文：广州市鑫煜铸造设备材料制造有限公司 修毓平
熔炼技术对保证铝合金压铸件品质极为重要,熔炼中产生的熔渣和熔损不仅直接影响铝合金液的质量,同时使压铸成本提高。笔者多年从事压铸用炉和除渣剂、精炼剂的制造与生产,大量来自使用厂家的反馈建议使我们对熔炼中的熔渣与熔损问题有些经验。
1、熔炉类型的影响
目前用于压铸铝合金的熔炼炉与保温炉种类很多,主要根据所熔炼的合金成分、温度、容量等要求加以选择。大型压铸车间一般采用集中快速溶化炉熔化→炉外精炼除气→然后分汤给压铸机前保温炉的工艺模式。从大批量多台压铸机平衡生产考虑,这是一个高效率的方式。但由于每个环节都有氧化熔损的机会,一般正常投料条件下的熔损率接近4%。若采用有一定还原性气氛的集中熔化炉,并配备相应的精炼炉处理(省去炉外精炼),然后将处理后的铝液供给压铸机前的保温炉(最好用电加热保温),这样可充分保证铝液净化质量,并减少铝的损耗,其最好成绩可达到约0.5%的熔损率。对于中小型的压铸车间,目前大多采用熔池型或坩埚型燃油或燃气的熔化兼保温炉,一台压铸机配一台炉。从平衡生产和减少投资考虑,这是易于被采纳的方法。据统计,正常情况下熔损率为2%～ 4%。但由于炉子的结构、质量和热效率大相径庭,导致熔损率差别很大。当炉子结构不合理熔速较慢,铝液温度控制不好造成过烧,或熔池材料不过关使耐火材料脱落时,其熔损率可达到5%以上。因此,在选择炉子时,不仅要考虑炉子本身的投资,更要考虑熔炼的质量和效益,以及由此对铸件质量和废品率的持续影响。
2、炉料的影响
原则上炉料的比表面积小,其熔损率就较低。同样的投炉料若潮湿,或沾有油渍,则熔损可能会成倍增长,而且还须增加其他环保设备解决空气污染问题。实践表明,一般已熔化的铝液在保温期间的熔损约为0.5%～ 1.0%,铝合金锭熔化的熔损为1%～ 2%,铝料重熔为2%～ 6%,不洁废料熔化为6%～ 10%,回炉料的重熔达10%～ 15%。因此,一般不允许将附有涂层、油脂等不洁物的废料或废品铸件、切边、浇口等直接入炉,先要做清除处理和去湿处理。也可由专业化的废料处理工厂去完成。尽管处理成本上升了,但由于熔损减少,铝液质量提高,环保投资小,实际综合经济效益提高了。
3、熔炼操作习惯的影响
大多数铝合金的熔化是采用反射燃烧炉,其熔化工艺参数的微小改变都可能引起熔损的很大变化。首先是烧嘴处燃料与空气比例的不适当调整,如氧化气氛太强,当铝液表面在扰动中暴露时,则熔损显著增大。其次,保温温度的控制同样很重要,在合理的保温范围以上,提高10～ 40 ℃ ,其氧化物量增加2%～ 3%,提高80℃ ,则增加20%左右;若提高120℃ ,则氧化物量可增加200%左右。此外,熔渣层的厚度对铝液的保温隔热效果以及对燃料的消耗都有直接关系。当提高熔渣的温度,铝液的氧化率增加,会导致熔损呈对数曲线增长。
一般表面熔渣是氧化物和铝合金的糊状混合物,其中可利用的合金含量高达80%～ 90%。如不及时除渣,这些可利用的合金将被氧化。近年来,围绕减少熔渣中的氧化物和回收有用金属的研究倍受关注。国外出现了一些分离金属和熔渣以及自熔渣中回收金属的设备,值得我们关注。在为压铸厂生产熔炉和后续服务的过程中,许多不合理的操作导致了熔损的增加。例如为提高熔化速度不合理地调整燃气比,对炉温和铝液的温度疏于控制,使铝合金液长时间处于过热,不及时打渣,不按期对炉壁清理等。其危害具有潜在性和隐蔽性,因此最容易被忽视。此外,任何对铝液的输运,包括液面的紊流,都会引起在金属液中包裹氧化物和形成一层较厚的飘浮物。紊流下暴露的液面其氧化膜是破裂的,这将导致空气、水气和有用的金属进入并富含在氧化膜中。其实这种熔渣内大约含有95%的金属,这不仅造成熔损,而且其中较小的氧化物颗粒进入铝合金液使压铸件产生疏松、力学性能降低和产生硬质点。因此,对于熔池液面的波动,出铝水和分汤时的流动,以及取汤等涉及铝水输运的环节,也应加以重视。
