铝型添加剂替代熔剂型添加剂实验总结

铝型添加剂替代熔剂型添加剂实验总结

赵成龙、王海彬、吕健男

东北轻合金有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150060

摘要：为了减少环境污染，防止盐类添加剂产生有害物质，保护职工身心健康，用无盐类的铝型添加剂代替熔剂型添加剂，从产生烟雾、造渣、实收率等方面分析使用铝型添加剂的可行性，并切取铸锭试片进行分析，试验结果表明使用铝型添加剂的铸锭无论低倍、高倍还是成分偏析都符合要求，并最终确定使用添加剂的厂家，最后计算出全年产生的经济效益。

关键词：铝型Mn剂；铝型Cr剂；实收率；环保。

1前言

铝合金合金化的方式一般有以下几种：以中间合金方式加入，以纯金属形式加入，以添加剂形式加入。添加剂又分为铝型添加剂和熔剂型添加剂（也称盐类添加剂），熔铸厂现使用的盐类添加剂一般是Mn添加剂、Fe添加剂及Cr添加剂，Mn、Fe添加剂被大量使用到3XXX系、6XXX合金中，Cr添加剂一般使用到5XXX系、7XXX合金普通制品中，这些制品占熔铸厂总投料量的50%以上。所以优化添加剂的使用、提高其实收率、减少环境污染是熔铸厂在新形势下一项重要举措。

近年来安全环保对企业要求越来越高，减少环境污染、降低成本是企业的重中之重，为了减少添加剂对环境的污染且降低成本，熔铸厂欲使用铝型添加剂替代熔剂型添加剂使用到普通制品中，因铝型添加剂具有以下优势：

1）纯净；2）环保；3）少渣；4）健康；5）实收率相同。

基于以上原因，本次攻关势在必行。

2 试验过程

2.1 试验的铝型添加剂

2.1.1 铝型Mn剂

本次使用的是东盛公司生产的铝型Mn剂，其来料成分与我公司化验成分相符，

可以使用。

本次试验的合金是北线生产的3003合金。

2.1.2铝型Cr剂

本次使用的是东盛和四通生产的铝型Cr剂，其来料成分与我公司化验成分相符

，可以使用

本次试验使用的哈尔滨东盛的铝型Cr剂和河北四通铝型Cr剂，其含量均为80%，试验的合金是北线生产的5052合金。

2.2工艺流程

配料→熔炼→精炼、静置→铸造→机加。

2.2.1 配料工艺

3003合金：Mn按1.16%计算，其余工艺符合熔铸厂YG101-01-2017《铝合金配料及备料工艺操作规程》。

5052合金：Cr按0.25%计算，其余工艺符合熔铸厂YG101-01-2017《铝合金配料及备料工艺操作规程》。

2.2.2 熔炼工艺

3003合金：熔体740℃以上加入铝型Mn剂，搅拌3-5分钟，保温时间不少于30分钟，然后取样分析。

5052合金：熔体740℃以上加入铝型Cr剂，搅拌3-5分钟，保温时间不少于30分钟，然后取样分析。

2.2.3 铸造工艺

3003合金：走在线净化装置，双级30+50ppi过滤，每根铸锭双点Al-Ti-0.2B丝260mm/min，挡板前温度700℃-720℃

5052合金：走在线净化装置，双级30+50ppi过滤，每根铸锭双点Al-Ti-0.2B丝235mm/min,挡板前温度700℃-715℃。

3试验结果

3.1 铝型添加剂与熔剂型添加剂外观对比

从外观看两种添加剂，铝型添加剂密度大有金属光泽，这与其成分有关，铝型添加剂的成分只有基体和铝粉组成，熔剂型添加剂有盐类和助熔剂，相对杂质较多，搬运过程易碎，影响实收率，而铝型添加剂相对纯净，易搬运，更适合大生产使用。

3.2 造渣、出烟情况

铝型添加剂投入到铝液中后均有不同程度的出烟、造渣情况，与熔剂型添加剂相比略有减少。

3.3实收率统计

2020年4月末，在3003合金中试验东盛生产的3t铝型Mn剂（20310197-201、20320158-161）共9炉，熔炼工艺为：740℃以上加入Mn剂，然后搅拌3-5min，保温时间不少于30min，取样分析。加入铝型Mn剂过程与熔剂型Mn剂无异，本次试验的铝型Mn剂平均实收率为100.5%，达到了预期效果。为了验证东盛铝型Mn剂实收率，7月又购进5t铝型Mn剂使用到3003合金中实收率达98.9%。

2020年6月，在5052合金中试验东盛生产的3t铝型Cr剂（20330277-286,20340440-446,20330302-314,20340463-467,20350362-365熔次）共39炉，熔炼工艺为：740℃以上加入Mn剂，然后搅拌3-5min，保温时间不少于30min，取样分析，统计其实收率为85.6%，小于90%，实收效果不理想。

因使用东盛生产铝型Cr剂平均实收率小于90%，没有达到预期效果，所以7月又购进四通生产的铝型Cr剂1吨继续试验（20350430-435熔次），其实收率达到93.6%，为了验证四通铝型Cr剂的实收效果，后续又购进1吨，统计其实收率为91.2%，符合预期效果。

各添加剂实收率见表。

各厂家添加剂实收率

通过上表可以看出，东盛生产的铝型Mn剂实收率高达100.5%，与熔剂型Mn剂实收相差无几，并高于90%的预期效果；而东盛生产的铝型Cr剂其实收率为85.6%，比预期略低；四通生产铝型Cr剂其实收率为93.6%，达到预期效果。

3.4铸锭表面质量

使用铝型添加剂生产的3003合金与5052合金铸锭无裂纹、夹渣、拉裂等冶金缺陷，与熔剂型添加剂生产的铸锭无异。

4分析与讨论

4.1 不同添加剂化学成分

熔剂型添加剂的成分一般由金属（Mn粉或金属Cr）、氟铝酸钾、氟硅酸钾和少量铝粉组成，铝型添加剂的成分只有金属（金属Mn或Cr）和纯铝，成分相对简单，无杂质，熔剂型添加剂成分复杂，杂质较多，尤其有氟铝酸钾和氟硅酸钾这些盐类，盐类的加入对铝合金熔体产生恶化作用，另外含氟类的盐对环境污染较大，使用熔剂型添加剂扒出的渣子遇水蒸气产生刺激性气体，该气体影响环境和职工的身心健康，因此与熔剂型添加剂相比，铝型添加剂具有以下优点：

1. 纯净，因为采用的是99.7%的纯铝和99.8%的纯锰，其他元素微量，减少了增加杂质的风险；

2）环保，熔炼时相比于熔剂型添加剂，铝型添加剂不会产生较大的烟雾，减少对大气环境的污染；

3）少渣，相比熔剂型添加剂在熔炼时会产生较少的渣，从而减少扒渣的工作量，同时减少夹渣的可能性。

4）健康，由于配方中没有助熔剂成分，不会释放出对人体有害的化学成分，对熔炼车间的人员来说更健康。

5）实收率相同。

4.2添加剂实收率与熔铸时间的关系

熔体720℃时添加剂的实收率与熔铸时间的关系曲线，随着熔炼时间的延长，其实收率明显提高，当熔炼时间超过 16 min 后，实收率达到 92% 以上，并且此时熔炼时间的延长对实收率的影响不明显，通常，使用添加剂的熔铸时间超过 30 min，这样其实收率可以得到最大化，所以可以看出我们制定的保温方案可行。

5结论

（1）东盛铝型Mn剂实收率达到100.5%，大于90%；东盛铝型Cr剂实收率为85.6%，实收率偏低；四通铝型Cr剂实收率93.6%，大于90%；

（2）使用铝型添加剂生产3003、5052铸锭无拉裂、夹渣等冶金缺陷，成分偏析满足标准要求，高倍组织符合结晶规律；

（3）使用铝型添加剂的熔炼工艺：740℃以上加入铝型添加剂，然后搅拌3-5min，保温时间不少于30min，取样分析，这样铝型添加剂的实收率可超过90%；

（4）从实收率角度考虑，使用东盛生产的铝型Mn剂和四通生产的铝型Cr剂可满足现场使用要求，实收率均高于90%。

6 社会效益

近年来，随着节能环保意识的增强，尽可能大的降低污染是我们一直的目标。熔铸厂的环境效益只能通过实施管理技术措施达到减少污染物排放，本次攻关减少因熔剂型添加剂的使用而产生的烟尘，保证了员工的身心健康，净化了公司环境，因此使用铝型添加剂代替熔剂型添加剂意义深远。