盖洪涛——采用电解铝液直接生产铝加工坯料的熔体净化方法探讨课件.doc

电解铝液直接合金化及过程控制方法的探讨 盖洪涛 山东南山铝业股份有限公司，山东烟台265713 【摘要】:电解铝液熔体温度高、 非金属夹杂多、 气体含量高,用电解铝液生产加工坯料存在的主要缺陷是夹渣和气孔。结合本单位实际,综合介绍了国内外铝熔体净化方法,通过炉前、 炉内、 炉外的各项净化处理以及熔炼过程各项工艺的严格控制,熔体的洁净度得到明显提高。用铸轧板压延的产品从原来的厚度为0.35～1.2 mm延伸到现在的 0.026 mm箔材。 【关键词】:电解铝液;铝合金熔体;净化方法。 电解铝液直接生产铝及铝合金加工用铸锭不同于生产重熔用铝及铝合金锭。本文根据电解铝液的特点，探讨采用电解铝液直接生产铝合金坯料的熔体精炼净化方法，包括熔炼炉、 静置炉的精炼净化，炉外在线精炼净化和过滤箱过滤净化等。 一、电解铝液直接生产铝加工坯料的特属性 1电解铝液的特点 它包括；熔体温度高，熔体中杂质成分复杂、非金属夹渣多，熔体中气体含量高等特点。 1．1 熔体温度高 铝电解槽温度一般在 965℃左右,铝液温度在930 ℃左右,即便是真空包吸出运输到铸造车间 ,电解铝液温度仍然保持在860～900℃。有利于添加合金原料和废品冷料进行合金熔炼,降低能耗,但是,高温熔体容易氧化造渣。 1．2熔体中杂质成分复杂、非金属夹渣多 电解铝液中主要杂质 Fe 和 Si 含量约 0.15 %～0.50 % ,其他微量杂质 Cu、 Na、 Mg、 Ga、 Ca、 Ti 等每个含量均在 0.03%以下,杂质含量总和约为 0. 15～0. 60 %;非金属夹杂物主要是氧化铝电解质、 氟化盐、碳粉碳粒、 碳化铝、 氮化铝等,其中主要是氧化铝,电解铝熔体中夹杂含量一般在 1%～2% ,经检测分析电解原铝中所含的夹杂物主要组成为:91 % Al2 O3 ；1.38 %Na3 AlF6 ；1.55 % CaF2 ；1.55 % Ca F2 ；2.08 % SiO2 ；1.0 % Fe 2 O3 。 近年来 ,国内铝电解槽基本上已全部改造为预焙槽,并采用点式中间自动下料装置， 由于自焙槽相比，铝水平和分子比均有降低。所以,部分电解铝厂的电解铝液中的非金属加杂物增多。据某电解铝厂统计, 在熔炼炉相继投入电解铝液体 83t，采用四氯化碳进行精炼,扒出的渣物约4t多，除了精炼反应产生少量的化合物和残余碳(氯化物大都挥发了)，带出的铝液约20%～30%,夹杂物主要是电解铝液体中的非金属夹杂,含量约3.5% ，这仅仅是熔炼炉去除的部分夹杂。 1．3熔体中气体含量高 由于铝电解生产的特殊性,电解铝熔体不可避免地会含有 H2 、O2、CO、N2 等气体,其中 H2 占85 %以上。特别是吸出倒入敞口包或熔炼炉中后与空气的接触,空气的水分和氮气与铝液发生反应,使得液体中的含量进一步升高。在高于℃时,铝与水气发生下列放应 2Al +3 H2O =γ-2Al2O3 + 6[H] 氢在铝液中的溶解度随着温度的升高而增大,特别是在熔点温度下固定转变成液态时，氢的溶解度聚然增高，氢在铝中的溶解度见表1 表 1 　 氢在铝中的溶解度 　(mL/ 100 g) 在熔点温度时 高于熔点温度时 固态 液态 750～800 ℃ 大于800 ℃ 0.034～0.05 0.65～0.77 1.15～1.67 2.0～3.0 2、电解铝液直接生产铝加工坯料的工艺流程较长 电解铝液生产加工用铸锭不同于重熔用铝锭的生产, 目前国内大多数电解铝厂生产铝加工坯料的工艺流程为:电解铝液、 中间合金(或金属添加剂) 、 废品 →配料→熔炼炉熔炼→一次精炼净化→搅拌扒渣→取样分析→化学成分调整 → 导入静置炉→二次精炼净化扒渣→成品样化学分析 → 溜槽→炉外在线精炼净化→在线调制处理(晶粒细化) →过滤箱过滤净化→前箱→结晶器或铸嘴 →连续铸造或铸轧 → 取样→质量检测→合格品包装→产品入库。 从上述流程可以看出，熔体的净化处理共计4次，即熔炼炉、 静置炉的精炼净化，炉外在线精炼净化以及过滤箱过滤净化，可见铸锭生产过程中熔体净化的重要作性。 3、采用电解铝生产加工坯料存在的主要问题 3．1产品合格率相对较低。电解铝液生产铝加工坯料产品合格率相对较低，扁锭平均合格率不到94%, 铝加工厂用重熔用铝锭生产的产品合格率平均在97 %左右；铸轧板合格率约 90%, 个别电解铝厂仅有87%左右。 3．2 产品的力学性能和加工性能相对较差，坯料在继续加工过程中工艺处理比较复杂且时间较长。就铸轧板来讲仅能加工到单零箔，同时质量不稳定给进一步的加工造成许多麻烦。 3．3电解铝液生产铝加工坯料存在的主要质量缺陷是夹渣和气孔，约占质量缺陷的88 %。夹杂和气孔产生的主要原因是熔体净化处理的不彻底，造成熔体中的氧化夹渣和气孔进入铸造系统的结晶器。