Плавление алюминия: физические принципы. Алюминий жидкий

Жидкий алюминий - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Жидкий алюминий

Cтраница 3

Из плавильной печи жидкий алюминий через заливочный карман подается в электропечь. После окончания заливки карман закрывают крышкой. Шлак с поверхности расплава удаляют скребками через окна. Расплавленный алюминий поступает в литейную машину через раздаточные летки. [31]

Вследствие разности плотностей жидкий алюминий отделяется от криолито-гли-ноземного расплава и собирается на дне ванны. В процессе электролиза в результате охлаждения ванны наружным воздухом на поверхности расплава образуется твердый слой электролита ( гарнисаж), который утепляет ванну и снижает расход энергии. Для извлечения из ванны расплавленного алюминия используют вакуумные ковши или сифоны, засасывающая труба которых вводится в жидкий алюминий через слой гарнисажа. [32]

Катодом служит выделившийся ранее жидкий алюминий ( темп. При наличии в электролите примесей на катоде будет выделяться не только алюминий, но также и другие металлы или неметаллы, катионы которых имеют меньшие разрядные потенциалы по сравнению с ионами алюминия. Поэтому для получения алюминия необходимо брать чистые исходные вещества, не содержащие оксидов железа, кремния и других элементов. Теоретически электролиз оксида алюминия при 1000 С должен происходить при наличии на электродах разности потенциалов 2 13 в. На угольном аноде, используемом при электролизе, кислород не выделяется, так как вступает в реакцию с углем с образованием оксидов углерода, а это снижает теоретическое напряжение разложения оксида алюминия до 1 7 в. Практически же на электродах поддерживается напряжение 4 3 - 4 5 в, так как ванна обладает сопротивлением. [33]

Для предотвращения растекания жидкого алюминия сварку ведут в специальных приспособлениях с уплотнениями торцов швов угольными или керамическими брусками. [35]

При измерении уровня жидкого алюминия и электролита на ломике, вынутом из расплава, четко намечается граница между металлом и электролитом. Отсутствие такой границы свидетельствует, как правило, о повышенной температуре расплава. [36]

По отношению к жидкому алюминию не удается подобрать легкоплавкие твердые сравнительно нейтральные композиции, подобные инертным газам. Между жидким шлаком и металлом протекают реакции, интенсивность и направление которых определяются составом, температурой и продолжительностью процесса. При сварке алюминия задача легирования шва обычно не ставится, хотя в небольшой степени микролегирование ( модифицирование) шва возможно и действительно находит применение. В этом отношении флюсы для сварки алюминия существенно отличаются от флюсов для стали, где за счет кремне - и марганцевосстановитель-ного процесса удается получать оптимальный состав, структуру и свойства металла шва. [37]

Он растворим в жидком алюминии и выделяется из него при охлаждении в виде желтых листочков. [38]

При вращении в жидком алюминии со скоростью 2000 об / мин ( линейная скорость порядка 3 - 4 м / скк) в течение 20 ч при 850 С образцы увеличились в весе на 1 % за счет проникновения алюминия в поры. Микроструктура собственно образцов сохранилась неизменной. [39]

Растворимость водорода в жидком алюминии при температуре плавления составляет 0 69 см3 / 100 г ( рис. 5.13), что значительно меньше по сравнению с растворимостью водорода в железе, никеле, меди и титане. [40]

Окисной слой на жидком алюминии хотя и тонок, но очень вязок. Любая деталь, извлекаемая из ванны, будет покрыта полосками этого окисла или глобулами металла, завязшими в окисной пленке. Горячее алюминирование готовых ( формованных) изделий, по-видимому, уже не применяется ни в Англии, ни в других странах Европы. [41]

На основании измерений энтальпии жидкого алюминия, проведенных Бюстом, Мейтеном и Дюрером [4349] ( до 1273 К) и Ауберии Гриффитсом [590] ( до 1036 К), Келли [2363] рекомендовал значения теплоты плавления алюминия ДЯдз22 57 ккал / / г-атом и теплоемкости жидкого алюминия Ср - 7 0 калjг - атом-град. На основании результатов измерений энтальпии жидкого алюминия, выполненных Эльсеном и Мидделом [1309] в более широком интервале температур ( до 1425 К), авторы настоящего Справочника получили несколько более высокие значения, равные Д / / / п932 - 2 61 0 03 ккал / г-атом и Ср 7 4 0 3 кал / г-атом-град. [42]

Вопрос о смачивании углерода жидким алюминием является основным при разработке углеалюминиевых композиционных материалов. [44]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

жидкий алюминий - это... Что такое жидкий алюминий?

жидкий алюминий

Aluminium industry: molten aluminum

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

жидкий азот для предварительного охлаждения
жидкий аммиак

Смотреть что такое "жидкий алюминий" в других словарях:

Жидкий кислород — Светло синий цвет жидкого кислорода в сосуде Дьюара. Жидкий кислород (ЖК, англ. Liquid oxygen, LOX) жидкость бледно синего цвета, которая относится к сильным парамагнетикам. Является одним из четырёх агрегатных состояний кислорода. ЖК… … Википедия
Алюминий — (лат. Aluminium) Al, химический элемент III группы периодической системы Менделеева; атомный номер 13, атомная масса 26,9815; серебристо белый лёгкий металл. Состоит из одного стабильного изотопа 27Al. Историческая справка.… … Большая советская энциклопедия
Эка-алюминий — Галлий / Gallium (Ga) Атомный номер 31 Внешний вид простого вещества Свойства атома Атомная масса (молярная масса) 69,723 а. е. м. (г/моль) … Википедия
Критика официальной версии событий 11 сентября 2001 года — Террористические акты 11 сентября 2001 года в США вызвали неоднозначную реакцию общественности. Факты, изложенные ниже, могут свидетельствовать о том, что необходимо новое независимое расследование этих терактов. Содержание 1 Официальная версия… … Википедия
Прокатное производство — получение путём прокатки (См. Прокатка) из стали и других металлов различных изделий и полуфабрикатов, а также дополнительная обработка их с целью повышения качества (термическая обработка, травление, нанесение покрытий). В промышленных… … Большая советская энциклопедия
Металл — (Metal) Определение металла, физические и химические свойства металлов Определение металла, физические и химические свойства металлов, применение металлов Содержание Содержание Определение Нахождение в природе Свойства Характерные свойства… … Энциклопедия инвестора
Литая сталь — (L acier fondu, Flussstahl, cast steel) Всякий ковкий железный продукт, получаемый путем отливки, принято на заводах назыв. вообще Л. сталью. Такого определения мы будем здесь придерживаться, хотя многие делят Л. металл по способности его… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
НДПИ — (severance tax) НДПИ это налог на добытые полезные ископаемые, изымаемый с пользователей недр Информация о НДПИ , расчет и порядок уплаты налога в соответствии с налоговой ставкой на определенный вид полезного ископаемого Содержание >>>>>>>> … Энциклопедия инвестора
Фтор — (хим. обозначение F, частица F2, атомный вес 19,05). Ф. химический элемент, составляющий вместе с хлором, бромом и йодом одну особую характерную группу тел, так называемую группу галоидов. Свое название Ф. получил от греческого слова φτοριος… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Литьё — (Casting) Технологический процесс изготовления отливок Уровень культуры литейного производства в средние века Содержание Содержание 1. Из истории художественного литья 2. Сущность литейного производства 3. Типы литейного производства 4.… … Энциклопедия инвестора
МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ — полезные ископаемые в недрах Земли, запасы которых оценены по геологическим данным. Месторождения полезных ископаемых распределены в земной коре неравномерно. Большинство видов минерального сырья представлено рудами, состоящими из минералов, т.е … Энциклопедия Кольера

universal_ru_en.academic.ru

пошаговая инструкция. Технология плавки алюминия в домашних условиях :: BusinessMan.ru

Алюминий – один из самых распространенных металлов на земле. Он присутствует даже в человеческом организме, так что уж говорить об окружающей действительности. В каждом доме или личном автомобиле есть алюминиевые функциональные элементы, детали или узлы, которые, увы, достаточно часто ломаются. Это мебельная и оконная фурнитура, направляющие для дверей и ставен, защелки замков и другие нужные мелочи.

Их можно заменить покупными новыми изделиями, отремонтировать или изготовить самостоятельно. В последних двух случаях и может понадобиться плавка алюминия в домашних условиях.

Характеристики алюминия

Все характеристики металла для домашних самоделок знать необязательно. Но есть несколько моментов, которые могут стать значительными или даже опасными в работе.

Алюминий хорошо поддается литью, плавится при относительно невысокой температуре в 660 °С. Для справки: чугун начинает плавиться при температуре 1100°С, а сталь – 1300 °С.

Поэтому плавка алюминия в домашних условиях на газовой плите трудно осуществима, так как домашние газовые приборы такую температуру обеспечить не могут. Правда, отечественные "кулибины" могут все, но об этом позже.

Снизить температуру плавления алюминия можно, растерев его в порошок или используя в качестве сырья готовый порошковый продукт. Но здесь важным становится еще одно свойство алюминия. Он достаточно активный металл, который при соединении с кислородом воздуха может воспламениться или просто окислиться. А температура плавления оксида алюминия - больше 2000 °С. При плавлении оксид все равно образуется, но в небольших количествах, именно он формирует окалину.

Та же активность может сыграть плохую шутку, если в расплавленный металл попадет вода. При этом происходит взрыв. Поэтому если в процессе плавки нужно сырье добавлять, то нужно следить, чтобы оно было сухим.

Сырье для плавки

Если предстоит плавка алюминия в домашних условиях, из-за сложности работы с порошковым металлом его в качестве сырья не используют.

Можно приобрести алюминиевую чушку или использовать обычную алюминиевую же проволоку, которую нарезать ножницами на небольшие кусочки и для уменьшения площади контакта с воздухом плотно спрессовать пассатижами.

Если не предполагается особо высокое качество изделия, то можно в качестве сырья использовать любые бытовые предметы, консервные банки без нижнего шва или обрезки профиля.

Вторичное сырье может быть окрашено или испачкано, это не страшно, лишние составляющие отойдут в виде шлаков. Только нужно помнить, что вдыхать пары сгоревшей краски нельзя.

Чтобы из вторичного сырья получилась качественная плавка алюминия в домашних условиях, флюсы, задача которых состоит в том, чтобы связывать и выводить на поверхность расплавленного металла все примеси и загрязнения, лучше приобрести готовые. Но можно сделать самостоятельно из технических солей.

Покровный флюс готовится из 10 % криолита и по 45 % хлорида натрия и хлорида калия.

В рафинирующий флюс для получения алюминия без пористости добавляют еще 25 % от общей массы фтористого натрия.

Средства индивидуальной защиты при плавке

Плавка алюминия в домашних условиях – процесс небезопасный. Поэтому нужно пользоваться средствами индивидуальной защиты (СИЗ). Даже если такая плавка нужна один раз на минимальном оборудовании, то по меньшей мере нужно защитить руки, например специальными перчатками сварщика, отлично предохраняющими от ожогов, ведь температура жидкого алюминия - больше 600 °С.

Глаза тоже желательно защищать, особенно если плавка происходит достаточно часто, очками или маской. И совсем в идеале работать нужно в специальном костюме металлурга с повышенной стойкостью к огню и высоким температурам.

Если нужен очень чистый алюминий с использованием рафинирующего флюса, то работать следует в химическом респираторе.

Литейная форма

Если требуется только отлить чистый алюминий для припоя, то литейная форма не нужна. Достаточно использовать стальной лист, на котором расплавленный металл остынет. Но если нужно отлить хотя бы простенькую деталь, то понадобится литейная форма.

Литейную форму можно сделать из скульптурного гипса, именно гипса, а не алебастра. Жидкий гипс заливается в смазанную маслом форму, ему дают немного застыть, периодически встряхивая, чтобы вышли пузырьки воздуха, вставляют в него модель и накрывают второй емкостью с гипсом. В удобном месте нужно в гипс вставить цилиндрический предмет, чтобы в итоге в форме появилось отверстие, так называемый канал, в который будет заливаться расплавленный алюминий. Когда гипс окончательно застынет, две части формы разъединяются, вынимается модель, и форма с готовым слепком соединяется опять.

Изготовить литейную форму можно и из смеси 75 % формовочного песка, 20 % глины и 5 % каменноугольного песка, которая засыпается в специальный ящик из досок и трамбуется. В утрамбованную землю отжимается модель, получившийся отпечаток присыпается тальком и графитом (угольной пылью), чтобы остывшую алюминиевую деталь можно было легко отделить от формы.

Тигель для плавки

Плавка алюминия в домашних условиях требует наличия специальной емкости с носиком из тугоплавкого материала. Это так называемый тигель. Тигли могут быть фарфоровые, кварцевые, стальные, чугунные, изготовленные из корунда или графита. В домашних условиях можно использовать покупной тигель или изготовить его, например, из отрезка стальной трубы достаточно большого диаметра. Правда, для этого нужна болгарка, сварочный аппарат и навыки владения этими инструментами.

Размеры тигля зависят от необходимого количества алюминия, который нужно расплавить. Этот ковш должен равномерно прогреваться, а его тепло - передаваться к сырью.

Печи для плавки

Технология плавки алюминия в домашних условиях достаточно проста. В специальном ковше нагревается лом алюминия до температуры, превышающей температуру плавления этого металла, расплав некоторое время выдерживается в разогретом состоянии, с его поверхности снимается шлак, затем чистый металл разливается в форму для остывания. Время плавки зависит от конструкции печи, то есть той температуры, которую она способна обеспечить.

Если используется паяльная лампа или газовая горелка, то они нагревают алюминий сверху. Правда, печь при этом все равно складывается из кирпичей колодцем без связующего раствора, внутри которого будут прогорать угли для нагревания емкости снизу и поддержания ее в нагретом состоянии.

Примерно так же выглядит конструкция печи, если тигель прогревается снизу с помощью обычных дров и фена для сушки волос. Только в этом случае дрова укладываются в кирпичном колодце не на дно, а на решетку, расположенную на первом ряду кирпичей, а в этом ряду оставляется отверстие для металлической трубы, надетой на горловину фена и закрепленной на ней изолентой. Тиглем в этом случае служит консервная банка, естественно, не алюминиевая, в которой на небольшом расстоянии от верха проделываются диаметрально противоположные сквозные отверстия. В эти отверстия продевается стальной прут, за который банка должна подвешиваться в печи. Фен нужен для нагнетания горячего воздуха в пространство между кирпичами и тиглем. Иногда вместо кирпичей используют металлическую бочку.

Если плавка должна происходить достаточно часто, то можно своими руками изготовить муфельную печь с вертикальной загрузкой тигля или купить готовую.

Плавка с помощью паяльной лампы

Плавка алюминия в домашних условиях паяльной лампой должна происходить не в помещении. Кроме сырья, паяльной лампы, тиглей и кирпичей, нужно подготовить дрова, пассатижи и стальной прут.

Итак, из кирпичей изготовлен небольшой колодец так, чтобы сверху можно было установить ковш с алюминием и стальной небольшой лист. В колодце разжигается костер, который должен немного прогореть, чтобы образовались угли. Дальше и происходит, собственно, плавка алюминия в домашних условиях. Пошаговая инструкция процесса:

- На кирпичи устанавливается емкость с сырьем. Ее нужно греть примерно 15 минут.

- После этого на полную мощность включается горелка паяльной лампы и алюминий прогревается сверху.

- В течение нескольких секунд начинается процесс, но для того чтобы прогрев был равномерным, металл в емкости нужно аккуратно перемешивать стальным прутом, придерживая ее пассатижами (не забыв при этом надеть рукавицы). Можно обойтись и без прута, периодически встряхивая ковш с помощью тех же плоскогубцев, но очень осторожно.

- Когда жидкость становится однородной, нужно пассатижами взять емкость и вылить содержимое на прокаленный стальной лист таким образом, чтобы вся образовавшаяся окалина осталась в ковше, а на лист для застывания попал только чистый металл.

Так обычно из вторичного сырья получают чистый алюминий, если с его помощью нужно запаять алюминиевые детали.

Плавка на дровах или газе

Плавка алюминия в домашних условиях на дровах происходит в легких разборных печах. Минусом такого способа является неконтролируемость процесса. Увеличить или уменьшить температуру нагрева невозможно. Вмешаться в процесс возможно, только сняв емкость с алюминием с огня.

Плавка алюминия в домашних условиях на газу - это единственно возможный вариант для квартиры. Греть емкость нужно долго, периодически сливая расплавленный металл. В таком случае отливка выполняется слоями. Для работы понадобятся две металлические емкости таких диаметров, чтобы одна надевалась на другую. Меньшая служит тиглем. Она с ломом, например нарезанной алюминиевой проволокой, ставится на конфорку, с которой нужно снять рассекатель пламени, бытовой газовой плиты. Над большей емкостью придется предварительно поработать. В ее днище выполняются около десятка небольших отверстий. В два или три из них вкручиваются болты, которые исполняют роль рукояток, за которые пассатижами раскаленную емкость можно поднять.

Эта емкость кверху дном надевается на тигель. Такая конструкция и позволяет прогревать алюминий. Периодически верхнюю емкость нужно снимать и металлическим прутом или ножом перемешивать лом. Перед тем как слить расплавленный металл, с его поверхности нужно снять шлак.

Плавка алюминия в муфельной печи

Муфельная печь – это уже достаточно серьезное оборудование для получения качественного расплавленного металла. Поэтому при плавке используют флюс для очистки алюминия от примесей. И это уже почти производственный процесс, а не плавка алюминия в домашних условиях. Пошаговая инструкция включает еще и несколько пунктов по подготовке сырья:

Сначала в тигле расплавляется флюс, которого нужно взять в количестве от 2 до 5 % от веса алюминия, а затем в него добавляется лом.
Насколько флюс активен, можно определить по поверхности расплава – она должна быть зеркальной. Если это не так, в расплав добавляется еще немного флюса, затем нужно будет добавить его перед окончанием плавки, чтобы шлак было легче удалять с поверхности металла стальной ложкой.
Плавку нужно вести примерно при 700-750 °С. Это температура красного свечения.
В процессе плавки может потребоваться добавлять сырье в тигель, так как расплавленный металл сильно уменьшается в объеме.
Рафинирующий флюс добавляют при необходимости в конце плавки в количестве 0,25 % от веса расплавленного металла. Выдерживание такой пропорции в домашних условиях – задача непростая. После добавления флюса расплав нужно перемешать ложкой, дать постоять около 5 минут, затем снять шлак.
Когда в результате нагрева алюминий превратился в однородную блестящую каплю, тигель нужно еще некоторое время подержать в печи, чтобы металл стал более текучим.
Затем алюминий из тигля через носик (в этот момент становится понятно, зачем нужен именно такой ковш) заливается тонкой непрерывной струйкой в форму.
После полного остывания форма аккуратно разделяется на половинки, из нее извлекается готовая деталь, которую еще нужно окончательно обработать: просверлить отверстия, если нужно, зачистить и наждачной бумагой отшлифовать поверхность. Вот и все. Процесс завершен.

Так что не стоит заранее пугаться, если предстоит в домашних условиях расплавить алюминиевый лом, чтобы получить чистый металл или изготовить деталь взамен поломавшейся. Серьезные профессиональные навыки для организации такого литейного производства совсем не нужны. Желание и умелые руки обычного мастера-любителя способны творить чудеса.

businessman.ru

Жидкий алюминий - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Жидкий алюминий

Cтраница 1

Жидкий алюминий в ковше доставляют краном к разливочному станку и отливают в чушки. [1]

Жидкий алюминий из металлопровода опускается в тигель. Форму раскрывают и из нее извлекают залитый ротор. Структура металла отливки при этом способе получается плотной; а качество отливки - высоким. [3]

Жидкий алюминий не разъедает поверхность графита до температуры 1200 С, умеренное разъедание отмечается в интервале температур 1700 - 1800 С. [4]

Жидкий алюминий 7 ( см. рис. 16) постепенно собирается под слоем криолита 6 на подине ванны, откуда его выбирают сифоном через каждые трое-четверо суток работы ванны. [5]

Жидкий алюминий 7 ( см. рис. 16) постепенно собирается подслоем криолита 6 на подине ванны, откуда его выбирают сифоном через каждые трое-четверо суток работы ванны. [6]

Жидкий алюминий протекает через установленный в печи тигель, внутри которого имеется перегородка. Аргон вводят в расплав через трубку. Для лучшего распределения инертного газа на конце трубки предусмотрено разветвление, состоящее из пучка трубок малого сечения. [8]

Жидкий алюминий из металлопровода опускается в тигель. Форму раскрывают и из нее извлекают залитый ротор. Структура металла отливки при этом способе получается плотной, а качество отливки - высоким. [9]

Жидкий алюминий в одном объеме может растворить до 600 объемов водорода. Но при затвердевании растворимость быстро снижается, водород бурно выделяется из расплава, в сварном шве образуются поры. Поэтому перед сваркой необходимо тщательно готовить все сварочные материалы и поверхность свариваемых деталей, не допуская попадания влаги - главного поставщика водорода в зону сварки. Влага, разлагаясь, может также увеличить окисление металла в сварочной ванне. При сварке желательно понижать скорость охлаждения жидкого металла, чтобы больше выделяющегося из металла водорода успело выйти на поверхность сварочной ванны. Однако нагрев может снизить механические свойства сварного соединения. [10]

Жидкий алюминий извлекают из электролизера с помощью вакуум-ковшей, футерованных плотными шамотными или высокоглиноземистыми огнеупорами. Отражательные печи предназначены для дополнительной очистки металла от неметаллических примесей за счет длительного отстаивания и для усреднения состава металла путем смешения алюминия из различных ванн. [12]

Затем жидкий алюминий выдерживают в ковше или электропечи в течение 30 - 45 мин при температуре 690 - 730 С для всплывания неметаллических включений и выделения газов из металла. [13]

Если жидкий алюминий распылить, получатся более или менее округлые частицы, сплошь покрытые тонкими пленками окиси. Эти частицы ( они называются пульвери-затом) размалывают в шаровых мельницах. Получаются тончайшие лепешки толщиной 0 1 мкм. Если такую пудру предварительно не окислить, то при соприкосновении с воздухом она мгновенно взорвется - произойдет бурное окисление. Поэтому в мельницах создают инертную атмосферу с регулируемым содержанием кислорода, и процесс окисления пудри идет постепенно. [14]

Если жидкий алюминий распылить, получатся более или менее округлые частицы, сплошь покрытые тонкими пленками окиси. Эти частицы ( они называются нульвери-затом) размалывают в шаровых мельницах. Получаются тончайшие лепешки толщиной 0 1 микрона. Если такую пудру предварительно не окислить, то при соприкосновении с воздухом она мгновенно взорвется - произойдет бурное окисление. Поэтому в мельницах создают инертную атмосферу с регулируемым содержанием кислорода, и процесс окисления пудры идет постепенно. [15]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

Плавление алюминия: физические принципы

Каждое производство алюминиевых прессованных профилей обычно имеет свой участок или цех по переплавке собственных технологических отходов, а также подходящего покупного алюминиевого лома. Полученный алюминиевый расплав разливается затем в слитки-столбы для прессования (см. подробнее здесь). Типичными плавильными печами для такого производства являются газовые отражательные печи с прямой загрузкой шихты, стационарные или наклоняемые (рисунок 1).

Рисунок 1 – Типичная отражательная печь для плавления алюминия [1].

Ниже рассмотрены основные физические принципы, закономерности и явления, которые нужно учитывать при работе с такими печами.

Четыре механизма передачи тепла

В плавильных печах с прямым нагревом, таких как отражательные печи, источником тепла является одно или несколько газовых горелок. В такой плавильной печи главными механизмами передачи тепла к алюминиевой шихте являются [2]:

Тепловое излучение от футеровки (свода и стен)
Тепловое излучение от объема газообразных продуктов сгорания над металлом
Прямое тепловое излучение от пламени факела горелки к металлу
Конвективная передача тепла от горячих газов, которые проходят вдоль поверхности металла.

Для отражательных печей излучение от футеровки обычно считается основным источником тепла для плавления алюминиевой шихты. Однако на некоторых этапах плавильного цикла этот механизм передачи тепла шихте может быть весьма незначительным [1, 2]. Эффективная работа любой плавильной печи требует максимального использования всех механизмов передачи тепла за счет их оптимизации на различных этапах цикла плавления.

Теплопроводность алюминия: твердого и жидкого

В твердом состоянии алюминий является очень хорошим проводником тепловой энергии. По этой причине печи с прямой загрузкой в начале цикла плавления могут передавать загружаемой шихте тепло с очень высокой скоростью.

В жидком состоянии теплопроводность алюминия падает примерно наполовину от ее величины в твердом состоянии (рисунок 2). Это свойство жидкого алюминия может значительно снижать эффективность плавильной печи при загрузке шихты непосредственно в расплав. Чтобы избежать этого, типичные отражательные печи имеют наклонный вход (см. рисунок 1). На этом наклонном входе происходит предварительное высушивание шихты, а также может происходить ее нагрев вплоть до температуры плавления.

Рисунок 2 – Коэффициент теплопроводности алюминия и сплава 6061в зависимости от температуры [2]

Тепло для плавления шихты

На рисунке 3 показано количество тепла, которое требуется для расплавления и доведения до температуры разливки одного килограмма алюминия. Девяносто три процента из этого тепла поглощается алюминием, пока он находится в твердом состоянии. Поэтому эффективность плавильной печи с прямым нагревом зависит от того, как много тепла успевает поглотить твердая шихта до погружения ее еще не расплавленной части ниже поверхности расплава [1].

Рисунок 3 – Удельное тепло для плавления алюминия инагрева его до температуры разливки [2]

Цикл плавления отражательной печи

Изменение температурных параметров и потребляемой мощности горелок в отражательной плавильной печи с прямой загрузкой показаны на рисунке 4.

Рисунок 4 – Изменение температурных параметров ипотребляемой мощности горелок в цикле плавления отражательной печи [1]

В начале цикла плавления холодный металл загружается в горячую печь. В результате этого температура футеровки значительно снижается. Твердый металл, который загружен в печь, очень быстро поглощает тепло от газового потока продуктов сгорания. Поток горячих газов во многих случаях ударяет непосредственно в алюминиевую шихту (рисунок 5). На этом этапе общая площадь поверхности шихты очень большая и поэтому происходит эффективная передача тепла от горячих газов продуктов сгорания к шихте. По этой причине отходящие газы печи имеют относительно низкую температуру (см. рисунок 4).

Рисунок 5 – Прохождение горячего потока продуктов сгорания горелкичерез алюминиевую шихту: а) полное; б) частичное [2]

По мере нагрева твердой шиты интенсивность ее теплообмена с горячими газами продуктов сгорания снижается. Потребляемая мощность горелок также снижается. Шихта начинает плавиться и принимать плоскую форму (рисунок 6). На этой стадии плавильного цикла температура выходящих из печи газов резко возрастает из-за снижения перепада температуры между горячими газами и металлом, а также уменьшения площади контакта их взаимодействия.

Рисунок 6 – Воздействие горячих газов горелки на плоский расплав в печи [2]

Твердая шихта в расплаве

Алюминий в твердом состоянии имеет более высокую плотность, чем в жидком (рисунок 7). Поэтому обычно твердая шихта легко погружается на дно ванны расплавленного алюминия. Если поверхность шихты, например, алюминиевой стружки, слишком велика по сравнению с ее массой, то она может плавать на поверхности расплава за счет поверхностного натяжения.

Рисунок 7 – Зависимость плотности чистого алюминия от температуры [3]:а – твердый алюминий, б – жидкий алюминий

Как только твердая шихта погружается в жидкий алюминий, ее теплообмен с печью ограничивается теплопроводностью металла, в котором она находится. Основным механизмом передачи тепла к плоской поверхности расплава является передача тепла излучением от футеровки, пламени и продуктов сгорания. Поэтому важно, чтобы на этом этапе работы печи, она имела максимально высокую рабочую температуру.

Окисление жидкого алюминия

Может показаться, что на этом этапе самым эффективным путем для завершения цикла плавления является увеличение температуры расплава. Но, к сожалению, алюминий в жидком состоянии проявляет слишком высокую химическую активность.

На рисунке 8 показано влияние повышения температуры алюминиевого расплава на образование шлака (Al2O3). Когда температура алюминия превышает 760 ºС, скорость образования шлака резко возрастает. Чем больше шлака образуется, тем больше металла безвозвратно теряется.

Для образования шлака кроме высокой температуры обязательным является присутствие в контакте с металлом кислорода. Основными источниками кислорода в объеме печи являются воздух, который проникает снаружи, и воздух, который не успел сгореть в горелке. Хорошая горелка должна работать без подачи избыточного воздуха в объем печи.

Рисунок 8 – Зависимость скорости окисления алюминия от температуры [2]

Влияние толщины шлака

Тонкий слой шлака является даже полезным, так как он снижает отражательные свойства алюминиевого расплава. Это способствует лучшему поглощению теплового излучения от футеровки, пламени и газовых продуктов сгорания. Если же слой шлака становится слишком толстым, то он действует как теплоизолятор. В этом случае, чтобы передавать тепло внутрь расплава нужно еще более повышать температуру на его поверхности.

Глубина расплава в печи

Плотность жидкого алюминия с повышением температуры не значительно, но снижается (см. рисунок 7). Это означает, что при нагреве расплава сверху, его нижние слои будут всегда «тяжелее» верхних. Расплав будет находиться в состоянии гидростатического равновесия и без внешнего воздействия никакого внутреннего движения в нем происходить не будет. Тепло для нагрева нижних слоев расплава может передаваться только от верхнего горячего слоя за счет механизма теплопроводности [1]. Поэтому, чем глубже ванна с жидким алюминием, в которую погружена твердая шихта, тем труднее доставить к ней необходимую для расплавления тепловую энергию.

В общем случае более глубокие печи требуют больше энергии для своей работы и имеют более высокий угар. Считается, что для отражательных печей плавления алюминия оптимальной глубиной расплава является 500-600 мм. Но и в этом случае разность температуры между верхом и низом расплава составляет 23-25 ºС [1].

Перемешивание расплава

Чтобы повысить скорость нагрева расплава применяют различные методы его перемешивания. Чаще всего это выполняется с помощью механических инструментов, таких как ручные скребки или большие скребки, установленные на автопогрузчике. Однако уже через несколько минут после окончания этой операции, ванна расплава снова возвращается к прежнему устойчивому состоянию [1]. Кроме того, для такого перемешивания нужно открывать загрузочное окно печи, что приводит к дополнительному образованию шлака. Поэтому на больших печах и крупных производствах применяют сложные системы перемешивания расплава с помощью различных помп – центробежных, электромагнитных и других, которые могут перемешивать расплав в непрерывном режиме.

Источники:

Handbook of Aluminium Recycling / Сh. Schmitz, 2006
Direct Charged Melters / Donald F. Whipple – Bloomengineering, 2004
Handbook of Aluminium: Vol. 1 / ed. Toten@McKenzie, 2003

aluminium-guide.ru

Жидкий алюминий - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Жидкий алюминий

Cтраница 2

Растекание жидкого алюминия на поверхности меди определяет процесс сварки плавлением алюминия с медью. Система алюминий - медь активно взаимодействует и должна хорошо смачиваться. Краевой угол расплава алюминия на меди резко уменьшается по истечении 5 мин контакта, а затем остается практически постоянным. При температуре 900 С краевой угол снижается с 60 до 12, а работа адгезии, первоначально равная 1000 эрг / см2, в дальнейшем растет. [16]

Отстаивание жидкого алюминия в ковше или электропечи в течение 30 - 45 мин при температуре 690 - 730 С способствует всплыванию неметаллических включений и выделению газов из металла. Алюминий отливают в слитки и направляют потребителям. [18]

Отстаивание жидкого алюминия в ковше или электрической печи при 690 - 730 С в течение 30 - 45 мин также способствует всплыванию неметаллических включений и газов из металла. После рафинирования хлором и отстаивания получается так называемый первичный алюминий, содержащий 99 50 - 99 85 % алюминия. [19]

Теплоемкость жидкого алюминия согласно работе [29] равна Ср 7 59 кал / моль. [20]

При распылении жидкого алюминия ультразвуком частицы измельчаются до 1 мкм. [24]

Давление пара жидкого алюминия при 1203 было определено также [384] эффузионным методом Кнудсена по потере веса керамического тигля с алюминием. Так как в работе не приводится площадь сечения эф-фузионной камеры и, следовательно, нельзя сделать вывод о степени насыщения пара в камере, полученный результат ненадежен. [25]

Температура кипения жидкого алюминия составляет 2740 К. [26]

Удельное электросопротивление жидкого алюминия при температуре электролиза в 15 000 раз меньше удельного электросопротивления промышленного электролита, и поэтому в электрическом балансе не учитывается. [27]

Температура кипения жидкого алюминия составляет 2740 К-Теплота испарения при температуре кипения равна 291400 16700 дж / г-атом. [28]

Удельное сопротивление жидкого алюминия при температурах 950 - 1000 С равно 3 - Ю 5 Ом-см, что составляет величину в 15 000 раз меньшую, чем удельное сопротивление промышленного электролита. [29]

Разложением в жидком алюминии гидридов титана или циркония или иными способами в небольших масштабах производят пеноалюминий. [30]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

Жидкий алюминий - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Жидкий алюминий

Cтраница 4

Предельная растворимость углерода в жидком алюминии составляет около 0 1 ат. Поскольку содержание карбида алюминия в композиционном материале является чрезвычайно важной характеристикой, определяющей качество получаемой композиции, разработаны химические методы определения содержания этой фазы в материале. [46]

По его методу из печи жидкий алюминий вытекает тонкой струей ( диаметром 5 - 9 мм) и резко охлаждается водой, а затем вытягивается с помощью роликов. Образующаяся окисная пленка и поверхностное натяжение препятствуют обрыву нити. [47]

Применение алиТирования методом погружения в жидкий алюминий, а также покрытие поверхности AI203, смешанным с жидким металлом, оказывает положительное влияние на сопротивление термической усталости - снижение интенсивности образования сетки поверхностных трещин. [48]

Собственно катодом и является поверхность жидкого алюминия. [50]

Положение главного максимума на рентгенограмме жидкого алюминия вблизи точки плавления ( 700 С) совпадает с расстоянием между соседними атомами в кристаллах. Алюминий кристаллизуется с образованием гранецентрированной кубической решетки. В расплаве фрагменты ГЦК структуры сохраняются. Рост давления сопровождается увеличением температуры плавления алюминия. В кристаллах алюминия на один атом приходится 2 электрона проводимости. Плавление не сопровождается существенным изменением концентрации этих электронов. [51]

Теплообмен при движении в трубах жидкого алюминия может быть рассчитан по уравнениям, справедливым для расчета теплообмена других жидкометаллических теплоносителей. [52]

Непрерывное литье слитков с применением жидкого алюминия и лигатур / / Цв. [53]

Несмотря на отсутствие смачивания углерода жидким алюминием, были предприняты исследования именно в этом направлении. Первоначально работы велись с углеродным волокном Торыел-25. Отжиг этих волокон в инертной атмосфере при температуре выше 650 С приводит к резкому падению их прочности. [54]

Технология получения САПа вкратце такова: жидкий алюминий распыляется, а затем измельчается в шаровых мельницах, при этом образуются пластинки алюминия, толщина которых менее 1 мк. Подобная алюминиевая пудра взрывается при соприкосновении с воздухом. По внешнему виду они не отличаются от обычных алюминиевых сплавов. [55]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru