鋁是(shi)元素周期表中位于Ⅲ A族元素，是(shi)僅次于K、Ca、Na、Mg的一種活(huo)潑金屬，在高溫條(tiao)件下能與空(kong)氣中氧氣、氮氣、水蒸氣、二氧化(hua)碳等相互(hu)作用[2]。
鋁(lv)熔鑄即(ji)是(shi)將液鋁(lv)通過(guo)配(pei)料、攪拌、靜置、精煉(lian)(lian)、扒渣等過(guo)程(cheng)變成(cheng)鋁(lv)錠、棒材(cai)或其(qi)他形狀的成(cheng)品、半成(cheng)品。鋁(lv)及(ji)鋁(lv)合金在熔鑄過(guo)程(cheng)中會因氧化、精煉(lian)(lian)、扒渣等原因出現(xian)不同(tong)程(cheng)度的損耗。
所(suo)謂(wei)鋁(lv)鑄損就是鋁(lv)及鋁(lv)合金(jin)(jin)在熔煉過(guo)程中由于氧化(hua)、揮發(fa)以及與(yu)爐墻、精煉劑相互作用造成的不可回(hui)收的金(jin)(jin)屬(shu)損失和(he)鋁(lv)渣(zha)所(suo)含金(jin)(jin)屬(shu)的總(zong)稱[1]。
鑄(zhu)損的(de)一般(ban)計(ji)算公式(shi)是(shi)：（原(yuan)鋁量(liang)-成品(pin)(pin)量(liang)）÷原(yuan)鋁量(liang)×100％，鑄(zhu)損越高，成品(pin)(pin)量(liang)就越少(shao)，對(dui)于(yu)年產(chan)(chan)值在10萬噸(dun)(dun)的(de)鋁企業，如果鑄(zhu)損降低1個千(qian)分點，不需額(e)外投入，就多產(chan)(chan)出100噸(dun)(dun)鋁產(chan)(chan)品(pin)(pin)（即減少(shao)燒損100噸(dun)(dun)鋁產(chan)(chan)品(pin)(pin)），這將是(shi)可觀的(de)社會(hui)和經濟效(xiao)(xiao)益，因而如何有效(xiao)(xiao)降低鑄(zhu)損顯得十分重(zhong)要。
2 剖析鑄損產生的原(yuan)因
2.1 產生(sheng)鑄損的(de)主要外在(zai)表現形(xing)(xing)式可以(yi)(yi)分成兩部分：一是(shi)以(yi)(yi)純鋁(lv)灰(hui)形(xing)(xing)式，二是(shi)以(yi)(yi)大塊(kuai)鋁(lv)及次品鋁(lv)、鋁(lv)渣形(xing)(xing)式
我在河南xx鋁(lv)(lv)(lv)(lv)業(ye)公司熔鑄(zhu)車間進行(xing)過(guo)數據(ju)統(tong)計，其中不可回(hui)收純鋁(lv)(lv)(lv)(lv)灰占鑄(zhu)損(sun)(sun)的(de)(de)比例約(yue)90%（氧化燒損(sun)(sun)造渣形成），其他因(yin)素約(yue)占10%，針對占有(you)10%其他因(yin)素進行(xing)進一步(bu)數據(ju)統(tong)計分析，其主(zhu)要是大塊鋁(lv)(lv)(lv)(lv)、次(ci)品(pin)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)等二次(ci)回(hui)爐燒損(sun)(sun)和(he)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)灰中含鋁(lv)(lv)(lv)(lv)量（鋁(lv)(lv)(lv)(lv)灰鋁(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)主(zhu)要原材料）造成，因(yin)此內在造成鑄(zhu)損(sun)(sun)產(chan)生的(de)(de)主(zhu)要原因(yin)就是氧化燒損(sun)(sun)、次(ci)品(pin)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)等二次(ci)燒損(sun)(sun)、鋁(lv)(lv)(lv)(lv)灰中含鋁(lv)(lv)(lv)(lv)量。
2.2 鋁的氧化(hua)燒(shao)損(sun)原理可以通過以下化(hua)學方程(cheng)式(shi)進行進一(yi)步(bu)了解(jie)：
4Al+ 3O?＝2Al?O?
金(jin)屬(shu)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)熱力學研究表明：金(jin)屬(shu)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)趨(qu)勢、各合金(jin)元素氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)順序和(he)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)程(cheng)(cheng)度(du)(du)(du)等都(dou)是(shi)由(you)金(jin)屬(shu)與氧(yang)(yang)(yang)的親合力決定(ding)的，并與合金(jin)的成分、溫(wen)度(du)(du)(du)和(he)壓力等條件有關。金(jin)屬(shu)與氧(yang)(yang)(yang)親合力越(yue)大(da)，其氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)程(cheng)(cheng)度(du)(du)(du)趨(qu)勢越(yue)大(da)，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)程(cheng)(cheng)度(du)(du)(du)越(yue)高；溫(wen)度(du)(du)(du)越(yue)高，金(jin)屬(shu)與氧(yang)(yang)(yang)親合力越(yue)大(da)，其氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)程(cheng)(cheng)度(du)(du)(du)趨(qu)勢越(yue)大(da)，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)程(cheng)(cheng)度(du)(du)(du)越(yue)高；氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)物分解(jie)壓越(yue)小，金(jin)屬(shu)與氧(yang)(yang)(yang)親合力越(yue)大(da)，其氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)程(cheng)(cheng)度(du)(du)(du)趨(qu)勢越(yue)大(da)，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)程(cheng)(cheng)度(du)(du)(du)越(yue)高[1、3]。
在熔煉溫(wen)度(du)范(fan)圍內，鋁與(yu)氧(yang)的(de)親合力很大，容(rong)易被氧(yang)化(hua)(hua)，氧(yang)化(hua)(hua)后其表面(mian)形成(cheng)(cheng)Al?O?膜(mo)(mo)，當高(gao)于500℃時為亞穩定的(de)r-Al?O?，這種亞穩定的(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)向穩定氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)轉變過程中，發生體積(ji)收(shou)縮并進一步發生氧(yang)化(hua)(hua)和(he)龜裂。隨(sui)著鋁液溫(wen)度(du)的(de)升(sheng)高(gao)和(he)時間的(de)延長(chang)，氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)成(cheng)(cheng)長(chang)越快，氧(yang)化(hua)(hua)量和(he)厚(hou)度(du)也顯著增加[1、3]。
2.3 影響鑄損(sun)的因素有：
1）液鋁(lv)(lv)溫度(du)；2）鋁(lv)(lv)液與氧氣接觸力度(du)；3）鋁(lv)(lv)渣中含鋁(lv)(lv)量；4）扒渣帶出的(de)鋁(lv)(lv)液；5）次(ci)品(pin)鋁(lv)(lv)、大塊鋁(lv)(lv)的(de)多少；6）其(qi)他造成的(de)損耗(hao)
3 降低鑄損的途徑
3.1 控制好液鋁(lv)溫(wen)度
鋁(lv)的熔點為660℃ ，一般而(er)言原(yuan)鋁(lv)鑄(zhu)造溫(wen)度控制在730℃左(zuo)右、甚至更低，而(er)鋁(lv)合金流動性較好相(xiang)應鑄(zhu)造溫(wen)度比(bi)原(yuan)鋁(lv)要低，約710℃-730℃，對于直接(jie)使用(yong)電解槽內液鋁(lv)的單位，當高溫(wen)鋁(lv)液進入(ru)(ru)混合爐(lu)后(hou)，應及(ji)時配入(ru)(ru)冷(leng)(leng)料(liao)，即向混合保持爐(lu)內加入(ru)(ru)次(ci)品(pin)鋁(lv)、鋁(lv)渣等，也可(ke)以將部(bu)分中間(jian)合金（工業(ye)硅(gui)）提前加入(ru)(ru)爐(lu)內，形成壓熔狀(zhuang)態(tai)，既增加其實(shi)收率又降低溫(wen)度。同時加入(ru)(ru)的冷(leng)(leng)料(liao)表面要清潔(jie)不能有(you)(you)油污(wu)等否(fou)則可(ke)能燃(ran)燒放熱促(cu)進燒損(sun)。總之將鋁(lv)液溫(wen)度有(you)(you)效地降低到(dao)相(xiang)應鑄(zhu)造溫(wen)度，可(ke)降低溫(wen)度對鑄(zhu)損(sun)的巨大(da)影響(xiang)。
3.2 降低(di)鋁(lv)液與空氣(qi)(qi)接觸(chu)力度(du)，液鋁(lv)與氧氣(qi)(qi)接觸(chu)的力度(du)越(yue)大(da)，氧化燒損(sun)越(yue)嚴重(zhong)，鑄損(sun)越(yue)大(da)
1）減少液(ye)鋁(lv)與氧(yang)(yang)氣接觸時(shi)間：① 在滿(man)足生產需要條件下，盡(jin)可能快的將爐內(nei)液(ye)鋁(lv)變成(cheng)成(cheng)品，最好當班(ban)配料(liao)當班(ban)生產，不要使液(ye)鋁(lv)在爐內(nei)停留時(shi)間過長；② 合理安置熔鑄(zhu)設備，盡(jin)可能縮短流槽(cao)(cao)長度，以減少液(ye)鋁(lv)在空氣中暴露時(shi)間，同時(shi)可在流槽(cao)(cao)上部加蓋硅酸鋁(lv)保(bao)溫(wen)板(ban)，既(ji)有一定保(bao)溫(wen)作用又可減少流槽(cao)(cao)內(nei)氧(yang)(yang)氣含量。
總之，杜絕因(yin)各種原(yuan)因(yin)導致(zhi)鋁液(ye)長(chang)時間(jian)存于混(hun)合(he)爐內，以減少鋁液(ye)和氧氣接觸時間(jian)來降低鑄損。
2）控制液鋁(lv)(lv)攪拌(ban)方式：不管是人工用大(da)耙攪拌(ban)還(huan)是機械攪拌(ban)都是在(zai)爐門敞開狀態下進行，不僅會帶來液面(mian)巨大(da)波(bo)動(dong)、增加與氧氣(qi)接(jie)觸面(mian)積而(er)且也增加了(le)爐內(nei)含氧量，勢必加速了(le)上(shang)述化(hua)學反應，燒損加大(da)。電磁攪拌(ban)可以(yi)在(zai)封閉(bi)狀態下進行且液面(mian)波(bo)動(dong)很小，有(you)效(xiao)避(bi)免(mian)了(le)相應劣勢，同(tong)時還(huan)可以(yi)減(jian)少(shao)空氣(qi)中水(shui)分進入爐內(nei)，降(jiang)低了(le)液鋁(lv)(lv)對氫元素的吸收概率(lv)。
3）控制液鋁精(jing)(jing)煉(lian)(lian)時吹泡高度(du)(du)：一(yi)般精(jing)(jing)煉(lian)(lian)方式是(shi)人工(gong)直(zhi)接將(jiang)(jiang)精(jing)(jing)煉(lian)(lian)劑撒入爐內(nei)，然(ran)后進(jin)行(xing)攪拌精(jing)(jing)煉(lian)(lian)，但是(shi)對于部分(fen)合金生產(chan)需要進(jin)行(xing)吹氮氣精(jing)(jing)煉(lian)(lian)（精(jing)(jing)煉(lian)(lian)時間較長(chang)，可達30分(fen)鐘左右），必然(ran)會(hui)有一(yi)定(ding)的吹泡高度(du)(du)且(qie)橫到(dao)邊、豎到(dao)頭，帶動液鋁的巨大波動，因(yin)此(ci)最好(hao)調節(jie)氮氣壓力，將(jiang)(jiang)吹泡高度(du)(du)控制在10-15mm。
3.3 正確選(xuan)擇、使用精(jing)煉劑，使渣鋁充分分離
在鋁(lv)(lv)(lv)(lv)及鋁(lv)(lv)(lv)(lv)合金熔(rong)煉過程中，除自身夾雜物外、鋁(lv)(lv)(lv)(lv)極(ji)易與(yu)氧(yang)生(sheng)成氧(yang)化鋁(lv)(lv)(lv)(lv)或次(ci)氧(yang)化鋁(lv)(lv)(lv)(lv)等(deng)，導致鋁(lv)(lv)(lv)(lv)液表面有一層浮渣，它與(yu)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)熔(rong)體有一定的(de)浸潤性，渣中混有相當數量(liang)的(de)熔(rong)體，這樣就需要(yao)一種精(jing)煉劑(ji)來(lai)改(gai)變兩者的(de)浸潤性、增加渣和鋁(lv)(lv)(lv)(lv)界面上的(de)表面張力，使渣和鋁(lv)(lv)(lv)(lv)分離。
鋁(lv)及鋁(lv)合金(jin)用(yong)熔(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)一(yi)般由堿(jian)金(jin)屬及堿(jian)土金(jin)屬的氯化物及氟化物組(zu)成(cheng)(cheng)，其(qi)主(zhu)要成(cheng)(cheng)分(fen)是KCl、NaCl、NaF．CaF?、Na3AlF6、Na?SiF6等(deng)，但組(zu)分(fen)含量差別較(jiao)大，效果也(ye)不盡相同(tong)。除使(shi)用(yong)熔(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)廠生產的熔(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)外，最好根據(ju)所熔(rong)(rong)煉(lian)鋁(lv)合金(jin)的成(cheng)(cheng)分(fen)調正熔(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)組(zu)分(fen)比(bi)例。同(tong)時嚴格控制精煉(lian)工(gong)藝(yi)條件，如熔(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)的用(yong)量，熔(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)與熔(rong)(rong)體的接觸時間、接觸面積、攪拌(ban)情(qing)況、溫度等(deng)，使(shi)用(yong)精煉(lian)劑(ji)(ji)(ji)能有(you)效減少渣中帶鋁(lv)，降(jiang)低鑄造損失。
3.4 對(dui)熔鑄過(guo)程中產(chan)生的鋁渣進行有效(xiao)處理
鋁渣(zha)是熔鑄過程中不(bu)可避免的一部(bu)分(fen)，盡管采取相(xiang)關(guan)措(cuo)施，都(dou)會有(you)一定比例的金(jin)屬鋁被帶出，需要(yao)對其進(jin)行有(you)效(xiao)處理，而不(bu)是直接銷售給其他單(dan)(dan)位，最(zui)簡單(dan)(dan)、經(jing)濟的方法可以是使用碾子對鋁渣(zha)進(jin)行反復碾磨(mo)、再進(jin)行篩(shai)選，從而有(you)效(xiao)地回收部(bu)分(fen)鋁豆等。
3.5 降低混合(he)爐(lu)(lu)扒(ba)渣坡坡度(du)，將鋁渣充分扒(ba)出爐(lu)(lu)外
混(hun)(hun)合(he)爐(lu)扒(ba)渣(zha)坡坡度(du)的(de)大小直接影響鋁渣(zha)的(de)扒(ba)出量，若坡度(du)過大大部分(fen)渣(zha)就扒(ba)不出，從而導致(zhi)鋁渣(zha)與(yu)鋁大量沉(chen)積，清爐(lu)時造成渣(zha)與(yu)鋁沉(chen)積物無(wu)法及時回(hui)收(shou)，在保證混(hun)(hun)合(he)爐(lu)容量的(de)前提下，盡可能降低扒(ba)渣(zha)坡坡度(du)。
3.6 嚴格把關扒(ba)渣(zha)質量，防止(zhi)液鋁(lv)被帶(dai)出
現(xian)有(you)扒(ba)渣(zha)操作(zuo)基(ji)本上是(shi)人工利(li)用(yong)大(da)(da)耙將鋁渣(zha)扒(ba)出爐(lu)(lu)門口(kou)，在此操作(zuo)過(guo)程中除了要求人員(yuan)精心操作(zuo)，盡可(ke)(ke)能不(bu)要將鋁液(ye)(ye)帶(dai)出，同時(shi)大(da)(da)耙設計也(ye)需要考究，建議將大(da)(da)耙表面開幾排小(xiao)圓孔，可(ke)(ke)以(yi)使鋁渣(zha)中帶(dai)有(you)的(de)液(ye)(ye)鋁流入爐(lu)(lu)內，否則過(guo)多的(de)液(ye)(ye)鋁被帶(dai)出后再次(ci)回爐(lu)(lu)會帶(dai)來燒損(sun)。
3.7 降低(di)次品鋁、大塊鋁的(de)量
在(zai)生(sheng)產過(guo)程中，嚴(yan)格(ge)按照工(gong)藝要求(qiu)操作，確保(bao)生(sheng)產一(yi)爐(lu)、合(he)格(ge)一(yi)爐(lu)，尤其在(zai)生(sheng)產普鋁(lv)過(guo)程中，盡(jin)可能避免飛邊、毛刺、波紋、重(zhong)量不符等次品(pin)鋁(lv)產生(sheng)，同(tong)時在(zai)生(sheng)產要結束(shu)前盡(jin)可能將流槽(cao)內(nei)液鋁(lv)推入模具內(nei)形成合(he)格(ge)產品(pin)，以減少(shao)大塊鋁(lv)量。
3.8 對已產生的次品鋁等進行有效處理
對于各種原因產(chan)生的(de)次品鋁(lv)、大塊鋁(lv)以及鋁(lv)渣、鋁(lv)豆等采取合(he)適的(de)裝爐順序加入混合(he)爐內(nei)，在必要(yao)的(de)情(qing)況下可先進(jin)行廢(fei)料(liao)復化操作，以避免(mian)不(bu)必要(yao)的(de)燒損(sun)。
4 結束語
通(tong)過上述分析(xi)，鑄損雖然在(zai)熔(rong)鑄過程中(zhong)不可避免，但(dan)通(tong)過控(kong)(kong)制鋁(lv)液(ye)溫度(du)、降低(di)鋁(lv)液(ye)和空氣接觸力度(du)、控(kong)(kong)制鋁(lv)灰中(zhong)含鋁(lv)量、減少次品鋁(lv)量等措施，對有效(xiao)降低(di)熔(rong)鑄過程中(zhong)的鑄損，將會產生顯(xian)著(zhu)效(xiao)果，也必將給企業帶來可觀的經濟效(xiao)益。
參考文獻
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