如何有效降低鋁熔鑄過(guò)程中的鑄損

鋁及鋁合金在熔鑄過(guò)程中，鑄損高低直接決定了鋁的成品率。桐城市金匯電子科技有限公司小編搜集資料發(fā)現通過(guò)對鑄損產(chǎn)生原因剖析，提出了降低鑄損的相關(guān)措施。

1、前言

鋁是元素周期表中位于Ⅲ A族元素，是僅次于K、Ca、Na、Mg的一種活潑金屬，在高溫條件下能與空氣中氧氣、氮氣、水蒸氣、二氧化碳等相互作用[2]。

鋁熔鑄即是將液鋁通過(guò)配料、攪拌、靜置、精煉、扒渣等過(guò)程變成鋁錠、棒材或其他形狀的成品、半成品。鋁及鋁合金在熔鑄過(guò)程中會(huì )因氧化、精煉、扒渣等原因出現不同程度的損耗。

所謂鋁鑄損就是鋁及鋁合金在熔煉過(guò)程中由于氧化、揮發(fā)以及與爐墻、精煉劑相互作用造成的不可回收的金屬損失和鋁渣所含金屬的總稱(chēng)[1]。

鑄損的一般計算公式是：（原鋁量-成品量）÷原鋁量×100％，鑄損越高，成品量就越少，對于年產(chǎn)值在10萬(wàn)噸的鋁企業(yè)，如果鑄損降低1個(gè)千分點(diǎn)，不需額外投入，就多產(chǎn)出100噸鋁產(chǎn)品（即減少燒損100噸鋁產(chǎn)品），這將是可觀(guān)的社會(huì )和經(jīng)濟效益，因而如何有效降低鑄損顯得十分重要。

2 剖析鑄損產(chǎn)生的原因

2.1 產(chǎn)生鑄損的主要外在表現形式可以分成兩部分：一是以純鋁灰形式，二是以大塊鋁及次品鋁、鋁渣形式

我在河南xx鋁業(yè)公司熔鑄車(chē)間進(jìn)行過(guò)數據統計，其中不可回收純鋁灰占鑄損的比例約90%（氧化燒損造渣形成），其他因素約占10%，針對占有10%其他因素進(jìn)行進(jìn)一步數據統計分析，其主要是大塊鋁、次品鋁等二次回爐燒損和鋁灰中含鋁量（鋁灰鋁的主要原材料）造成，因此內在造成鑄損產(chǎn)生的主要原因就是氧化燒損、次品鋁等二次燒損、鋁灰中含鋁量。

2.2 鋁的氧化燒損原理可以通過(guò)以下化學(xué)方程式進(jìn)行進(jìn)一步了解：

4Al+ 3O2＝2Al2O3

金屬氧化熱力學(xué)研究表明：金屬氧化趨勢、各合金元素氧化順序和氧化程度等都是由金屬與氧的親合力決定的，并與合金的成分、溫度和壓力等條件有關(guān)。金屬與氧親合力越大，其氧化程度趨勢越大，氧化程度越高；溫度越高，金屬與氧親合力越大，其氧化程度趨勢越大，氧化程度越高；氧化物分解壓越小，金屬與氧親合力越大，其氧化程度趨勢越大，氧化程度越高[1、3]。

在熔煉溫度范圍內，鋁與氧的親合力很大，容易被氧化，氧化后其表面形成Al2O3膜，當高于500℃時(shí)為亞穩定的r-Al2O3，這種亞穩定的氧化膜向穩定氧化膜轉變過(guò)程中，發(fā)生體積收縮并進(jìn)一步發(fā)生氧化和龜裂。隨著(zhù)鋁液溫度的升高和時(shí)間的延長(cháng)，氧化膜成長(cháng)越快，氧化量和厚度也顯著(zhù)增加[1、3]。

2.3 影響鑄損的因素有：

1）液鋁溫度；2）鋁液與氧氣接觸力度；3）鋁渣中含鋁量；4）扒渣帶出的鋁液；5）次品鋁、大塊鋁的多少；6）其他造成的損耗

3 降低鑄損的途徑

3.1 控制好液鋁溫度

鋁的熔點(diǎn)為660℃ ，一般而言原鋁鑄造溫度控制在730℃左右、甚至更低，而鋁合金流動(dòng)性較好相應鑄造溫度比原鋁要低，約710℃-730℃，對于直接使用電解槽內液鋁的單位，當高溫鋁液進(jìn)入混合爐后，應及時(shí)配入冷料，即向混合保持爐內加入次品鋁、鋁渣等，也可以將部分中間合金（工業(yè)硅）提前加入爐內，形成壓熔狀態(tài)，既增加其實(shí)收率又降低溫度。同時(shí)加入的冷料表面要清潔不能有油污等否則可能燃燒放熱促進(jìn)燒損?？傊畬X液溫度有效地降低到相應鑄造溫度，可降低溫度對鑄損的巨大影響。

3.2 降低鋁液與空氣接觸力度，液鋁與氧氣接觸的力度越大，氧化燒損越嚴重，鑄損越大

1）減少液鋁與氧氣接觸時(shí)間：① 在滿(mǎn)足生產(chǎn)需要條件下，盡可能快的將爐內液鋁變成成品，當班配料當班生產(chǎn)，不要使液鋁在爐內停留時(shí)間過(guò)長(cháng)；② 合理安置熔鑄設備，盡可能縮短流槽長(cháng)度，以減少液鋁在空氣中暴露時(shí)間，同時(shí)可在流槽上部加蓋硅酸鋁保溫板，既有一定保溫作用又可減少流槽內氧氣含量。

總之，杜絕因各種原因導致鋁液長(cháng)時(shí)間存于混合爐內，以減少鋁液和氧氣接觸時(shí)間來(lái)降低鑄損。

2）控制液鋁攪拌方式：不管是人工用大耙攪拌還是機械攪拌都是在爐門(mén)敞開(kāi)狀態(tài)下進(jìn)行，不僅會(huì )帶來(lái)液面巨大波動(dòng)、增加與氧氣接觸面積而且也增加了爐內含氧量，勢必加速了上述化學(xué)反應，燒損加大。電磁攪拌可以在封閉狀態(tài)下進(jìn)行且液面波動(dòng)很小，有效避免了相應劣勢，同時(shí)還可以減少空氣中水分進(jìn)入爐內，降低了液鋁對氫元素的吸收概率。

3）控制液鋁精煉時(shí)吹泡高度：一般精煉方式是人工直接將精煉劑撒入爐內，然后進(jìn)行攪拌精煉，但是對于部分合金生產(chǎn)需要進(jìn)行吹氮氣精煉（精煉時(shí)間較長(cháng)，可達30分鐘左右），必然會(huì )有一定的吹泡高度且橫到邊、豎到頭，帶動(dòng)液鋁的巨大波動(dòng)，因此調節氮氣壓力，將吹泡高度控制在10-15mm。

3.3 正確選擇、使用精煉劑，使渣鋁充分分離

在鋁及鋁合金熔煉過(guò)程中，除自身夾雜物外、鋁極易與氧生成氧化鋁或次氧化鋁等，導致鋁液表面有一層浮渣，它與鋁熔體有一定的浸潤性，渣中混有相當數量的熔體，這樣就需要一種精煉劑來(lái)改變兩者的浸潤性、增加渣和鋁界面上的表面張力，使渣和鋁分離。

鋁及鋁合金用熔劑一般由堿金屬及堿土金屬的氯化物及氟化物組成，其主要成分是KCl、NaCl、NaF．CaF2、Na3A1F6、Na2SiF6等，但組分含量差別較大，效果也不盡相同。除使用熔劑廠(chǎng)生產(chǎn)的熔劑外，根據所熔煉鋁合金的成分調正熔劑組分比例。同時(shí)嚴格控制精煉工藝條件，如熔劑的用量，熔劑與熔體的接觸時(shí)間、接觸面積、攪拌情況、溫度等，使用精煉劑能有效減少渣中帶鋁，降低鑄造損失。

3.4 對熔鑄過(guò)程中產(chǎn)生的鋁渣進(jìn)行有效處理

鋁渣是熔鑄過(guò)程中不可避免的一部分，盡管采取相關(guān)措施，都會(huì )有一定比例的金屬鋁被帶出，需要對其進(jìn)行有效處理，而不是直接銷(xiāo)售給其他單位，最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟的方法可以是使用碾子對鋁渣進(jìn)行反復碾磨、再進(jìn)行篩選，從而有效地回收部分鋁豆等。

3.5 降低混合爐扒渣坡坡度，將鋁渣充分扒出爐外

混合爐扒渣坡坡度的大小直接影響鋁渣的扒出量，若坡度過(guò)大大部分渣就扒不出，從而導致鋁渣與鋁大量沉積，清爐時(shí)造成渣與鋁沉積物無(wú)法及時(shí)回收，在保證混合爐容量的前提下，盡可能降低扒渣坡坡度。

3.6 嚴格把關(guān)扒渣質(zhì)量，防止液鋁被帶出

現有扒渣操作基本上是人工利用大耙將鋁渣扒出爐門(mén)口，在此操作過(guò)程中除了要求人員精心操作，盡可能不要將鋁液帶出，同時(shí)大耙設計也需要考究，建議將大耙表面開(kāi)幾排小圓孔，可以使鋁渣中帶有的液鋁流入爐內，否則過(guò)多的液鋁被帶出后再次回爐會(huì )帶來(lái)燒損。

3.7 降低次品鋁、大塊鋁的量

在生產(chǎn)過(guò)程中，嚴格按照工藝要求操作，確保生產(chǎn)一爐、合格一爐，尤其在生產(chǎn)普鋁過(guò)程中，盡可能避免飛邊、毛刺、波紋、重量不符等次品鋁產(chǎn)生，同時(shí)在生產(chǎn)要結束前盡可能將流槽內液鋁推入模具內形成合格產(chǎn)品，以減少大塊鋁量。

3.8 對已產(chǎn)生的次品鋁等進(jìn)行有效處理

對于各種原因產(chǎn)生的次品鋁、大塊鋁以及鋁渣、鋁豆等采取合適的裝爐順序加入混合爐內，在必要的情況下可先進(jìn)行廢料復化操作，以避免不必要的燒損。

4、結束語(yǔ)

通過(guò)上述分析，鑄損雖然在熔鑄過(guò)程中不可避免，但通過(guò)控制鋁液溫度、降低鋁液和空氣接觸力度、控制鋁灰中含鋁量、減少次品鋁量等措施，對有效降低熔鑄過(guò)程中的鑄損，將會(huì )產(chǎn)生顯著(zhù)效果，也必將給企業(yè)帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟效益。