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應(yīng)用案例:電磁攪拌技術(shù)在鋁加工業(yè)中的用途

更新時(shí)間:2010-11-15 瀏覽次數(shù):1334

 

一、根據(jù)電磁攪拌器的應(yīng)用領(lǐng)域總體上可系統(tǒng)分為如下幾類(lèi):

1、金屬冶煉用電磁攪拌器

        電磁攪拌在黑色金屬中的應(yīng)用歷史比較早,目前在有色金屬冶煉過(guò)程中應(yīng)用也比較普及,例如在普通鋁合金、特種鋁合金、高純鋁及其它有色合金中,電磁攪拌可以起到縮短熔煉時(shí)間和提高化學(xué)成分的均勻性,在某些情況下,可以達(dá)到其它攪拌方式所不能達(dá)到的效果;采用電磁攪拌可以減少氧化渣,降低化學(xué)成分整體偏析,提高熔爐效率等作用;特別是在高純鋁的冶煉過(guò)程中,由于電磁攪拌不與鋁熔液接觸,因此它不會(huì)對(duì)鋁熔液造成污染。

2、金屬鑄造用電磁攪拌器

3、金屬半固態(tài)成型用電磁攪拌器

4、廢金屬回收用電磁攪拌器

5、稀有金屬提純用電磁攪拌器

二、電磁攪拌器的分類(lèi)      

根據(jù)作用的工藝類(lèi)型,目前的攪拌器可分別成三種類(lèi)型,即:

  1、交流攪拌器或叫感應(yīng)型攪拌器;

  2、直流攪拌器或叫傳導(dǎo)型攪拌器;

  3、永磁型攪拌器。

  在目前使用的電磁攪拌系統(tǒng)中,交流型攪拌器占的百分比zui大。

三、電磁攪拌在鋁加工中的應(yīng)用效果

     近年來(lái),由于航空航天、汽車(chē)、電子等工業(yè)的快速發(fā)展,輕金屬合金鑄件的需求急劇上升,其中鋁合金鑄件更是如此,由于它的鑄造性能、加工性能、耐蝕性能、焊接性能良好,質(zhì)量與強(qiáng)度比高,價(jià)格低等優(yōu)勢(shì),在發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛。但是,任何合金鑄件的生產(chǎn)過(guò)程,是從合金的熔煉開(kāi)始的,包括造型,澆注,凝固過(guò)程控制等多道工序完成,其中任何一道工序都至關(guān)重要,任何問(wèn)題都會(huì)使合金鑄件產(chǎn)生不可彌補(bǔ)的缺陷或成為廢品。所以,對(duì)生產(chǎn)的工藝的不斷改進(jìn)是科學(xué)發(fā)展的必然要求,國(guó)內(nèi)外的企業(yè),工程技術(shù)人員和材料專家們投入大量的人力物力對(duì)此進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)出了一系列先進(jìn)的生產(chǎn)工藝方法,其中電磁攪拌成為了日益普及的主流。

    電磁攪拌是科學(xué)發(fā)展的結(jié)果,是社會(huì)進(jìn)步對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量不斷高要求的必然。特別是在今天鋁高消費(fèi)的時(shí)代,隨著汽車(chē)工業(yè)和其他輕工業(yè)對(duì)高品質(zhì)鋁材需求的急增,鋁生產(chǎn)加工工藝的改革已成必然,至此電磁控制技術(shù)日益普及被人們所接受,電磁攪拌技術(shù)的應(yīng)用效果也有目共睹。

(一)電磁攪拌對(duì)鋁及其合金的宏觀作用效果

    電磁攪拌操作簡(jiǎn)單方便,大幅度降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)與其他攪拌方式比較,電磁攪拌兼容了其他攪拌方式優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),又有自身*的特點(diǎn)。

    以下是在某30噸爐上實(shí)施電磁攪拌的幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)記錄:


在電磁攪拌下熔爐溫度均勻曲線


合金成分均勻時(shí)間比較

    由于電磁攪拌縮短了整體溫度均勻時(shí)間,降低了金屬液面溫度,而且基本上是不破壞氧化層實(shí)施攪拌,從而可減少金屬的氧化損失,在不打開(kāi)爐門(mén)的條件下攪拌,可抑制爐內(nèi)的熱量損失,可縮短熔煉時(shí)間的同時(shí)提高熔煉效率。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)計(jì)算有如下結(jié)論:

1、大副縮短熔煉時(shí)間,節(jié)省燃料16.5%;

2、減少爐渣的生成,約30%左右;

3、縮短溫度和成分均勻時(shí)間,可在2-3分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)溫度的均勻,15-30分鐘內(nèi)達(dá)到合金的工藝要求;

4、降低勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率,比原效率增加近1/4;

(二)電磁攪拌對(duì)鋁及其合金的微觀作用效果

    電磁攪拌技術(shù)在連鑄生產(chǎn)中的應(yīng)用zui早是應(yīng)用在黑色金屬中,而目前在我國(guó)有色行業(yè)中的電磁攪拌還主要應(yīng)用于熔爐攪拌,其作用效果是不可忽視的,在熔煉狀態(tài)下攪拌可將金屬溶液中的氣泡排除掉,而且,可以使上浮的夾雜物很容易被保護(hù)渣吸收掉,提高金屬溶液的潔凈度的同時(shí)促進(jìn)成分的均勻化,對(duì)后期鑄造起到至關(guān)重要的作用,特別是在原鋁和鋁合金生產(chǎn)大型鑄坯鑄棒中,由于尺寸較大,而且在目前大型連鑄用電磁攪拌器在鋁加工中尚未正式應(yīng)用的情況下,熔爐攪拌更是*的工藝手段。

1、電磁攪拌對(duì)溶液除氣的作用

     鋁熔體中的氣體主要是氫,主要來(lái)源于空氣中的水蒸氣,當(dāng)熔體中氫含量大時(shí),氫氣擴(kuò)散聚集成氣泡,若凝固速度快氣泡來(lái)不及逸出時(shí)就以氣孔的形式存在鑄錠中;當(dāng)熔體中氫含量小且分布彌散時(shí),便以針孔形式存在鑄錠中。這兩種形式的存在都直接破壞了金屬組織的連續(xù)性,從而大大降低了金屬組織的塑性,即所謂氫脆。另外,這些小針孔受到應(yīng)力時(shí)便成了應(yīng)力源,往往從這些部位首先開(kāi)裂,因而,熔體中氣體的存在是很有危害的。電磁攪拌為關(guān)門(mén)攪拌,縮短熔體熔煉時(shí)間的同時(shí)減小了溶液與空氣接觸的面積和時(shí)間。

2、電磁攪拌對(duì)鋁及其合金顯微組織的影響


在沒(méi)有EMS作用下凝固的ZL101合金的顯微組織.白色部分是a(AL)固液體,呈樹(shù)狀結(jié)晶;灰色針狀和片狀為共晶(AL+Si)組織,在0.075T的電磁攪拌作用下快速冷卻的合金顯微組織,其組織較為圓整均勻的等軸晶,共晶組織也非常小,其原因?yàn)殡姶艛嚢枳饔么蛩榱藰?shù)枝狀晶,基本形成了等軸晶組織,并使各區(qū)域的晶粒尺寸趨于均勻。

 

L2高純鋁的有無(wú)電磁攪拌的宏觀組織,溶液的取樣部位均在鑄軋區(qū),沒(méi)有電磁攪拌的晶粒粗大,幾乎全部是柱狀晶,平均晶粒書(shū)數(shù)為82個(gè)/cm2,而電磁攪拌的晶粒細(xì)小,平均晶粒485個(gè)/cm2。這是由于電磁攪拌可有效的抑制柱狀晶的生長(zhǎng),使晶粒等軸細(xì)化,改變析出相的形態(tài),減少宏觀偏析和顯微偏析。


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