Высокопроизводительная плавка алюминиевых сплавов

Андреев А.Д.

Металлургия, 1980 г.

Испарение элементов при плавлении сплавов

В связи с небольшой упругостью пара алюминия и основных легирующих компонентов при плавлении алюминиевых сплавов в условиях атмосферного давления потери в результате испарения весьма невелики и их в расчет, как правило» не принимают. Однако в тех случаях, когда плавление и обработка сплава осуществляются в условиях разрежения, потери легколетучих компонентов настолько увеличиваются, что пренебрегать ими уже нельзя.

Так, при вакуумной плавке сплавов АК6 и АМг6 при остаточном давлении 66,65—133,3 Па (0,5—1 мм рт. ст.) потери магния составляют 23—36%! и практически изменяют химический состав сплава [45]. При этом было установлено, что процесс удаления водорода (основная цель вакуумной плавки) замедляется присутствующими вблизи поверхности металла парами магния, так как молекулы газа, выделяющиеся из металла, сталкиваются с атомами пара металла и могут возвращаться в ванну. Учитывая также тот факт, что легирование алюминия металлами с невысокой температурой кипения в условиях вакуума (см. табл. 1) из-за их интенсивного испарения становится невозможным, можно понять, почему вакуумная плавка алюминиевых сплавов не получила какого-либо применения. Б случае вакуумной дегазации расплавленных алюминиевых сплавов потери легколетучих компонентов (магния, цинка, лития, кадмия) составляют 1—3%; и даже при длительной выдержке расплава не превышают 5%, если остаточное давление выбирается таким, что оно больше давления насыщенного пара наиболее легколетучего компонента сплава [46].

Взаимодействие расплава с огнеупорами

При плавлении алюминиевых сплавов в качестве футеровки печей наиболее широко применяются алюмосиликатные (шамотные и высокоглиноземистые) огнеупоры. Они характеризуются сравнительно низкой стоимостью, однако склонны к энергичному химическому взаимодействию с расплавленным алюминием и его сплавами независимо от состояния окиси кремния в огнеупоре. Как уже указывалось, расплавленный алюминий является  хорошим восстановителем для большинства окислов, в том числе и кремнезема (см. рис. 9). При контакте расплава с огнеупором происходит алюмотермическое восстановление кремнезема, в результате чего изменяются состав и свойства исходного огнеупора, а сплав обогащается кремнием. Наиболее полные и всесторонние исследования этого процесса были выполнены Μ. М. Рутманом и Ε. Е. Гришенковым. Механизм взаимодействия расплава с огнеупорами и разрушение по Μ. М. Рутману и Ε. Е. Гришенкову представляется следующим. Футеровка печей в процессе службы подвергается воздействию нескольких разрушающих   факторов:

Взаимодействие с флюсами

Флюсы, используемые при производстве алюминиевых сплавов, представляют собой смеси галоидных солей  щелочных и щелочноземельных металлов, а также фторидов алюминия, иногда циркония, титана и других металлов. Они предназначаются, как правило, для защиты расплава от взаимодействия с печной атмосферой, удаления неметаллических включений и нежелательных металлических примесей, модифицирования сплавов, уменьшения потерь металла при съеме шлака с поверхности зеркала ванны и извлечения металла при переработке скрапа и шлаков.