Что такое алюминиевый слиток?

Что такое алюминиевый слиток?

Алюминий — серебристо-белый металл, занимающий третье место в земной коре после кислорода и кремния. Плотность алюминия относительно невелика: всего 34,61% железа и 30,33% меди, поэтому его также называют лёгким металлом. Алюминий — цветной металл, производство и потребление которого уступает в мире только стали. Благодаря лёгкости алюминия, его часто используют в производстве наземных, морских и воздушных транспортных средств, таких как автомобили, поезда, метро, корабли, самолёты, ракеты и космические аппараты, для уменьшения собственного веса и увеличения грузоподъёмности. Сырьё в нашей повседневной промышленности называется алюминиевыми слитками. Согласно национальному стандарту (GB/T 1196-2008), их следует называть «алюминиевыми слитками для переплавки», но все привыкли называть их «алюминиевыми слитками». Его получают электролизом с использованием глинозема и криолита. После того, как алюминиевые слитки поступают в промышленность, их разделяют на две основные категории: литейные алюминиевые сплавы и деформированные алюминиевые сплавы. Литой алюминий и алюминиевые сплавы – это алюминиевые отливки, получаемые методом литья; деформированный алюминий и алюминиевые сплавы – это обработанные алюминиевые изделия, получаемые методом обработки давлением: пластины, полосы, фольга, трубы, прутки, профили, проволока и поковки. Согласно национальному стандарту, «переплавляемые алюминиевые слитки по химическому составу подразделяются на 8 марок: Al99,90, Al99,85, Al99,70, Al99,60, Al99,50, Al99,00, Al99,7E, Al99,6E» (Примечание: цифра после Al обозначает содержание алюминия). Некоторые называют алюминий «А00», что на самом деле соответствует алюминию чистотой 99,7%, который на лондонском рынке называется «стандартным алюминием». Технические стандарты нашей страны в 1950-х годах пришли из бывшего Советского Союза. «А00» – это российская марка в национальных стандартах Советского Союза. «А» — это русская буква, а не английская «А» или «А» китайского фонетического алфавита. Если это соответствует международным стандартам, то правильнее называть его «стандартным алюминием». Стандартный алюминий — это алюминиевый слиток, содержащий 99,7% алюминия, зарегистрированный на Лондонской бирже.

Как изготавливаются алюминиевые слитки
В процессе литья алюминиевых слитков расплавленный алюминий впрыскивается в форму, после чего, после охлаждения, извлекается из формы и превращается в литой слиток. Впрыскивание является ключевым этапом, обеспечивающим качество изделия. Процесс литья также представляет собой физический процесс кристаллизации жидкого алюминия в твёрдый.
Технологический процесс литья алюминиевых слитков выглядит примерно следующим образом: выпуск алюминия - шлакование - сбор компонентов - загрузка печи - очистка - литье - алюминиевые слитки для переплавки - контроль готовой продукции - контроль готовой продукции - складирование - выгрузка алюминия - шлакование - сбор компонентов - загрузка печи - очистка - литье - слитки сплава - литье слитков сплава - контроль готовой продукции - контроль готовой продукции - складирование

Обычно используемые методы литья делятся на непрерывное литье и вертикальное полунепрерывное литье.

Непрерывное литье

Непрерывное литье можно разделить на литье в смешанную печь и наружное литье. Все они используют машины непрерывного литья. Литье в смесительную печь представляет собой процесс заливки расплавленного алюминия в смесительную печь и в основном используется для производства алюминиевых слитков для переплавки и литья сплавов. Внешнее литье осуществляется непосредственно из ковша в литейную машину, что в основном используется, когда литейное оборудование не может удовлетворить производственные требования или качество входящих материалов слишком низкое для прямой загрузки в печь. Поскольку нет внешнего источника нагрева, требуется, чтобы ковш имел определенную температуру, как правило, от 690 °C до 740 °C летом и от 700 °C до 760 °C зимой, чтобы обеспечить лучший внешний вид алюминиевого слитка.

Для литья в смесительной печи ингредиенты должны быть сначала смешаны, затем залиты в смесительную печь, равномерно перемешаны, а затем добавлен флюс для рафинирования. Слиток литейного сплава должен быть осветлен более 30 минут, и шлак может быть отлит после осветления. Во время литья глазок смесительной печи совмещен со второй и третьей изложницами литейной машины, что может обеспечить определенную степень подвижности при изменении потока жидкости и смене формы. Глазок печи и литейная машина соединены желобом. Лучше иметь более короткий желоб, который может уменьшить окисление алюминия и избежать завихрений и разбрызгивания. При остановке литейной машины более чем на 48 часов, изложницу следует предварительно прогреть в течение 4 часов перед повторным запуском. Расплавленный алюминий поступает в изложницу через желоб, а оксидная пленка на поверхности расплавленного алюминия удаляется лопатой, что называется шлакованием. После заполнения одной формы желоб перемещается в следующую, и литейная машина непрерывно движется вперед. Форма последовательно продвигается вперед, и расплавленный алюминий постепенно охлаждается. Когда он достигает середины литейной машины, расплавленный алюминий затвердевает в алюминиевые слитки, которые маркируются принтером номером плавки. Когда алюминиевый слиток достигает верха литейной машины, он полностью затвердевает в алюминиевый слиток. В этот момент форма переворачивается, и алюминиевый слиток выталкивается из формы и падает на автоматическую приемную тележку слитков, которая автоматически штабелируется и группируется укладчиком, превращаясь в готовый алюминиевый слиток. Литейная машина охлаждается распылением воды, но вода должна подаваться после того, как литейная машина будет включена на один полный оборот. Каждая тонна расплавленного алюминия потребляет около 8-10 тонн воды, и для охлаждения поверхности летом требуется вентилятор. Слиток отливается в плоскую форму, направление кристаллизации расплавленного алюминия – снизу вверх. Верхняя середина слитка окончательно затвердевает, оставляя усадочную бороздку. Время и условия кристаллизации каждой части алюминиевого слитка различны, поэтому его химический состав также будет отличаться, но в целом он соответствует стандарту.

Распространенными дефектами алюминиевых слитков для переплавки являются:

1. Стома. Основная причина заключается в слишком высокой температуре литья, повышенном газосодержании расплавленного алюминия, наличии множества пор (микропор), потемнении поверхности и, в тяжелых случаях, в виде горячих трещин.
② Шлаковые включения. Основная причина заключается в том, что шлакование происходит неравномерно, что приводит к образованию шлаковых включений на поверхности; вторая причина — слишком низкая температура расплавленного алюминия, что приводит к образованию внутренних шлаковых включений.
3. Волнистость и запотевание. Основная причина — некачественная работа, слишком большой размер алюминиевого слитка или нестабильная работа литейной машины.
4. Трещины. Холодные трещины возникают, главным образом, из-за слишком низкой температуры литья, из-за которой кристаллы алюминиевого слитка становятся неплотными, что приводит к рыхлости и даже к образованию трещин. Термические трещины возникают из-за высокой температуры литья.
⑤ Расслоение компонентов. В основном вызвано неравномерным перемешиванием при литье сплава.

Вертикальное полунепрерывное литье

Вертикальное полунепрерывное литье в основном используется для производства алюминиевых проволочных слитков, слитков слябов и различных деформированных сплавов для обработки профилей. Расплавленный алюминий заливается в смесительную печь после дозирования. Из-за особых требований к проволоке, необходимо добавить промежуточную пластину Al-B для удаления титана и ванадия (слитки проволоки) из расплавленного алюминия перед литьем; слябы необходимо добавить сплав Al-Ti--B (Ti5%B1%) для рафинирующей обработки. Сделайте структуру поверхности тонкой. Добавьте рафинирующее средство 2# в сплав с высоким содержанием магния, количество составляет 5%, равномерно перемешайте, через 30 минут отстоите, удалите накипь, затем отлейте. Перед литьем поднимите шасси литейной машины и продуйте влагу с шасси сжатым воздухом. Затем поднимите основание в кристаллизатор, нанесите слой смазочного масла на внутреннюю стенку кристаллизатора, залейте немного охлаждающей воды в водяную рубашку, установите сухую и предварительно нагретую распределительную пластину, автоматический регулирующий клапан и желоб на место так, чтобы распределительная пластина Каждый порт находился в центре кристаллизатора. В начале литья нажмите рукой на автоматический регулирующий клапан, чтобы заблокировать сопло, откройте глазок печи смешивания и дайте жидкому алюминию течь в распределительную пластину через желоб. Когда жидкий алюминий достигнет 2/5 в распределительной пластине, отпустите автоматический регулирующий клапан так, чтобы расплавленный алюминий поступал в кристаллизатор, и расплавленный алюминий охлаждался на шасси. Когда жидкий алюминий достигнет высоты 30 мм в кристаллизаторе, шасси можно опустить, и начнется подача охлаждающей воды. Автоматический регулирующий клапан контролирует сбалансированный поток жидкого алюминия в кристаллизатор и поддерживает высоту жидкого алюминия в кристаллизаторе неизменной. Накипь и оксидная пленка на поверхности расплавленного алюминия должны быть удалены вовремя. Когда длина алюминиевого слитка составит около 6 м, закройте глазок печи, снимите распределительную пластину, прекратите подачу воды после полного затвердевания алюминиевой жидкости, снимите водяную рубашку, выньте отлитый алюминиевый слиток с помощью монорельсового крана и установите его на пильный станок в соответствии с требуемым размером. Отпилите его и подготовьте к следующей разливке. Во время разливки температура расплавленного алюминия в смесительной печи поддерживается в пределах 690-710 °C, температура расплавленного алюминия в распределительной пластине поддерживается в пределах 685-690 °C, скорость литья составляет 190-210 мм/мин, а давление охлаждающей воды составляет 0,147-0,196 МПа.

Скорость литья пропорциональна линейности слитка квадратного сечения:
VD=K, где V — скорость литья, мм/мин или м/ч; D — длина боковой стороны сечения слитка, мм или м; K — постоянная величина, м2/ч, обычно 1,2～1,5.

Вертикальное полунепрерывное литье представляет собой метод последовательной кристаллизации. После попадания расплавленного алюминия в литейное отверстие он начинает кристаллизоваться на нижней плите и внутренней стенке кристаллизатора. Поскольку условия охлаждения в центре и по бокам различаются, кристаллизация образует форму с низкой средней и высокой периферийной зонами. Шасси опускается с постоянной скоростью. Одновременно с этим верхняя часть непрерывно впрыскивается жидким алюминием, так что между твердым и жидким алюминием образуется полузатвердевшая зона. Поскольку жидкий алюминий при конденсации дает усадку, а на внутренней стенке кристаллизатора имеется слой смазочного масла, по мере опускания шасси затвердевший алюминий выходит из кристаллизатора. В нижней части кристаллизатора имеется круг с отверстиями для охлаждающей воды, и охлаждающая вода может распыляться до тех пор, пока не испарится. Поверхность алюминиевого слитка подвергается вторичному охлаждению до тех пор, пока не будет отлит весь проволочный слиток.

Последовательная кристаллизация позволяет создать относительно удовлетворительные условия затвердевания, что положительно влияет на размер зерна, механические свойства и электропроводность кристаллизации. Механические свойства по высоте слитка не различаются, сегрегация также невелика, скорость охлаждения выше, и можно получить очень тонкую кристаллическую структуру.

Поверхность чушки алюминиевой проволоки должна быть ровной и гладкой, без шлака, трещин, пор и т.п. Длина поверхностных трещин не должна превышать 1,5 мм, глубина шлаковых и гребневых складок на поверхности не должна превышать 2 мм, а на сечении не должно быть трещин, пор и шлаковых включений. Наличие не более 5 шлаковых включений размером менее 1 мм.

Основными дефектами чушек алюминиевой проволоки являются:

1. Трещины. Причина в том, что температура расплавленного алюминия слишком высокая, скорость слишком высокая, а остаточные напряжения увеличиваются; содержание кремния в расплавленном алюминии превышает 0,8%, образуется расплав алюминия и кремния, а затем выделяется определенное количество свободного кремния, что увеличивает склонность металла к термическому растрескиванию. Или же количество охлаждающей воды недостаточно. Если поверхность формы шероховатая или отсутствует смазка, поверхность и углы слитка также будут трескаться.

② Шлаковые включения. Шлаковые включения на поверхности слитка алюминиевой проволоки возникают из-за колебаний расплавленного алюминия, разрыва оксидной пленки на поверхности расплавленного алюминия и попадания накипи на боковые поверхности слитка. Иногда смазочное масло также может приносить с собой шлак. Внутренние шлаковые включения возникают из-за низкой температуры расплавленного алюминия, высокой вязкости, неспособности шлака к флотации или частых колебаний уровня расплавленного алюминия во время литья.

3. Холодное отделение. Образование холодного барьера обусловлено, главным образом, чрезмерными колебаниями уровня расплавленного алюминия в форме, низкой температурой литья, чрезмерно низкой скоростью литья, а также вибрацией и неравномерным падением литейной машины.

4. Устьица. Под порами здесь подразумеваются мелкие поры диаметром менее 1 мм. Причина этого заключается в слишком высокой температуре литья и слишком быстрой конденсации, в результате чего газ, содержащийся в алюминиевой жидкости, не успевает выйти, и после затвердевания мелкие пузырьки собираются, образуя поры в слитке.

⑤ Поверхность шероховатая. Из-за неровностей внутренней стенки кристаллизатора смазка неэффективна, и в тяжёлых случаях на поверхности кристалла образуются алюминиевые наросты. Из-за слишком большого соотношения железа и кремния, а также из-за неравномерного охлаждения, возникает явление сегрегации.

⑥Утечка алюминия и повторный анализ. Основная причина — проблемы в эксплуатации, а серьёзные проблемы могут также привести к образованию узелков.

Применение литейного алюминиево-кремниевого сплава (Al-Si)
Алюминиево-кремниевый сплав (Al-Si) содержит обычно 4–22% масс. Si. Благодаря превосходным литейным свойствам, таким как хорошая текучесть, герметичность, малая усадка и низкая склонность к нагреву, после модификации и термической обработки он обладает хорошими механическими и физическими свойствами, коррозионной стойкостью и средней обрабатываемостью. Это самый универсальный и многоцелевой тип литейного алюминиевого сплава. Вот несколько примеров наиболее часто используемых:

(1) Сплав ZL101(A) Сплав ZL101 обладает хорошей герметичностью, текучестью и стойкостью к термическим трещинам, умеренными механическими свойствами, свариваемостью и коррозионной стойкостью, простым составом, легкой отливкой и подходит для различных методов литья. Сплав ZL101 используется для сложных деталей, несущих умеренные нагрузки, таких как детали самолетов, приборы, корпуса приборов, детали двигателей, детали автомобилей и судов, блоки цилиндров, корпуса насосов, тормозные барабаны и электрические детали. Кроме того, на основе сплава ZL101 строго контролируется содержание примесей, и путем совершенствования технологии литья получается сплав ZL101A с более высокими механическими свойствами. Он используется для литья различных деталей корпусов, корпусов авиационных насосов, автомобильных коробок передач и топлива. Колена коробок, авиационные принадлежности и другие несущие нагрузку детали.

(2) Сплав ZL102. Сплав ZL102 обладает лучшей стойкостью к термическим трещинам, хорошей герметичностью и текучестью, не упрочняется термической обработкой и имеет низкую прочность на разрыв. Он подходит для литья крупногабаритных и тонкостенных деталей сложной формы. Подходит для литья под давлением. Этот тип сплава в основном используется для изготовления тонкостенных отливок сложной формы с малыми нагрузками, таких как корпуса различных приборов, автомобильные корпуса, стоматологическое оборудование, поршни и т. д.

(3) Сплав ZL104. Сплав ZL104 обладает хорошей герметичностью, текучестью и стойкостью к термическим трещинам, высокой прочностью, коррозионной стойкостью, высокой свариваемостью и режущей способностью, но низкой жаропрочностью, легко образует мелкие поры, литьё более сложное. Поэтому он в основном используется для изготовления крупногабаритных отливок в песчаные формы, выдерживающих высокие нагрузки, таких как корпуса коробок передач, блоки цилиндров, клапаны головок цилиндров, ременные передачи, крышки инструментальных ящиков и другие детали самолетов, кораблей и автомобилей.

(4) Сплав ZL105. Сплав ZL105 обладает высокими механическими свойствами, удовлетворительными литейными и сварочными характеристиками, более высокой режущей способностью и жаропрочностью, чем сплав ZL104, но низкой пластичностью и низкой коррозионной стойкостью. Он подходит для различных методов литья. Этот тип сплава в основном используется для производства песчаных форм для самолетов, двигателей и литьевых деталей, подверженных высоким нагрузкам, таких как корпуса трансмиссий, блоки цилиндров, корпуса гидравлических насосов и детали приборов, а также опоры подшипников и другие детали машин.

Применение литейного сплава алюминия и цинка (Al-Zn)

В случае сплавов Al-Zn, благодаря высокой растворимости Zn в Al, добавление Zn с массовой долей более 10% к Al позволяет значительно повысить прочность сплава. Хотя этот тип сплава обладает высокой склонностью к естественному старению и может быть достигнута высокая прочность без термической обработки, его недостатками являются низкая коррозионная стойкость, высокая плотность и склонность к образованию горячих трещин при литье. Поэтому этот тип сплава в основном используется для изготовления литых корпусов приборов.

Характеристики и области применения обычных литых сплавов Al-Zn следующие:

(1) Сплав ZL401. Сплав ZL401 обладает средними литейными свойствами, малой усадочной раковиной и склонностью к образованию горячих трещин, хорошими сварочными и режущими свойствами, высокой прочностью в литом состоянии, но низкой пластичностью, высокой плотностью и плохой коррозионной стойкостью. Сплав ZL401 в основном используется для изготовления различных литых под давлением деталей. Рабочая температура не превышает 200 градусов Цельсия. Детали автомобилей и самолетов имеют сложную структуру и форму.

(2) Сплав ZL402 Сплав ZL402 обладает средними литейными свойствами, хорошей текучестью, умеренной герметичностью, стойкостью к термическим трещинам, хорошими режущими свойствами, высокими механическими свойствами и ударной вязкостью в литом состоянии, но высокой плотностью. Процесс выплавки сложный, и он в основном используется для сельскохозяйственного оборудования, станков, судового литья, радиоустройств, регуляторов кислорода, вращающихся колес и поршней воздушных компрессоров.
Применение литейного алюминиево-магниевого сплава (Al-Mg)

Массовая доля магния в сплаве Al-Mg составляет 4–11%. Сплав обладает низкой плотностью, высокими механическими свойствами, отличной коррозионной стойкостью, хорошей обрабатываемостью резанием и блестящей, красивой поверхностью. Однако, ввиду сложности процесса плавки и литья, этот сплав используется не только как коррозионно-стойкий, но и как декоративный. Характеристики и области применения литейных сплавов Al-Mg следующие.

(1) Сплав ZL301. Сплав ZL301 обладает высокой прочностью, хорошим удлинением, отличными режущими свойствами, хорошей свариваемостью, поддается анодированию и виброобработке. Недостатком является склонность к микроскопическому растрескиванию и сложность литья. Сплав ZL301 используется для изготовления деталей с высокой коррозионной стойкостью, работающих под высокими нагрузками, при температуре ниже 150 градусов Цельсия, в атмосфере и морской воде, таких как рамы, опоры, стержни и другие детали.

(2) Сплав ZL303. Сплав ZL303 обладает хорошей коррозионной стойкостью, хорошей свариваемостью, хорошей обрабатываемостью резанием, лёгкой полировкой, приемлемыми литейными свойствами, низкими механическими свойствами, не упрочняется термической обработкой и склонен к образованию усадочных раковин. Он широко используется для литья под давлением. Этот тип сплава в основном используется для деталей, работающих при средних нагрузках, подверженных коррозии, или деталей, работающих в холодной атмосфере при температуре не выше 200 градусов Цельсия, таких как детали морских судов и корпуса машин.

(3) Сплав ZL305. Сплав ZL305, в основном, содержит цинк на основе сплава Al-Mg для контроля естественного старения, повышения прочности и стойкости к коррозии под напряжением, обеспечения хороших комплексных механических свойств, а также снижения окисления, пористости и пористости. Этот тип сплава в основном используется для деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, температур ниже 100°C и высокой коррозионной активности, например, в морских судах.
Введение в знания об алюминиевых слитках
Алюминиевый слиток для переплавки-15кг, 20кг (≤99,80%Al):
Алюминиевый слиток Т-образной формы — 500 кг, 1000 кг (≤99,80%Al):
Слитки алюминия высокой чистоты - 10 кг, 15 кг (99,90%～99,999% Al);
Слиток алюминиевого сплава - 10 кг, 15 кг (Al--Si, Al--Cu, Al--Mg);
Слиток пластины — 500～1000 кг (для изготовления пластин);
Круглые шпиндели-30～60 кг (для волочения проволоки).

Подробнее Ссылка:https://www.wanmetal.com/

 

 

 

Источник: Интернет
Отказ от ответственности: информация, содержащаяся в этой статье, носит исключительно справочный характер и не является прямым руководством к принятию решений. Если вы не намерены нарушать свои законные права, пожалуйста, свяжитесь с нами своевременно.