铝锭铸造技术与管理

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1、铝锭铸造技术与管理2006-2-24一、概述　　铝电解槽中生产出的原铝，在质量上相差较大。另外，还含有一些金属杂质，气体和非金属固态夹杂物。铝锭铸造的任务是提高低品位铝液的利用率，并尽可能除去其中的杂质。原铝中的杂质可分为以下三类：第一类是金属元素，如铁、硅、铜、钙、镁、钛、钒、硼、镍、锌、镓、锡、铅、磷等，其中主要元素是铁和硅；第二类是非金屑固态夹杂物，Al2O3，AlN和Al4C3；第三类是气体，H2，CO2，CO，CH4，N2，其中主要的是H2。在660C下，100g铝液中大约溶解0.2cm3的氢气。气体在铝液中的溶解度随温度升高而增加。从电解槽

2、吸出的铝液，都要经过净化处理，清除掉一部分杂质，然后铸成商品铝锭(99.85％A1)。含99.996％Al纯铝(铝丝φ2mm，硬拔者)，电阻率为2.668×10－8Ω·m。纯铝中如有杂质元素，则电阻率增大。．影响最大者为铬、钒、锰、锂、钛。影响较小者为铟、铅、锌、镉、锡、铍、铁。　　1．铝中杂质元素的平衡　　用拜耳法从铝土矿生产出的工业氧化铝中，杂质的含量相对于原料铝土矿来说大为减少。除了从碱液中带来的碱以外，杂质元素的分析值总量通常少于l％。其中主要杂质是SiO2和Fe2O3。除了氧化铝给电解槽带来杂质外，炭阳极和熔剂冰晶石也带来不少杂质。炭阳极带来

3、的杂质主要是铁和硅，冰晶石也是这样。　　如果原料的杂质元素全部析出在原铝里，则所得铝的品位只有99．7％Al。然而，实际生产出来的铝却具有较高的品位99．8％Al。这种差别主要是由于杂质元素的蒸发造成的。铁、钛、磷、锌和镓从氧化铝来的占多数，而硅和钒则从炭阳极来的占多数。从熔剂来的杂质元素，以磷为多，约占磷总量的20％，其余硅、铁，钛和钒都很少。　　平獗淼闹С觯韬吞汲舜釉洗吹氖浚渲泄璩?0％左右，铁超过37％左右。电解槽的内衬材料，例如高灰分的槽底炭块和炭糊以及耐火材料，是这些杂质元素的另一个重要来源。此外，由于操作工具和阴极钢棒遭受

4、侵蚀，使铁也进入了平衡。其余几种元素，收支接近平衡。　　支出分配在原铝和废气中的杂质元素量是不一样的。蒸发量最大的是磷，占收入总量的72％，钒占64.4％，铁占62.4％，钛占57.7％，镓占49.6％，锌占19.7％。最小的是硅，仅占收入总量的13.3％。之所以如此，原因是：①硅和锌在电解质里以比较难蒸发甚至不蒸发的化合物形态存在，倒如SiO2，ZnO或ZnF2。硅和锌明显地积累在铝液里。铝液被硅和锌污染的程度，主要是由物料平衡中供入的硅化合物和锌化合物总量来决定的。在这种情形下，槽罩的收集效率无关紧要。②铁、镓、钛和镍至少部分地以挥发性化合物的形态

5、存在于体系中。这些化合物大概是在进入电解质之后才生成的。可能的化合物是Fe(CO)5，Ni(CO)4，TiF3，TiF4和GaF3等。如果槽罩的收集效率提高，则会在一定程度上影响铝的质量。③钒和磷只以挥发性化合物形态存在。可能的化合物，首先是氟化物(VF3和PF3)和五氧化二磷(P2O5)。由于电解质中磷含量升高会影响电流效率，而铝中钒量增多则会减小铝的导电性能，所以可以预料到提高槽罩的收集效率会对原铝质量以及最佳生产效果方面带来损害。　　2．铝锭的分类　　铝锭按成分不同分重熔用铝锭、高纯铝锭和铝合金锭三种：按形状和尺寸又可分为条锭、圆锭、板锭、T形锭

6、等几种，下面是几种常见的铝锭；　　重熔用铝锭--15kg，20kg(≤99．80％Al)：　　T形铝锭--500kg，1000kg(≤99．80％Al)：　　高纯铝锭--l0kg，15kg(99．90％～99．999％Al)；　　铝合金锭--10kg，15kg(Al--Si，Al--Cu，Al--Mg)；　　板锭--500～1000kg(制板用)；　　圆锭--30～60kg(拉丝用)。　　3．铝锭铸造工艺流程　　出铝—扒渣—检斤—配料—装炉—精练—浇铸—重熔用铝锭—成品检查—成品检斤—入库　　出铝—扒渣—检斤—配料—装炉—精练—浇铸—合金锭—铸造合金锭

7、—成品检查—成品检斤—入库　　二、原铝净化　　从电解槽吸出的铝液中含有各种杂质，因此铸造之前需要进行净化。工业上主要采用澄清、熔剂、气体等净化方法，也有的试用定向凝固和过滤方法进行净化。　　1．熔剂净化　　熔剂净化是利用加入铝液中的熔剂形成大量的细微液滴，使铝液中的氧化物被这些液滴湿润吸附和溶解，组成新的液滴升到表面，冷却后形成浮渣除去。　　净化用的熔剂选用熔点低、密度小，表面张力小、活性大、对氧化渣有很强吸附能力的盐组成。使用时，先将小块熔剂装入铁笼里，再插入混合炉底部来回搅动，至熔剂化完后取出铁笼，静止5～10min。捞出表面浮渣即可浇铸。根据需要

8、也可将熔剂撤在表面上起覆盖作用。　　2．气体净化　　气体净化是一种主要的原铝净化法，所用气体是