajustar la composición: diluir o complementar.
(1) Alimentación. Cuando los resultados del análisis rápido son inferiores a los requisitos de composición química de la aleación, se requieren materiales adicionales.
Para que la reposición sea precisa, el cálculo debe realizarse de acuerdo con los siguientes principios:
1) Contar las cantidades más pequeñas primero y luego las cantidades más grandes.
2) Contar; las impurezas primero y luego los elementos de aleación;
3) Calcular primero las aleaciones maestras de bajos componentes y luego las aleaciones maestras de altos componentes
4) Calcular los metales nuevos por último; p>
Generalmente, se puede utilizar la siguiente fórmula. Calcule aproximadamente la cantidad de material adicional requerido y luego calcúlelo. La fórmula de cálculo es la siguiente:
X=
. donde X——la cantidad de material adicional requerido, kg
Q——Cantidad total de material fundido (es decir, cantidad de entrada), kg
a——Contenido requerido de un determinado; componente;
b——La cantidad analítica del componente;
c c ——La cantidad de adición de otros metales o aleaciones maestras, respectivamente, kg
<; p>d——El contenido del componente en la aleación maestra para materiales suplementarios (si se agrega metal puro, d=100).(2) Diluir.
Cuando los resultados del análisis rápido son superiores al límite superior de los estándares nacionales y los estándares de entrega para componentes químicos, es necesario diluirlos.
Los elementos de aleación que son superiores al estándar de composición química durante la dilución deben lavarse hasta el límite superior del contenido del elemento de aleación que es inferior al requisito estándar.
Basándose en prácticas de producción anteriores, las plantas de procesamiento de aluminio de mi país han formulado estándares internos para las aleaciones de aluminio para que estas aleaciones puedan obtener buenas propiedades de fundición y propiedades mecánicas. Por esta razón, al diluir, la composición química requerida generalmente se diluye a un nivel cercano o inferior al límite superior del estándar de composición química de fábrica para el elemento.
Al diluir, la cantidad de dilución requerida generalmente se calcula según la siguiente fórmula.
X=Q(b-a)/a
En la fórmula, b——la cantidad analítica de un determinado componente) El contenido requerido del límite superior del estándar;
Q——Volumen total de fusión, kg;
X——Cantidad de dilución requerida, kg;
C Cosas a las que se debe prestar atención al ajustar el ingredientes
(1) La muestra es representativa. La razón por la cual la muestra no es representativa es porque algunos elementos tienen alta densidad, lenta disolución y difusión, o son propensos a la segregación y estratificación. Por lo tanto, se debe agitar bien antes del muestreo para distribuir uniformemente sus componentes. Dado que la temperatura de la superficie del baño fundido en el horno de reverbero es alta y la temperatura del fondo del horno es baja, no hay efecto de transferencia de calor por convección. , y el tiempo de agitación para cada vez no debe ser inferior a 5 minutos.
(2) La ubicación del muestreo y el método de operación deben ser razonables. Dado que el baño fundido del horno de reverbero es grande y profundo, a pesar de las múltiples agitaciones antes del muestreo, todavía hay una cierta desviación en la composición de varias partes del baño fundido, por lo que la muestra debe tomarse de la mitad de la parte más profunda. en medio del charco derretido.
Antes del muestreo, el molde de la muestra debe calentarse y secarse por completo. El método de operación durante el muestreo es correcto para que la muestra cumpla con los requisitos. De lo contrario, la muestra tendrá poros, inclusiones de escoria o no cumplirá con los requisitos. , lo que traerá ciertos problemas al análisis rápido de errores.
(3) La temperatura debe ser adecuada al momento del muestreo. Para algunos elementos densos, su velocidad de disolución y difusión aumenta a medida que aumenta la temperatura. Si la temperatura de la masa fundida es baja antes del muestreo, la velocidad de disolución y difusión sigue siendo muy lenta a pesar de la agitación repetida y la muestra extraída en este momento aún no es representativa. Por lo tanto, la temperatura de la masa fundida debe controlarse para que sea adecuadamente alta antes del muestreo.
(4) Las aleaciones maestras se utilizan generalmente cuando se alimentan y diluyen. Se deben evitar materiales metálicos nuevos con puntos de fusión más altos y más difíciles de fundir.
(5) La cantidad de alimentación y dilución debe ser lo más pequeña posible garantizando al mismo tiempo los requisitos de los elementos de aleación. Al realizar la dilución se debe considerar la capacidad del horno de fundición y si es conveniente para las operaciones de dilución.
(6) Si la cantidad de dilución es grande, se deben agregar otros elementos de aleación para que el contenido de estos elementos de aleación no sea inferior a los estándares o requisitos correspondientes.
Refinación
La gran mayoría de las aleaciones de aluminio producidas industrialmente ya no tienen un proceso de refinación del acero con gas en el horno de fundición, sino que dependen principalmente del refinado en horno estático y del tratamiento de purificación de la masa fundida en línea. La planta de procesamiento de aluminio todavía cuenta con un horno de fundición para refinación, cuyo objetivo es mejorar la pureza de la masa fundida. Estos métodos de refinación se pueden dividir en dos categorías: refinación de gas y refinación de flujo.
Fuera del horno
Después de refinar la masa fundida y eliminar la espuma de la superficie, cuando la temperatura sea adecuada, la masa fundida se puede verter en el horno estático para prepararla para la fundición. .
Limpieza del horno
La limpieza del horno consiste en eliminar por completo la escoria restante del horno. Cada vez que sale metal del horno, es necesario limpiarlo. Cuando se convierte la aleación, los productos ordinarios se producen continuamente para 5 a 15 hornos, y los productos especiales generalmente requieren una limpieza del horno cada vez que se produce un horno. Al limpiar el horno, primero debe esparcir una capa de fundente en polvo uniformemente en el horno, elevar la temperatura del horno por encima de 800 °C y luego usar una pala triangular para eliminar completamente la escoria restante en todas partes del horno.