涉及冶金、铸造行业安全规范及注意事项

1、涉及冶金、铸造行业安全规范及注意事项安全技术 工作场地应保持干燥，不允许有积水或积油。 工作开始前，操作者应按规定穿戴好防护用品，并检查设备的线路 或管道等，发现故障，应先行排除。 坩埚在使用前应进行认真细致检查，若发现有裂纹、严重氧化皮或 严重“涨肚”，应停止使用。 电路的通电和断电应有指示灯显示。吊出坩埚时应先断电。 点燃煤气炉或天然气炉时，应先开气阀送气后点火 ; 停炉时，应先关 闭气阀。 采用六氯乙烷精炼时，应先开动抽风机。 加料时应注意使炉料在开始熔化时能自行下降， 不得有 “搭桥 ”现象。 禁止使用未经预热的熔炼工具与合金液接触 ; 禁止将未经预热的冷 料加到合金液内 ;禁止将合金

2、液倒在冷锭模或水泥地面及金属地板上。浇注安全1 工作场地应平坦、整洁，道路畅通，场地上不得有积水，车间应有 良好的通风措施。2 搬运金属型、浇注和取出铸件都应细心操作，防止碰伤和烫伤。3 浇包中铝液不宜太满。4 金属液溢出型外时，应放干砂，以防爆炸伤人。铝锭铸造工艺技术流程、注意事项及管理铝电解槽中生产出的原铝，在质量上相差较大。另外，还含有一些金 属杂质，气体和非金属固态夹杂物。铝锭铸造的任务是提高低品位铝 液的利用率，并尽可能除去其中的杂质。原铝中的杂质可分为以下三 类：第一类是金属元素，如铁、硅、铜、钙、镁、钛、钒、硼、镍、 锌、镓、锡、铅、磷等，其中主要元素是铁和硅 ;第二类是非金屑固

3、态 夹杂物，AI2O3, AIN和 AI4C3第三类是气体，H2, CO2 CO, CH4,N2,其中主要的是H2。在660C下，100g铝液中大约溶解0.2cm3的氢 气。气体在铝液中的溶解度随温度升高而增加。 从电解槽吸出的铝液, 都要经过净化处理, 清除掉一部分杂质, 然后铸成商品铝锭 (99.85%A1)。 含99.996%AI纯铝(铝丝© 2mm硬拔者)，电阻率为2.668 X18Q。 纯铝中如有杂质元素， 则电阻率增大。 .影响最大者为铬、 钒、锰、锂、 钛。影响较小者为铟、铅、锌、镉、锡、铍、铁。1. 铝中杂质元素的平衡用拜耳法从铝土矿生产出的工业氧化铝中,杂质的含量相

4、对于原料铝 土矿来说大为减少。除了从碱液中带来的碱以外,杂质元素的分析值 总量通常少于1%。其中主要杂质是SiO2和Fe2O3除了氧化铝给电解 槽带来杂质外,炭阳极和熔剂冰晶石也带来不少杂质。炭阳极带来的 杂质主要是铁和硅,冰晶石也是这样。 如果原料的杂质元素全部析出在原铝里, 则所得铝的品位只有 99.7%AI。 然而，实际生产出来的铝却具有较高的品位 99.8%A。这种差别主要是由于杂质元素的蒸发造成的。铁、钛、磷、锌和镓从氧化铝来的占多 数，而硅和钒则从炭阳极来的占多数。从熔剂来的杂质元素，以磷为 多，约占磷总量的 20%，其余硅、铁，钛和钒都很少。 平衡表的支出，硅和铁都超过了从原料带

5、来的数量，其中硅超过 60% 左右，铁超过 37%左右。电解槽的内衬材料，例如高灰分的槽底炭块 和炭糊以及耐火材料，是这些杂质元素的另一个重要来源。此外，由 于操作工具和阴极钢棒遭受侵蚀， 使铁也进入了平衡。 其余几种元素， 收支接近平衡。支出分配在原铝和废气中的杂质元素量是不一样的。蒸发量最大的是 磷，占收入总量的 72%，钒占 64.4%，铁占 62.4%，钛占 57.7%，镓占 49.6%，锌占 19.7%。最小的是硅，仅占收入总量的 13.3%。之所以如 此，原因是： 硅和锌在电解质里以比较难蒸发甚至不蒸发的化合物形态存在，倒如SiO2, ZnO或ZnF2硅和锌明显地积累在铝液里。铝液

6、被硅和锌污 染的程度，主要是由物料平衡中供入的硅化合物和锌化合物总量来决 定的。在这种情形下，槽罩的收集效率无关紧要。 铁、镓、钛和镍至少部分地以挥发性化合物的形态存在于体系中。 这些化合物大概是在进入电解质之后才生成的。可能的化合物是Fe(CO)5 Ni(CO)4, TiF3, TiF4和GaF3等。如果槽罩的收集效率提高， 则会在一定程度上影响铝的质量。 钒和磷只以挥发性化合物形态存在。可能的化合物，首先是氟化物 (VF3和PF3和五氧化二磷(P2O5)。由于电解质中磷含量升高会影响电 流效率，而铝中钒量增多则会减小铝的导电性能，所以可以预料到提 高槽罩的收集效率会对原铝质量以及最佳生产效

7、果方面带来损害。2. 铝锭的分类 铝锭按成分不同分重熔用铝锭、高纯铝锭和铝合金锭三种：按形状和 尺寸又可分为条锭、圆锭、板锭、 T 形锭等几种，下面是几种常见的铝 锭;重熔用铝锭-15kg, 20kg( < 99.80%AI)T 形铝锭-500kg, 1000kg( < 99.80%：l)高纯铝锭-I0kg, 15kg(99.90%99.999%AI铝合金锭-10kg, 15kg(AI-S,Al-Cu, Al-Mg);板锭-5001000kg制板用);圆锭-3060kg(拉丝用)。3. 铝锭铸造工艺流程 出铝-扒渣-检斤-配料-装炉-精练-浇铸-重熔用铝锭-成品检查-成品检斤- 入

8、库出铝 -扒渣-检斤-配料-装炉-精练-浇铸-合金锭-铸造合金锭 -成品检 查-成品检斤 -入库二、原铝净化从电解槽吸出的铝液中含有各种杂质,因此铸造之前需要进行净化。 工业上主要采用澄清、熔剂、气体等净化方法,也有的试用定向凝固 和过滤方法进行净化。1. 熔剂净化 熔剂净化是利用加入铝液中的熔剂形成大量的细微液滴,使铝液中的 氧化物被这些液滴湿润吸附和溶解,组成新的液滴升到表面,冷却后形成浮渣除去 净化用的熔剂选用熔点低、密度小，表面张力小、活性大、对氧化渣 有很强吸附能力的盐组成。使用时，先将小块熔剂装入铁笼里，再插 入混合炉底部来回搅动，至熔剂化完后取出铁笼，静止510min。捞出 表面

9、浮渣即可浇铸。根据需要也可将熔剂撤在表面上起覆盖作用。 2.气体净化 气体净化是一种主要的原铝净化法，所用气体是氯气、氮气或氯氮混 合气体。(1) 氯气净化。以前采用活性气体氯气作净化剂 (氯化法 )。在氯化法中，把氯气通入铝液内时生成很多异常细小的 AICI3,气泡，充分地混合在 铝液内。溶解在铝液中的氢，以及一些机械夹杂物便吸附在AICI3气泡上，随着AICI3气泡上升到铝液表面而排出。通入氯气时还能使某些比 铝更加负电性的元素氯化，如钙、钠、镁等均因通入氯气而生成相应 的氯化物，得以分离出来。 所以氯化法是一种非常有效的原铝净化法。 氯气用量为每吨铝500-700g。但因为氧气有毒而且比

10、较贵重，为了避 免空气被污染和降低铝锭生产的成本，故在现代铝工业上已逐渐废去 了氯化法改成惰性气体 -氮气净化法。(2) 氮气净化法。又称为无烟连续净化法，用氧化铝球(418mm)作过滤介 质。N2直接通入铝液内。铝液连续送入净化炉内，通过氧化铝球过滤 层，并受到氮气的冲洗，于是铝液中的非金属夹杂物以及溶解的氢得 以清除，然后连续排出，从而使细微的氮气泡均匀分布在受处理的铝 液内起到净化的作用。氮气对大气无污染，且净化处理量大，每分钟 可处理 200600kg 铝液，净化过程中造成的铝损失量相对减少，故现 在广泛应用。但它不象氯气那样能够清除铝液中的钙、钠、镁。(3) 混合气体净化法。采用氯气

11、和氮气的混合物来净化铝液，其作用是 一方面脱去氢气和分离氧化物， 另一方面清除铝中某些金属杂质 (如镁 )， 常用的组成是 90%氮气+10%氯气。也有采用 10%氯气 +10%二氧化碳 +80% 氮气。这样效果更好，二氧化碳能使氯气与氮气很好的扩散，可缩短 操作时间。三、铸锭工艺 现在铝锭铸造工艺一般采用浇铸工艺，就是把铝液直接浇到模子里， 待其冷却后取出。产品质量的好坏主要在这一步骤，而且整个铸造工艺，也是以这一过 程为主。铸造过程是一个由液态铝冷却、结晶成为固体铝锭的物理过 程。1. 连续浇铸 连续浇铸可分为混合炉浇铸和外铸两种方式。均使用连续铸造机。混 合炉浇铸是将铝液装入混合炉后，由

12、混合炉进行浇铸，主要用于生产 重熔用铝锭和铸造合金。外铸是由抬包直接向铸造机浇铸，主要是在 铸造设备不能满足生产， 或来料质量太差不能直接入炉的情况下使用。 由于无外加热源， 所以要求抬包具有一定的温度，一般夏季在 690740C，冬季在700760C，以保证铝锭获得较好的外观。混合炉浇铸，首先要经过配料，然后倒人混合炉中，搅拌均匀，再加 入熔剂进行精炼。浇铸合金锭必须澄清 30min 以上，澄清后扒渣即可 浇铸。浇铸时，混合炉的炉眼对准铸造机的第二、第三个铸模，这样 可保证液流发生变化和换模时有一定的机动性。炉眼和铸造机用流槽 联接，流槽短一些较好，这样可以减少铝的氧化，避免造成涡旋和飞 溅

13、，铸造机停用48h以上时，重新启动前，要将铸模预热 4h。铝液经 流槽流入铸模中，用铁铲将铝液表面的氧化膜除去，称为扒渣。流满 一模后，将流槽移向下一个铸模，铸造机是连续前进的。铸模依次前 进，铝液逐渐冷却，到达铸造机中部时铝液已经凝固成铝锭，由打印 机打上熔炼号。当铝锭到达铸造机顶端时，已经完全凝固成铝锭，此 时铸模翻转，铝锭脱模而出，落在自动接锭小车上，由堆垛机自动堆 垛、打捆即成为成品铝锭。铸造机由喷水冷却，但必须在铸造机开动 转满一圈后方可给水。 每吨铝液大约消耗 8-10t 水，夏季还需附吹风进 行表面冷却。铸锭属于平模浇铸，铝液的凝固方向是自下而上的，上 部中间最后凝固，留下一条沟

14、形缩陷。铝锭各部位的凝固时间和条件 不尽相同，因而其化学成分也将各异，但其整体上是符合标准的。 重熔用铝锭常见的缺陷有： 气孔。主要是由于浇铸温度过高，铝液 中含气较多，铝锭表面气孔 （针孔 ）多，表面发暗，严重时产生热裂纹。 夹渣。主要是由于一是打渣不净， 造成表面夹渣 ;二是铝液温度过低， 造成内部夹渣。 波纹和飞边。主要是操作不精细，铝锭做的太大， 或者是浇铸机运行不平稳造成。 裂纹。冷裂纹主要是浇铸温度过低，致使铝锭结晶不致密，造成疏松甚而裂纹。热裂纹则由浇铸温度偏高 引起。 成分偏析。主要是铸造合金时搅拌不均匀引起的。2. 竖式半连续铸造 竖式半连续铸造主要用于铝线锭、板锭以及供加工

15、型材用的各种变形 合金的生产。铝液经配料后倒入混合炉，由于电线的特殊要求，铸造 前需加入中间合盘 Al-B 脱出铝液中的钛、钒 （线锭）;板锭需加入 Al-Ti-B 合金（Ti5%B1%进行细化处理。使表面组织细密化。高镁合金加 2#精炼 剂，用量 5%，搅拌均匀，静置 30min 后扒去浮渣，即可浇铸。浇铸前 先将铸造机底盘升起，用压缩空气吹净底盘上的水分。再把底盘上升 入结晶器内，往结晶器内壁涂抹一层润滑油，向水套内放些冷却水， 将干燥预热过的分配盘、自动调节塞和流槽放好，使分配盘每个口位 于结晶器的中心。浇铸开始时，用手压住自动调节塞，堵住流嘴，切 开混合炉炉眼， 让铝液经流槽流入分配盘

16、， 待铝液在分配盘内达到 2/5 时，放开自动调节塞，使铝液流进结晶器中，铝液即在底盘上冷却。 当铝液在结晶器内达到 30mm 高时即可下降底盘，并开始送冷却水， 自动调节塞控制铝液均衡地流入结晶器中，并保持结晶器内的铝液高 度不变。对铝液表面的浮渣和氧化膜要及时清除。 铝锭长度约为 6m 时， 堵住炉眼，取走分配盘，待铝液全部凝固后停止送水，移走水套，用 单轨吊车将铸成的铝锭取出，在锯床上按要求的尺寸锯断，然后准备 下一次浇铸。浇铸时，混合炉中铝液温度保持在 69O7IOC，分配盘中的铝液温度保持在 685-690C ,铸造速度为19021Omm/min ,冷却水压为0.1470.196MP

17、a铸造速度与截面为正方形的线锭成比例关系：VD=K式中V为铸造速度，mm/min或m/h;D为锭截面边长，mm或 m;K 为常值，m2/h，般为 1.215竖式半连续铸造是顺序结晶法，铝液进入铸孔后，开始在底盘上及结 晶器内壁上结晶，由于中心与边部冷却条件不同，因此结晶形成中间 低、周边高的形式。底盘以不变速度下降。同时上部不断注入铝液， 这样在固体铝与液体铝之间有一个半凝固区 .由于铝液在冷凝时要收缩， 加上结晶器内壁有一层润滑油，随着底盘的下降，凝固的铝退出结晶 器，在结晶器下部还有一圈冷却水眼，冷却水可以喷到已脱出的铝锭 表面，为二次冷却，一直到整根线锭铸完为止。顺序结晶可以建立比较满意

18、的凝固条件，对于结晶的粒度、机械性能 和电导率都较有利。比种铸锭其高度方向上没有机械性能上的差别， 偏析也较小，冷却速度较快，可以获得很细的结晶组织。铝线锭表面应平整光滑，无夹渣、裂纹、气孔等，表面裂纹长度不大于1.5mm，表面的渣子和棱部皱纹裂痕深度不许超过 2mm，断面不应 有裂纹、气孔和夹渣，小于 lmm 的夹渣不多于 5处。铝线锭的缺陷主要有： 裂纹。产生的原因是铝液温度过高，速度过 快，增加了残余应力 ;铝液中含硅大于 0.8%，生成铝硅同熔体，再生成 一定的游离硅，增加了金属的热裂性：或冷却水量不足。在结晶器表 面粗糙或没有使用润滑油时， 锭的表面和角部也会产生裂纹。 夹渣。 铝线锭表面夹渣是由于铝液波动、铝液表面的氧化膜破裂、表面的浮 渣进入铸锭的侧面造成。有时润滑油也可带入一些夹渣。内部夹渣是 由于铝液温度过低、粘度较大、渣子不能及时浮起或浇铸时铝液面频 繁变动造成。 冷隔。形成冷隔主要是由于结晶器内铝液水平波动过 大，浇铸温度偏低，铸锭速度过慢或铸造机震动、下降不均而引起的 气孔。这里所说的气孔是指直径小于 1mm 的小气孔。其产生的原 因是浇铸温度过高，冷凝过快，使铝液中所含气体不能及时逸出，凝 固后聚集成小