Què és un lingot d'alumini?

Què és un lingot d'alumini?

L'alumini és un metall de color blanc platejat i ocupa el tercer lloc a l'escorça terrestre després de l'oxigen i el silici. La densitat de l'alumini és relativament petita, només un 34,61% de ferro i un 30,33% de coure, per la qual cosa també s'anomena metall lleuger. L'alumini és un metall no ferrós la producció i el consum del qual són els segons al món després de l'acer. Com que l'alumini és lleuger, sovint s'utilitza en la fabricació de vehicles terrestres, marítims i aeris com ara automòbils, trens, metro, vaixells, avions, coets i naus espacials per reduir el seu propi pes i augmentar la càrrega. Les matèries primeres de la nostra indústria diària s'anomenen lingots d'alumini. Segons la norma nacional (GB/T 1196-2008), s'haurien d'anomenar "lingots d'alumini per a la refusió", però tothom està acostumat a anomenar-los "lingots d'alumini". Es produeix per electròlisi utilitzant alúmina-criolita. Després que els lingots d'alumini entrin en aplicacions industrials, hi ha dues categories principals: aliatges d'alumini fos i aliatges d'alumini deformats. L'alumini fos i els aliatges d'alumini són peces de fosa d'alumini produïdes mitjançant mètodes de fosa; l'alumini deformat i els aliatges d'alumini són productes d'alumini processats produïts mitjançant mètodes de processament a pressió: plaques, tires, làmines, tubs, barres, formes, filferros i forjades. Segons la norma nacional, "els lingots d'alumini de refusió es divideixen en 8 graus segons la composició química, que són Al99.90, Al99.85, Al99.70, Al99.60, Al99.50, Al99.00, Al99.7E, Al99.6E" (Nota: El número després d'Al és el contingut d'alumini). Algunes persones anomenen alumini "A00", que en realitat és alumini amb una puresa del 99,7%, que s'anomena "alumini estàndard" al mercat de Londres. Els estàndards tècnics del nostre país a la dècada de 1950 provenien de l'antiga Unió Soviètica. "A00" és la marca russa als estàndards nacionals de la Unió Soviètica. "A" és una lletra russa, no la "A" anglesa ni la "A" de l'alfabet fonètic xinès. Si s'ajusta als estàndards internacionals, és més exacte anomenar-ho "alumini estàndard". L'alumini estàndard és un lingot d'alumini que conté un 99,7% d'alumini, que està registrat al mercat de Londres.

Com es fabriquen els lingots d'alumini
El procés de fosa de lingots d'alumini utilitza alumini fos per injectar-lo al motlle i, després de refredar-lo en una llosa fosa, el procés d'injecció és un pas clau per a la qualitat del producte. El procés de fosa també és el procés físic de cristal·lització de l'alumini líquid en alumini sòlid.
El flux del procés de fosa de lingots d'alumini és aproximadament el següent: roscada d'alumini-escòria-recollida-ingredients-càrrega del forn-refinació-fosa-lingots d'alumini per a la refusió-inspecció del producte acabat-inspecció del producte acabat-emmagatzematge descàrrega d'alumini-recollida-ingredients-càrrega del forn-descrutament-fosa-lingots d'aliatge-lingots d'aliatge de fosa-inspecció del producte acabat-inspecció del producte acabat-emmagatzematge

Els mètodes de fosa més utilitzats es divideixen en fosa contínua i fosa semicontínua vertical.

Fundició contínua

La colada contínua es pot dividir en colada de forn mixt i colada externa. Totes utilitzen màquines de colada contínua. La colada en forn de mescla és el procés de colada d'alumini fos al forn de mescla, i s'utilitza principalment per produir lingots d'alumini per a la refusió i la colada d'aliatges. La colada externa es realitza directament des del cullerot fins a la màquina de colada, que s'utilitza principalment quan l'equip de colada no pot complir els requisits de producció o la qualitat dels materials entrants és massa deficient per ser alimentats directament al forn. Com que no hi ha cap font de calefacció externa, cal que el cullerot tingui una temperatura determinada, generalment entre 690 °C i 740 °C a l'estiu i entre 700 °C i 760 °C a l'hivern per garantir que el lingot d'alumini tingui un millor aspecte.

Per a la colada al forn de mescla, primer s'han de barrejar els ingredients, després s'han d'abocar al forn de mescla, remenar uniformement i després afegir-hi flux per refinar. El lingot d'aliatge de colada s'ha de clarificar durant més de 30 minuts i l'escòria es pot colar després de la clarificació. Durant la colada, l'ull del forn de mescla s'alinea amb el segon i tercer motlle de la màquina de colada, cosa que pot garantir un cert grau de mobilitat quan el flux de líquid canvia i es canvia el motlle. L'ull del forn i la màquina de colada estan connectats amb una rentadora. És millor tenir una rentadora més curta, que pot reduir l'oxidació de l'alumini i evitar el vòrtex i les esquitxades. Quan la màquina de colada s'atura durant més de 48 hores, s'ha de preescalfar el motlle durant 4 hores abans de reiniciar-lo. L'alumini fos flueix cap al motlle a través de la rentadora i la pel·lícula d'òxid a la superfície de l'alumini fos s'elimina amb una pala, cosa que s'anomena escòria. Després d'omplir un motlle, la rentadora es mou al motlle següent i la màquina de colada avança contínuament. El motlle avança en seqüència i l'alumini fos es refreda gradualment. Quan arriba al centre de la màquina de fosa, l'alumini fos s'ha solidificat en lingots d'alumini, que la impressora marca amb un número de fusió. Quan el lingot d'alumini arriba a la part superior de la màquina de fosa, s'ha solidificat completament en un lingot d'alumini. En aquest moment, es gira el motlle i el lingot d'alumini s'expulsa del motlle i cau sobre el carro automàtic de recepció de lingots, que s'apila i s'agrupa automàticament per l'apilador per convertir-se en el lingot d'alumini acabat. La màquina de fosa es refreda ruixant aigua, però l'aigua s'ha de subministrar després que la màquina de fosa s'hagi engegat durant una revolució completa. Cada tona d'alumini fos consumeix unes 8-10 t d'aigua i es necessita un bufador per refredar la superfície a l'estiu. El lingot és una fosa de motlle pla i la direcció de solidificació de l'alumini fos és de baix a dalt, i la meitat de la part superior se solidifica finalment, deixant una contracció en forma de solc. El temps i les condicions de solidificació de cada part del lingot d'alumini no són els mateixos, de manera que la seva composició química també serà diferent, però està en línia amb l'estàndard en conjunt.

Els defectes comuns dels lingots d'alumini per a la refusió són:

① Estoma. El motiu principal és que la temperatura de fosa és massa alta, l'alumini fos conté més gas, la superfície del lingot d'alumini té molts porus (forats), la superfície és fosca i, en casos greus, es produeixen esquerdes calentes.
② Inclusió d'escòria. El motiu principal és que l'escòria no és neta, cosa que provoca la inclusió d'escòria a la superfície; el segon és que la temperatura de l'alumini fos és massa baixa, cosa que provoca la inclusió d'escòria interna.
③Ondulació i flaix. El motiu principal és que l'operació no és correcta, el lingot d'alumini és massa gran o la màquina de fosa no funciona correctament.
④ Esquerdes. Les esquerdes fredes són causades principalment per una temperatura de colada massa baixa, cosa que fa que els cristalls de lingot d'alumini no siguin densos, cosa que provoca soltesa i fins i tot esquerdes. Les esquerdes tèrmiques són causades per una temperatura de colada elevada.
⑤ Segregació de components. Principalment causada per una barreja desigual en la fosa d'aliatges.

Fundició semicontínua vertical

La colada semicontínua vertical s'utilitza principalment per a la producció de lingots de filferro d'alumini, lingots de llosa i diversos aliatges deformats per al processament de perfils. L'alumini fos s'aboca al forn de mescla després del dosificació. A causa dels requisits especials dels filferros, s'ha d'afegir la placa intermèdia Al-B per eliminar el titani i el vanadi (lingots de filferro) de l'alumini fos abans de la colada; les lloses s'han d'afegir amb l'aliatge Al-Ti--B (Ti5%B1%) per al tractament de refinament. Feu que l'organització superficial sigui fina. Afegiu un agent de refinament de 2# a l'aliatge d'alt contingut en magnesi, la quantitat és del 5%, remeneu uniformement, després de reposar durant 30 minuts, elimineu l'escuma i després coleu. Aixequeu el xassís de la màquina de colada abans de la colada i bufeu la humitat del xassís amb aire comprimit. A continuació, aixequeu la placa base dins del cristal·litzador, apliqueu una capa d'oli lubricant a la paret interior del cristal·litzador, poseu una mica d'aigua de refrigeració a la camisa d'aigua, col·loqueu la placa de distribució seca i preescalfada, el tap de regulació automàtica i el rentador al seu lloc, de manera que cada port de la placa de distribució estigui situat al centre del cristal·litzador. Al començament de la colada, premeu el tap d'ajust automàtic amb la mà per bloquejar la broqueta, obriu l'ull del forn del forn de mescla i deixeu que el líquid d'alumini flueixi cap a la placa de distribució a través del rentador. Quan el líquid d'alumini arribi a 2/5 a la placa de distribució, deixeu anar el tap automàtic. Ajusteu el tap perquè l'alumini fos flueixi cap al cristal·litzador i l'alumini fos es refredi al xassís. Quan el líquid d'alumini arribi a 30 mm d'alçada al cristal·litzador, es pot baixar el xassís i començarà a enviar-se aigua de refrigeració. El tap d'ajust automàtic controla el flux equilibrat del líquid d'alumini cap al cristal·litzador i manté l'alçada del líquid d'alumini al cristal·litzador sense canvis. L'escuma i la pel·lícula d'òxid a la superfície de l'alumini fos s'han d'eliminar a temps. Quan la longitud del lingot d'alumini sigui d'uns 6 m, bloquegeu l'ull del forn, retireu la placa de distribució, atureu el subministrament d'aigua després que el líquid d'alumini s'hagi solidificat completament, retireu la camisa d'aigua, traieu el lingot d'alumini fos amb una grua monorail i col·loqueu-lo a la serradora segons la mida requerida. Serrau-lo i prepareu-lo per a la següent colada. Durant la colada, la temperatura de l'alumini fos al forn de mescla es manté a 690-7l0 °C, la temperatura de l'alumini fos a la placa de distribució es manté a 685-690 °C, la velocitat de colada és de 190-210 mm/min i la pressió de l'aigua de refrigeració és de 0,147-0,196 MPa.

La velocitat de colada és proporcional al lingot lineal de secció quadrada:
VD = K on V és la velocitat de colada, mm/min o m/h; D és la longitud del costat de la secció del lingot, mm o m; K és el valor constant, m2/h, generalment 1,2～1,5.

La colada semicontínua vertical és un mètode de cristal·lització seqüencial. Després que l'alumini fos entri al forat de colada, comença a cristal·litzar a la placa inferior i a la paret interior del motlle. Com que les condicions de refredament del centre i dels costats són diferents, la cristal·lització forma una forma de perifèria baixa, mitjana i alta. El xassís descendeix a una velocitat constant. Al mateix temps, la part superior s'injecta contínuament amb alumini líquid, de manera que hi ha una zona semisolidificada entre l'alumini sòlid i l'alumini líquid. Com que el líquid d'alumini es contrau quan es condensa i hi ha una capa d'oli lubricant a la paret interior del cristal·litzador, a mesura que el xassís descendeix, l'alumini solidificat surt del cristal·litzador. Hi ha un cercle de forats d'aigua de refrigeració a la part inferior del cristal·litzador i l'aigua de refrigeració es pot ruixar fins que s'escapi. La superfície del lingot d'alumini se sotmet a un refredament secundari fins que es col·loca tot el lingot de filferro.

La cristal·lització seqüencial pot establir condicions de solidificació relativament satisfactòries, cosa que és beneficiosa per a la mida del gra, les propietats mecàniques i la conductivitat elèctrica de la cristal·lització. No hi ha cap diferència en les propietats mecàniques en la direcció de l'alçada del lingot comparatiu, la segregació també és petita, la velocitat de refredament és més ràpida i es pot obtenir una estructura cristal·lina molt fina.

La superfície del lingot de filferro d'alumini ha de ser plana i llisa, lliure d'escòria, esquerdes, porus, etc., la longitud de les esquerdes superficials no ha de superar els 1,5 mm, la profunditat de les arrugues d'escòria i crestes a la superfície no ha de superar els 2 mm, i la secció no ha de tenir esquerdes, porus ni inclusions d'escòria. No hi ha més de 5 inclusions d'escòria inferiors a 1 mm.

Els principals defectes dels lingots de filferro d'alumini són:

① Esquerdes. El motiu és que la temperatura de l'alumini fos és massa alta, la velocitat és massa ràpida i la tensió residual augmenta; el contingut de silici a l'alumini fos és superior al 0,8%, i es forma la mateixa fosa d'alumini i silici, i llavors es genera una certa quantitat de silici lliure, cosa que augmenta la propietat d'esquerdament tèrmic del metall: O la quantitat d'aigua de refrigeració és insuficient. Quan la superfície del motlle és rugosa o no s'utilitza lubricant, la superfície i les cantonades del lingot també s'esquerdaran.

② Inclusió d'escòria. La inclusió d'escòria a la superfície del lingot de filferro d'alumini és causada per la fluctuació de l'alumini fos, la ruptura de la pel·lícula d'òxid a la superfície de l'alumini fos i l'escuma a la superfície que entra al costat del lingot. De vegades, l'oli lubricant també pot portar una mica d'escòria. La inclusió d'escòria interna és causada per la baixa temperatura de l'alumini fos, l'alta viscositat, la incapacitat de l'escòria per surar amb el temps o els canvis freqüents del nivell d'alumini fos durant la fosa.

③ Compartiment fred. La formació de la barrera freda és causada principalment per fluctuacions excessives en el nivell d'alumini fos al motlle, baixa temperatura de colada, velocitat de colada excessivament lenta o la vibració i la caiguda desigual de la màquina de colada.

④ Estoma. Els porus esmentats aquí fan referència a porus petits amb un diàmetre inferior a 1 mm. La raó d'això és que la temperatura de colada és massa alta i la condensació és massa ràpida, de manera que el gas contingut en el líquid d'alumini no pot escapar a temps, i després de la solidificació, s'acumulen petites bombolles per formar porus al lingot.

⑤La superfície és rugosa. Com que la paret interior del cristal·litzador no és llisa, l'efecte de lubricació no és bo i, en casos greus, es formen tumors d'alumini a la superfície del cristall. O bé, com que la relació entre ferro i silici és massa gran, el fenomen de segregació és causat per un refredament desigual.

⑥Fuita d'alumini i reanàlisi. El motiu principal és el problema de funcionament, i el greu també pot causar nòduls.

Aplicació de l'aliatge de silici d'alumini fos (Al-Si)
L'aliatge d'alumini-silici (Al-Si), la fracció en massa de Si, generalment és del 4% al 22%. Com que l'aliatge Al-Si té excel·lents propietats de fosa, com ara bona fluïdesa, bona estanquitat, petita contracció i baixa tendència a la calor, després de la modificació i el tractament tèrmic, té bones propietats mecàniques, propietats físiques, resistència a la corrosió i propietats de mecanitzat mitjanes. És el tipus d'aliatge d'alumini fos més versàtil i versàtil. Aquests són alguns exemples dels més utilitzats:

(1) Aliatge ZL101(A) L'aliatge ZL101 té una bona estanquitat, fluïdesa i resistència a les esquerdes tèrmiques, propietats mecàniques moderades, rendiment de soldadura i resistència a la corrosió, composició simple, fàcil de colar i adequat per a diversos mètodes de colada. L'aliatge ZL101 s'ha utilitzat per a peces complexes que suporten càrregues moderades, com ara peces d'avions, instruments, carcasses d'instruments, peces de motor, peces d'automòbils i vaixells, blocs de cilindres, cossos de bomba, tambors de fre i peces elèctriques. A més, basat en l'aliatge ZL101, el contingut d'impureses està estrictament controlat i l'aliatge ZL101A amb propietats mecàniques més elevades s'obté millorant la tecnologia de colada. S'ha utilitzat per colar diverses peces de carcassa, cossos de bomba d'avions, caixes de canvis d'automòbils i fueloil. Colzes de caixa, accessoris d'avions i altres peces portants.

(2) Aliatge ZL102 L'aliatge ZL102 té la millor resistència a les esquerdes tèrmiques i una bona estanquitat a l'aire, així com una bona fluïdesa, no es pot reforçar amb tractament tèrmic i té una baixa resistència a la tracció. És adequat per a la fosa de peces complexes grans i de paret prima. Apte per a la fosa a pressió. Aquest tipus d'aliatge s'utilitza principalment per suportar peces de fosa de paret prima de baixa càrrega amb formes complexes, com ara diverses carcasses d'instruments, carcasses d'automòbils, equips dentals, pistons, etc.

(3) Aliatge ZL104 L'aliatge ZL104 té una bona estanquitat, fluïdesa i resistència a les esquerdes tèrmiques, alta resistència, resistència a la corrosió, rendiment de soldadura i rendiment de tall, però baixa resistència a la calor, fàcil de produir porus petits, el procés de fosa és més complicat. Per tant, s'utilitza principalment per fabricar peces de fosa de sorra metàl·lica de grans dimensions que suporten càrregues elevades, com ara carcasses de transmissió, blocs de cilindres, vàlvules de culata, rodes de corretja, caixes d'eines de placa de coberta i altres peces d'aeronaus, vaixells i automòbils.

(4) Aliatge ZL105 L'aliatge ZL105 té altes propietats mecàniques, un rendiment de fosa i soldadura satisfactoris, un millor rendiment de tall i resistència a la calor que l'aliatge ZL104, però una baixa plasticitat i una baixa estabilitat a la corrosió. És adequat per a diversos mètodes de fosa. Aquest tipus d'aliatge s'utilitza principalment per produir avions, motlles de sorra per a motors i peces de fosa de motlles metàl·lics que suporten càrregues pesades, com ara carcasses de transmissió, blocs de cilindres, carcasses de bombes hidràuliques i peces d'instruments, així com suports de coixinets i altres peces de màquines.

Aplicació de l'aliatge de zinc d'alumini fos (Al-Zn)

Per als aliatges d'Al-Zn, a causa de l'alta solubilitat del Zn en Al, quan s'afegeix Zn amb una fracció màssica superior al 10% a l'Al, la resistència de l'aliatge es pot millorar significativament. Tot i que aquest tipus d'aliatge té una alta tendència a l'envelliment natural i es pot obtenir una alta resistència sense tractament tèrmic, els desavantatges d'aquest tipus d'aliatge són la baixa resistència a la corrosió, l'alta densitat i la facilitat d'esquerdament en calent durant la fosa. Per tant, aquest tipus d'aliatge s'utilitza principalment per fabricar peces de carcassa d'instruments foses a pressió.

Les característiques i aplicacions dels aliatges d'Al-Zn comuns són les següents:

(1) Aliatge ZL401 L'aliatge ZL401 té un rendiment de fosa mitjà, una petita cavitat de contracció i tendència a l'esquerdament en calent, un bon rendiment de soldadura i de tall, una alta resistència en estat de fosa, però una baixa plasticitat, una alta densitat i una baixa resistència a la corrosió. L'aliatge ZL401 s'utilitza principalment per a diverses peces de fosa a pressió, la temperatura de treball no supera els 200 graus Celsius i l'estructura i la forma de les peces d'automòbils i avions són complexes.

(2) Aliatge ZL402 L'aliatge ZL402 té un rendiment de fosa mitjà, bona fluïdesa, hermeticitat moderada, resistència a les esquerdes tèrmiques, bon rendiment de tall, altes propietats mecàniques i resistència a l'impacte en estat de fosa, però alta densitat. El procés de fosa és complex i s'utilitza principalment per a equips agrícoles, màquines-eina, peces de fosa per a vaixells, dispositius de ràdio, reguladors d'oxigen, rodes giratòries i pistons de compressors d'aire.
Aplicació de l'aliatge de magnesi d'alumini fos (Al-Mg)

La fracció en massa de Mg en l'aliatge Al-Mg és del 4% a l'11%. L'aliatge té una baixa densitat, altes propietats mecàniques, una excel·lent resistència a la corrosió, un bon rendiment de tall i una superfície brillant i bonica. Tanmateix, a causa dels complicats processos de fosa i colada d'aquest tipus d'aliatge, a més de ser utilitzat com a aliatge resistent a la corrosió, també s'utilitza com a aliatge per a la decoració. Les característiques i aplicacions dels aliatges Al-Mg fosos comuns són les següents.

(1) Aliatge ZL301 L'aliatge ZL301 té una alta resistència, un bon allargament, un excel·lent rendiment de tall, una bona soldabilitat, es pot anoditzar i vibrar. El desavantatge és que té tendència a afluixar-se microscòpicament i és difícil de fondre. Aliatge ZL301 S'utilitza per fabricar peces amb alta resistència a la corrosió sota càrregues elevades, temperatures de treball inferiors a 150 graus Celsius i que treballen a l'atmosfera i a l'aigua de mar, com ara marcs, suports, varetes i accessoris.

(2) Aliatge ZL303 L'aliatge ZL303 té bona resistència a la corrosió, bona soldabilitat, bon rendiment de tall, fàcil poliment, rendiment de fosa acceptable, baixes propietats mecàniques, no es pot reforçar amb tractament tèrmic i té tendència a formar forats de contracció. S'utilitza àmpliament en fosa a pressió. Aquest tipus d'aliatge s'utilitza principalment per a peces de càrrega mitjana sota l'acció de la corrosió o peces en atmosfera freda i temperatura de funcionament que no superi els 200 graus Celsius, com ara peces de vaixells marins i carcasses de màquines.

(3) Aliatge ZL305 L'aliatge ZL305 s'afegeix principalment amb Zn a partir d'aliatge Al-Mg per controlar l'envelliment natural, millorar la resistència a la corrosió sota tensió, tenir bones propietats mecàniques integrals i reduir l'oxidació, la porositat i els defectes de porus de l'aliatge. Aquest tipus d'aliatge s'utilitza principalment per a peces d'alta càrrega, temperatura de treball inferior a 100 graus Celsius i altament corrosives que treballen a l'atmosfera o a l'aigua de mar, com ara peces de vaixells marins.
Introducció al coneixement dels lingots d'alumini
Lingot d'alumini per a refusió - 15 kg, 20 kg (≤99,80% Al):
Lingot d'alumini en forma de T: 500 kg, 1000 kg (≤99,80% Al):
Lingots d'alumini d'alta puresa: 10 kg, 15 kg (99,90% ~ 99,999% Al);
Lingot d'aliatge d'alumini - 10 kg, 15 kg (Al--Si, Al--Cu, Al--Mg);
Lingot de placa: 500～1000 kg (per a la fabricació de plaques);
Fusos rodons de 30 a 60 kg (per a trefilatge).

Més detalls Enllaç:https://www.wanmetal.com/

 

 

 

Font de referència: Internet
Avís legal: La informació continguda en aquest article només té finalitats informatives, no és un suggeriment directe per a la presa de decisions. Si no teniu la intenció d'infringir els vostres drets legals, poseu-vos en contacte amb nosaltres a temps.