В связи с постоянным развитием применения алюминиевых сплавов в различных отраслях народного хозяйства к внутреннему качеству этих материалов предъявляются всё более высокие требования. В процессе производства необходимо строго контролировать химический состав алюминиевого сплава, а также такие дефекты слитка, как усадка, поры, пустоты, шлаковые включения и т. д., поскольку качество готовой продукции зависит от качества слитка. Внутреннее качество слитка в значительной степени зависит от качества расплава. Поэтому технология очистки алюминия имеет огромное значение. С учётом имеющегося оборудования и технологических условий рассматривается метод контроля содержания водорода в алюминиевом расплаве, а также способы снижения его содержания для получения высококачественных слитков.
Технология очистки алюминия
Газ в расплаве алюминия представлен в основном водородом (объемная доля составляет от 60% до 90%), за которым следуют азот, кислород, оксид углерода и т. д. Технологии очистки расплава алюминия, применяемые в основном для удаления водорода, включают метод пузырьковой флотации, метод вакуумной обработки, метод ультразвуковой обработки, метод удаления водорода с помощью редкоземельных элементов и т. д. Метод пузырьковой флотации широко используется благодаря своей простоте и высокой эффективности. Процесс удаления водорода из расплава алюминия методом пузырьковой флотации: атомы водорода, растворенные в жидком алюминии, мигрируют в область вокруг пузырьков очищающего агента (аргона, азота и т. д.), адсорбируются вокруг пузырьков и образуют молекулы водорода внутри пузырьков. В конечном итоге, когда пузырьки всплывают вверх, расплав алюминия уходит.
Основное оборудование: плавильная печь, электромагнитное перемешивающее устройство, онлайновое устройство для дегазации, устройство для онлайн-фильтрации, система литниковых каналов. Первичный электролитический алюминий и другие материалы плавятся и рафинируются в печи с целью получения алюминиевого расплава, соответствующего требуемым параметрам температуры и состава, после чего расплав останавливают для дальнейшей обработки. Остановленный расплав подвергается дальнейшей очистке, а затем, после дегазации и фильтрации в режиме реального времени, разливается по литниковым каналам.
Растворимость алюминия при нагревании до 300 °C в воздухе составляет всего 0,001 мл/(100 г·Al), а твердый алюминий практически не поглощает водород. При поступлении расплава алюминия в литейную систему содержание водорода практически не изменяется. Помимо сырья, источником водорода в расплаве является в основном поглощение водорода в процессе плавки и литья. Цель использования оборудования для онлайн-дегазации заключается в дополнительной очистке расплава алюминия вне печи и более эффективном удалении газа и шлака из расплава алюминия.
