Флюс для плавки алюминия — это твердое вещество, используемое на алюминиевых литейных заводах (как правило, смесь хлоридных и фторидных солей); его назначение заключается в снижении окисления расплава, минимизации проникновения водорода из окружающей среды и поглощении взвешенных в расплаве неметаллических включений, очищать стенки печи/ковша от накопленных оксидов, уменьшать количество алюминия, остающегося в шлаке, удалять растворённый водород из расплава, извлекать зерна алюминия во время затвердевания, а также модифицировать кремнийсодержащие сплавы: включения кремния окисляют избыток магния.
Флюс для плавки алюминия
Обычно флюс наносят вручную.
Большая часть флюса наносится на поверхность расплава и перемешивается с ним. Часть флюса (для дегазации и утончения кристаллитов) погружается на дно через чистый, предварительно нагретый пористый колпак.
Флюс также можно ввести в расплав путем впрыскивания его в виде порошка в поток инертного газа (аргона или азота).
Самый простой способ введения флюса заключается в погружении распылительного пистолета в расплав.
Наиболее эффективным способом подачи флюса является его впрыск через ротационный дегазатор.
Классификация алюминиевых флюсов
Покрывающий агент
Флюс для шлакования
Очистка флюса
Дегазирующий агент
Агент по страхованию
Температура плавления покрывающей флюсовой смеси ниже, чем у алюминия. Покрывающая флюсовая смесь наносится на поверхность расплавленного алюминия, образуя на ней сплошной слой, который защищает жидкий металл от окисления и поглощения атмосферного водорода. Покрывная флюсовая смесь состоит из смеси NaCl и KCl, а также может содержать некоторые добавки CaCl₂, CaF₂ или KF. Фториды (CaF₂, KF) ещё больше понижают температуру плавления флюса и улучшают его очищающую способность. Недостатком флюоросодержащего флюса является то, что при рабочей температуре он выделяет вредные пары. Для плавки гиперэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов (сплавов с содержанием кремния более 12,6%) используется безнатриевый защитный флюс. Гиперэвтектический сплав модифицируется фосфором, и добавление фосфора приводит к утончению первичного кристалла кремния. Натрий снижает очищающий эффект фосфора в таких сплавах.
Флюс для шлакования
Флюс для шлакообразования способствует отделению расплавленного алюминия, остающегося в шлаке (иногда до 80%). Помимо хлоридов и фторидов, флюсы также содержат окисляющие компоненты (KNO₃), которые при нагревании вступают в экзотермическую реакцию с алюминием. Тепло, выделяемое флюсом, улучшает смачиваемость и текучесть уловленного алюминия, в результате чего капли алюминия сливаются и стекают в расплав. Шлак, обработанный шлакоотделителем, имеет порошкообразную консистенцию и сухой. Его можно легко удалить из печи. Флюс помогает снизить потери алюминия, что делает его применение очень экономически эффективным, особенно при переплавке алюминиевой стружки (опилок, токарной стружки и т. п.).
Очищающий флюс
Очищающий флюс удаляет оксиды, находящиеся во взвешенном состоянии в расплаве. Подобно флюсу, очищающие добавки состоят из смеси хлоридов, фторидов и окислителя. Очищающий флюс выделяет меньше тепла, поэтому его способность отделять алюминий ниже. Однако такие добавки обладают более высокой способностью поглощать оксидные включения в расплаве.
Дегазирующий агент
Для дегазации расплавов алюминиевых сплавов используются флюсы, состоящие из солей, содержащих хлор и фтор. Дегазирующий флюс обычно выпускается в виде таблеток. Процесс дегазации начинается, когда таблетки флюса погружаются на дно печи с чистым, предварительно нагретым перфорированным колпаком. Компоненты флюса вступают в реакцию с алюминием с образованием газообразных соединений (хлорида алюминия, фторида алюминия). Газ образует пузырьки и поднимается в расплаве. Парциальное давление водорода в образовавшемся пузырьке очень низкое, поэтому он диффундирует из расплавленного алюминия в пузырек. Пузырьки выходят из расплава, после чего газ удаляется через вытяжную систему. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не прекратится пузырение. Дегазирующие вещества также могут вводиться методами впрыска. В этом случае инертный газ выступает в качестве носителя для гранулированного флюса. Помимо дегазирующего эффекта, дегазирующая обработка также позволяет удалить неметаллические включения, взвешенные в расплаве (очищающий эффект).
[…] флюс при плавке алюминия вступает в контакт с твердыми шлаковыми включениями на поверхности расплава алюминия или внутри него, […]