Proses Pemurnian Paduan Aluminium, Pemurnian dengan Penghilangan Gas Rotari

Setelah paduan aluminium sepenuhnya dilebur, terdapat banyak endapan di permukaannya, yang sebagian besar terdiri dari Al₂O₃ dan oksida lainnya. Inklusi terak kecil ini lebih berat daripada aluminium cair, namun memiliki berat jenis yang lebih ringan setelah menggumpal. Inklusi tersebut mengapung di permukaan dan memerlukan Proses Pemurnian Paduan Aluminium. Jumlah bahan pembersih terak ditambahkan sesuai dengan 0,2% hingga 0,5%, kemudian ditaburkan secara merata di permukaan cairan aluminium, dan diaduk secara seragam pada kedalaman yang dangkal. Angkat terak di pintu tungku, tutup pintu tungku, dan diamkan. Di satu sisi, bahan pembersih terak memiliki efek pemanasan dan dapat melelehkan cairan aluminium yang menempel pada terak. Di sisi lain, bahan ini dapat secara efektif memisahkan terak dari aluminium cair, yang bermanfaat untuk mengekstraksi terak aluminium. Setelah beberapa menit, terak aluminium dapat diekstraksi dengan lancar melalui pintu tungku.

Peleburan paduan aluminium merupakan proses yang sangat rumit. Kadar unsur-unsur yang berbeda tidak seragam. Setelah proses pembentukan terak, sebelum aluminium cair dipindahkan ke wadah tuang, perlu diambil sampel untuk analisis fisik dan kimia, guna memastikan bahwa kadar setiap unsur berada dalam kisaran yang memenuhi syarat sebelum proses penghilangan gas dan pemurnian aluminium cair; jika tidak, kadar tersebut perlu disesuaikan secara tepat.

Proses Pemurnian Paduan Aluminium

Daftar Isi

Proses Pemurnian Paduan Aluminium

Dalam proses peleburan paduan aluminium, aluminium cair harus dimodifikasi. Modifikasi ini dilakukan sebelum proses pemurnian. Sebelum aluminium cair dipindahkan dari tungku peleburan ke wadah penampung, sebuah Modifikator Sr ditambahkan di bagian bawah tungku, dan penambahannya dilakukan dalam bentuk paduan, tanpa menambahkan unsur-unsur metamorfik secara langsung. Batang paduan aluminium-strontium umumnya digunakan sebagai bahan pengubah. Sr merupakan bahan pengubah yang bereaksi dalam jangka panjang. Waktu modifikasi dapat berlangsung selama 6 hingga 8 jam, sehingga silikon serpihan kasar diolah menjadi struktur halus dan semakin meningkatkan sifat mekanisnya. Efek modifikasi ini lebih baik daripada penambahan di dalam tungku peleburan dan dapat mengurangi degradasi serta penurunan kualitas. Setelah Sr meleleh di dasar tungku, gunakan degassing berputar untuk mengaduk secara merata guna mengurangi segregasi. Setelah Sr mengalami degradasi, aluminium cair menyerap hidrogen lebih cepat dan menghasilkan banyak pori-pori kecil. Waktu tinggal setelah pemurnian tidak boleh terlalu lama. Jika melebihi 1 jam, perlu dilakukan pengujian ulang.

Setelah aluminium cair dipindahkan ke wadah tuang, taburkan bahan pembersih terak dan aduk secara menyeluruh untuk menghilangkan terak. Ukur apakah suhu aluminium cair sudah mencapai suhu pemurnian. Jika suhunya terlalu tinggi, aluminium cair perlu dikembalikan ke tungku untuk didinginkan. Jika suhunya lebih rendah, perlu diberi arus listrik untuk menaikkan suhunya. Suhu pemurnian dikontrol pada 720–740 ℃. Taburkan sedikit bahan pembersih terak ke permukaan hingga penyesuaiannya memenuhi syarat. Pemurnian degassing terutama dilakukan untuk menghilangkan gas dan hidrogen. Karena pengadukan mendalam pertama telah menghilangkan sebagian besar terak, namun masih ada sedikit terak aluminium di dalamnya, maka pada pengadukan kedua tambahkan sedikit bahan pembersih terak.

Proses Pemurnian Paduan Aluminium

Metode Pemurnian dengan Penghilangan Gas Rotari

Metode-metode umum dalam penghilangan gas secara rotari dalam proses pemurnian yaitu pemurnian dengan penghilangan gas dan pemurnian dengan penyemprotan bubuk. Prinsipnya adalah mengalirkan gas inert atau zat pemurnian ke bagian bawah tungku. Bahan pemurnian bersifat sangat ringan, sehingga gas inert atau bahan pemurnian mulai naik dari bagian bawah tungku. Menghilangkan hidrogen dan kotoran dalam aluminium cair untuk mencapai tujuan pemurnian aluminium cair. Deaerator yang digunakan dalam proses pemurnian degassing menggerakkan pelat flensa melalui motor, dan pelat flensa tersebut terhubung ke rotor grafit untuk berputar. Rotor grafit pada umumnya memiliki masa pakai yang relatif singkat serta rentan terhadap korosi dan retak. Oleh karena itu, rotor grafit direndam dalam suatu media pada suhu dan tekanan tinggi, kemudian disinter dan dipadatkan untuk meningkatkan masa pakainya. Grafit jenis ini sebagian besar diimpor dan harganya mahal.

Efek pemurnian dari penyemprotan bubuk berputar memang lebih baik, tetapi rotor grafit mudah tersumbat. Dalam proses produksi, gas inert kering atau nitrogen dengan kemurnian tinggi digunakan untuk pemurnian. Gas tersebut disambungkan ke flensa. Flensa mulai berputar karena digerakkan oleh motor. Rotor grafit berputar bersama flensa dengan kecepatan 400～600 putaran /menit, aliran gas inert (argon) dikontrol pada 15–25 L/menit, nitrogen pada 20–40 L/menit, dan tekanannya (0,4±0,1) MPa. Selama pengoperasian, pertama-tama buka katup gas, lalu turunkan deaerator secara perlahan hingga jarak antara rotor grafit deaerator dan dasar tungku ladle mencapai 100–150 mm, dan akhirnya nyalakan motor untuk memulai proses degassing dan pemurnian. Waktu pemurnian adalah 10–20 menit. Untuk menghindari pusaran yang disebabkan oleh putaran berkecepatan tinggi rotor grafit, dipasang pelat penghalang pada satu atau kedua sisi rotor grafit guna mengurangi turbulensi aluminium cair selama putaran. Saat rotor grafit melakukan degassing, gelembung yang terbentuk berukuran kecil, dispersi tinggi, dan hasilnya optimal. Dengan cara ini, efektivitas degassing dapat terjamin, dan tidak ada gelembung yang akan merusak lapisan oksida permukaan sehingga menyebabkan pendidihan, serta menghindari penghisapan sekunder.

Proses Pemurnian Paduan Aluminium

Setelah proses penghilangan gas selesai, matikan motor, angkat rotor grafit menjauh dari permukaan cairan, lalu tutup katup gas. Karena bahan pembersih terak telah ditambahkan ke permukaan sebelum proses penghilangan gas, terak aluminium mengapung di permukaan selama proses tersebut, sehingga abu terak perlu dibuang. Gunakan alat khusus untuk menyendok filtrat di dalam wadah tuang. Disarankan untuk menuangkannya dengan cepat dan stabil pada jarak kurang dari 50 mm dari permukaan cairan. Dua cawan khusus. Salah satu cawan dibiarkan mengeras pada tekanan normal; cawan lainnya segera ditutup dengan tabung bel dan dikosongkan. Tekanan vakum harus mencapai 8 MPa, dan waktu pengosongan vakum adalah 3 hingga 4 menit. Rendam dalam air untuk mendinginkan, angkat dan lap hingga kering, lakukan pengukuran kepadatan setara pada tekanan normal terlebih dahulu, kemudian pada tekanan vakum. Semakin kecil nilai kepadatan ekivalen, semakin rendah kandungan hidrogen pada aluminium cair, dan semakin baik pula hasil penghilangan gas dan pemurniannya. Produk yang berbeda memiliki persyaratan kepadatan ekivalen yang berbeda pula, dan kepadatan ekivalen perlu dimurnikan kembali jika nilainya tidak memenuhi syarat.

Proses pemurnian paduan aluminium disertai dengan perubahan komposisi unsur-unsurnya. Sebagai contoh, dalam proses produksi A356, unsur pengubah Sr ditambahkan sebesar 0,025% sebelum degassing; kandungan Sr setelah pemurnian dan degassing berkisar antara 0,012% hingga 0,02%, dan kandungan Sr pada coran berkisar antara 0,008% hingga 0,018%. Analisis fisik dan kimia wajib dilakukan setelah pemurnian, dan penyesuaian diperlukan jika hasilnya tidak memenuhi syarat. Agen penutup ditaburkan setelah kepadatan ekivalen serta analisis fisik dan kimia dinyatakan memenuhi syarat. Fungsi bahan penutup adalah untuk mengisolasi udara dan mencegah oksidasi. Jika waktu tinggal singkat, tidak perlu menaburkan bahan penutup. Sebelum dipindahkan secara permanen, bersihkan bahan penutup tersebut dan gunakan kembali.