應(yīng)用案例:電磁攪拌技術(shù)在鋁加工業(yè)中的用途

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:

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      

根據(jù)作用的工藝類型，目前的攪拌器可分別成三種類型，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，由于航空航天、汽車、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，在發(fā)達(dá)國家的工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛。但是，任何合金鑄件的生產(chǎn)過程，是從合金的熔煉開始的，包括造型，澆注，凝固過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，在不打開爐門的條件下攪拌，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渲罹?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高純鋁的有無電磁攪拌的宏觀組織，溶液的取樣部位均在鑄軋區(qū)，沒有電磁攪拌的晶粒粗大，幾乎全部是柱狀晶，平均晶粒書數(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，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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