铝合金的熔炼技术如何发展？
- 1、透气砖材质和结构的优化 选用碳化硅与氮化硅烧结体作为基体，添加适当的添加剂，研制透气砖。透气砖平均孔隙直径小于1μm，孔隙率大于35%，以保证透气性良好且铝合金液不能进入透气砖内。 将一定比例的SiC、添加剂、气孔剂混合，球磨，保压成型， 充分干燥后在100吨压力氮化炉内焙烧，随炉冷却后转入常规氮化炉二次烧结获得透气芯。由透气芯、集气室 、底座砖、集气管、刚玉保护壳组成透气塞。 通过水模似试验研究流体在透气塞内的动力学特性，优化透气塞的结构。首先，设计制造了1000×2000的水模似池进行模似搅拌试验。采用红色细塑料米作为假设熔质颗粒，应用PLC控制各个透气塞的进气压力和流量变化来进行造浪混合，再用520万像素数码连续快速拍摄，进行计算机成像状态分析，寻找最佳的造浪工艺参数。通过模拟图象分析，证实可获得良好的搅拌均匀效果。脉冲产生的小气泡细小而弥散，对铝熔体中及吸附弥散在熔体中的杂质相的捕捉几率更高，能显着提高净化效果。
2、熔铝炉内应用透气砖的生产实践 根据水模拟试验结果，熔铝炉床上透气砖采用“梅花桩”布置，每个透气砖底部均有三个进气孔，分别供给三个不同压力、流量的惰性气体：基气，保证少量连续供气背压，防止脉冲供气间隔瞬间，可能引起的瞬时负压。也防止停炉时灰份堵塞透气眼；净化气，即在基气保持稳定的前提下，脉冲式供给惰性气体，产生微小气泡，实现小气泡浮选净化为目的；合金化气，即大流量，大压力分组供气来实现 造浪搅拌，并分组变换大脉冲造浪位置，完成均匀搅拌的合金化操作模式。为了实现以上目标值，我们采用PLC并由触摸屏摸拟显示监控，在铝合金熔炼过程中，首先执行的是提高熔化率等传质过程的合金化造浪搅拌程序，然后才执行脉冲供气来制造小气泡浮选净化程序。该净化过程中间隔伴随几次造浪搅拌，来消除可能存在的死角。并在实际使用中采取相应措施，如透气砖与炉床底砖间的填充次采用低膨胀捣注料，严格捣注工艺，以防止砖缝渗铝；生产中确保基气（≥0.1kg/cm2）的长期供给，以防铝液热量完全传导致透气塞底部联接的不锈钢管，引起钢管受热膨胀可能对管接口造成损坏，影响透气砖的正常运行；基气的供给不受控制柜的电器控制，确保停电时背压供气，即连续不断供气；停炉过程中也要确保持基气的供给等等。实践表明，SiC-SiN质透气砖，确保了只透气不渗铝的功能。
3．透气砖应用的经济性分析 从国内外铝熔炉采用的透气砖技术的不完全统计数据如下： 1、铝合金熔炼实现无Cl.F污染物的废气、废渣排放，同时熔炼过程的造渣量比现行方式降低了30%以上。 2、透气砖的造浪搅拌技术，可节约电磁搅拌或永磁搅拌设备的大量投资和日常运行费用，节约能源，降低综合燃料1-5%，提高熔化率18%以上。 3、在铝液与炉气间形成－惰性气体阻挡层，减少铝液的氧化和吸气，金属铝损耗比现行下降50%，铝熔体中[H]含量下降30%以上，即[H]含量0.32-0.25 ml/100gAl，基本上达到炉内熔剂喷射精炼的净化技术水平。
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