Серия Flux

Правильный выбор и правильное применение продуктов серии Flux: рафинирующего флюса, обесшламливающего флюса, покрывающего флюса, флюса для удаления оксидов, флюса для литейного производства расплавленного алюминия, флюса для литья расплавленного алюминия и агента для дегазации расплавленного алюминия позволяет добиться заметного улучшения чистоты расплава, уменьшить пористость, связанную с водородом, минимизировать потери металла при окалинообразовании и поддерживать повторяемое качество литья в сочетании с правильным термическим контролем и техникой дегазации.

Фундаментальная химия и механизмы действия флюсов

Флюсы для расплавленного алюминия обычно выполняют одну из следующих химико-физических функций или их комбинацию:

• Способствуют удалению водорода, растворенного в расплаве, путем создания газовых участков с низким частичным давлением, которые способствуют переносу водорода от металла к пузырькам. Некоторые смеси солей реагируют при высокой температуре с выделением газов или образованием летучих галогенидов алюминия; водород диффундирует в пузырьки и выходит из ванны.

• Агломерируйте оксидные пленки и включения, чтобы их можно было снять или отделить, создавая более плотный слой окалины, который задерживает увлеченный металл и попавшие в него загрязняющие вещества.

• Образует защитный слой, который уменьшает дальнейшее окисление жидкого алюминия во время операций выдержки и переноса. Этот слой ограничивает потери металла из-за поверхностного окисления.

• Химически реагируют с поверхностными загрязнениями и компонентами флюса, изменяя их смачиваемость, плотность и плавучесть, улучшая скорость отделения посторонних фаз от металла.

Обычные химические составы флюсов включают смеси хлоридов, фторидов и фторметаллатов. Солевые системы на основе KCl-NaCl, KCl-MgCl2 и составы, содержащие AlF3 или Na3AlF6, отличаются по поведению при плавлении, растворимости и реакционной способности. Выбор рецептуры зависит от системы сплавов, рабочей температуры, наличия магния или щелочных металлов, а также от экологических или нормативных ограничений.

Обзор серии Flux и функциональные группы

В серии Flux продукты группируются по общим металлургическим целям и форме обработки. Ниже приведены краткие определения высокого уровня:

• ФЛЮС РАФИНИРОВАНИЯ: способствует удалению растворенного газа и мелких включений; часто поставляется в виде таблеток или гранул.

• ДЕСЛАГГИРУЮЩИЙ ПОТОК: разработан для консолидации окалины и быстрого удаления с минимальным уносом металла.

• ПОКРЫТИЕ: наносится на поверхность расплава для уменьшения окисления и потерь тепла при выдержке или переносе.

• ФЛЮС ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОКСИДОВ: разработан для активной реакции с оксидными пленками и их удаления с поверхности металла.

• MOLTEN ALUMINIUM FOUNDRY FLUX: состав общего назначения, оптимизированный для плавки в литейных цехах с акцентом на контроль отложений и удобство работы оператора.

• ФЛЮС ДЛЯ ЛИТЬЯ АЛЮМИНИЯ: предназначен для окончательного кондиционирования расплава в линиях литья; часто настраивается для обезжиривания с малыми потерями металла.

• Дегазирующее вещество из мольтен-алюминия: предназначено для образования или усиления образования пузырьков и извлечения газа, часто используется с роторными системами с инертным газом или без них.

Каждый продукт играет определенную роль в последовательности операций плавильного цеха. Для получения правильных результатов обычно требуется подбор флюса в сочетании с контролем температуры, механическим перемешиванием, методом дегазации и процедурой обезжиривания.

Подробные обзоры продуктов

ОЧИЩАЮЩИЙ ПОТОК

Назначение

Рафинирующий флюс предназначен для удаления растворенного водорода, улавливания микроскопических оксидных включений и облегчения гомогенизации расплава перед разливкой. Как правило, он используется в конце плавки или во время выдержки перед передачей.

Типичный состав и механизм

Составы для рафинирования обычно включают фтористые соли, хлористые соли и специализированные связующие. При введении в расплавленный алюминий некоторые компоненты разлагаются или вступают в реакцию, образуя микропузырьки или летучие галогениды, которые снижают парциальное давление водорода и позволяют водороду мигрировать из расплава. Поверхность флюса также способствует коалесценции мелких оксидов в отбрасываемую окалину.

Приложение

• Форма: таблетки, гранулы, порошок или предварительно отмеренные пакетики.

• Дозировка: обычно контролируется на тонну металла; следуйте указаниям производителя. Типичные диапазоны в промышленной практике зависят от сплава, температуры сплава и плотности продукта. См. таблицу дозировок в разделе 9.

• Метод: рассыпьте или поместите таблетки на поверхность расплава, дайте время выстояться при минимальных помехах, затем аккуратно перемешайте и снимите.

Преимущества и ограничения

• Преимущества: уменьшает водородную пористость, улучшает чистоту поверхности, уменьшает количество включений в ответственных отливках.

• Ограничения: неполная дегазация при некоторых высоких нагрузках водорода; иногда несовместима с магнийсодержащими сплавами, если состав содержит реактивные фториды; может образовывать летучие побочные продукты, требующие вентиляции.

ДЕСЛАГГИРУЮЩИЙ ПОТОК

Назначение

Предназначен для быстрой коалесценции плавающих оксидов и скиммируемой окалины. Цель - снизить унос металла в шлак и сократить циклы обработки окалины.

Типичный состав и механизм

Флюсы для обесшламливания часто содержат соли и добавки с низким поверхностным натяжением, которые смачивают частицы оксидов и способствуют образованию непрерывного слоя шлака. Материал снижает межфазное натяжение и увеличивает плотность шлака по отношению к захваченному металлу, способствуя более чистому разделению.

Приложение

• Форма: порошок или гранулы, которые распределяются по поверхности расплава.

• Дозировка и время: используется во время консолидации расплава или сразу после добавок, увеличивающих образование оксидов.

• Техника удаления: обезжирить, как только шлак достигнет связного состояния.

Преимущества и ограничения

• Преимущества: снижает потери металла в шлаке, повышает производительность за счет ускорения операций обезжиривания.

• Ограничения: неправильное использование может привести к задержке значительного количества металла в шлаке, если оператор снимает шлак, пока он остается несвязным.

ПОКРЫВАЮЩИЙ СЛОЙ

Назначение

Действует как пассивный барьер для атмосферного кислорода и влаги, предотвращая дальнейшее окисление, минимизируя потери тепла и уменьшая образование окалины при выдержке или передаче.

Типичный состав и механизм

Покрывающие флюсы обычно менее реакционноспособны и предназначены для образования низкопроницаемой корки на поверхности расплава. Обычные базовые соли включают KCl и NaCl с небольшими добавками для контроля диапазона плавления и поверхностного натяжения.

Приложение

• Форма: крупные гранулы или паста, наносимые на поверхность.

• Дозировка: легкий слой, достаточный для покрытия всей ванны.

• Использование: длительное хранение, транспортировка, пересадка из горшка в горшок.

Преимущества и ограничения

• Преимущества: уменьшает окисление и сохраняет чистоту ванны в течение долгого времени.

• Ограничения: во избежание появления включений перед некоторыми операциями литья их необходимо полностью удалить.

ФЛЮС ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОКСИДОВ

Назначение

Активно вступает в химическую реакцию с оксидными пленками, преобразуя их в более легко удаляемые соединения или объединяя их для счистки.

Типичный состав и механизм

Эти флюсы могут содержать восстановители и реактивные галогениды, которые химически модифицируют оксидные пленки, улучшая смачиваемость флюсом и способствуя агрегации и флотации.

Приложение

• Форма выпуска: порошок, паста или таблетки.

• Техника: нанесите средство и дайте ему выстояться, затем слегка перемешайте, чтобы стимулировать сбор продуктов окисления.

РАСПЛАВЛЕННЫЙ АЛЮМИНИЕВЫЙ ЛИТЕЙНЫЙ ФЛЮС

Назначение

Универсальный флюс для общей литейной плавки, оптимизированный для обеспечения баланса между контролем окалины, сохранением металла и безопасностью оператора.

Состав и использование

Смеси обычно сочетают хлоридные и фторидные системы со связующими веществами, образуя свободно текущие гранулы. Их выбирают за прочность в широком температурном диапазоне и устойчивость к распространенным загрязнениям лома.

ФЛЮС ДЛЯ ЛИТЬЯ РАСПЛАВЛЕННОГО АЛЮМИНИЯ

Назначение

Рецептура ориентирована на окончательное кондиционирование расплава в процессах литья, часто с акцентом на низкие потери металла и минимальное вмешательство в химический состав сплава.

Приложение

Используется непосредственно перед передачей на разливочную машину и иногда применяется при заполнении ковша для обеспечения минимального уноса оксидов. Стратегии дозирования и выдержки требуют тесной координации с ритмом разливки.

СРЕДСТВО ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ РАСПЛАВЛЕННОГО АЛЮМИНИЯ

Назначение

Специально разработаны для удаления водорода путем образования мест зарождения газа, реакции с образованием газов, которые выносят водород из раствора, или химического удаления водородсодержащих соединений.

Механизмы и дополнительные методы

Флюсы для дегазации часто используются вместе с ротационными системами с инертным газом. Газовое барботирование остается наиболее эффективным методом дегазации для удаления водорода, однако дегазация с помощью флюсов может быть эффективна при определенных профилях загрязнения или в случае отсутствия роторного оборудования.

Методы применения и интеграция процессов

Для достижения успешных результатов необходимо включить использование флюса в последовательность плавки. Типичная процедура для литейной плавки может включать:

1. Очистите печь и удалите тяжелые окалины.

2. Долейте сплав и отрегулируйте температуру.

3. При длительной выдержке нанесите покрывной флюс.

4. Перед переносом нанесите рафинирующий флюс или дегазирующее средство.

5. Запустите цикл дегазации с помощью ротационного дегазатора с инертным газом, если таковой имеется.

6. Очистите от окалины; при необходимости выполните окончательную обработку флюсом.

7. Наливайте с контролируемым переносом половника и процеживанием.

Основные переменные, влияющие на эффективность флюса, включают температуру расплава, содержание магния, концентрацию щелочных металлов, время выдержки и интенсивность механического перемешивания. Сочетание использования флюса с роторной дегазацией часто обеспечивает наилучший контроль водорода, в то время как дегазация только с использованием флюса играет важную роль, когда роторные системы не могут быть использованы.

Сравнительная таблица эффективности и критерии отбора

При выборе следует учитывать семейство сплавов, наличие магния, температуру выдержки, риск загрязнения лома, а также нормативные требования или ограничения по вентиляции на рабочем месте.

Безопасность, хранение, экологические и нормативные аспекты

Флюсы на основе хлоридов и фторидов представляют особую опасность: вдыхание пыли, реактивные пары при температуре и возможное образование летучих галогенидов алюминия. Надлежащие меры контроля включают:

• Храните продукт в герметичной оригинальной упаковке, чтобы предотвратить попадание влаги. Влага может вызвать бурные реакции при контакте с расплавленным металлом.

• Используйте местную вытяжную вентиляцию вблизи станций плавки и дегазации.

• Средства индивидуальной защиты должны включать термостойкие перчатки, защитную маску, средства защиты органов слуха, непроницаемую одежду и средства защиты органов дыхания при наличии пыли или паров. См. подробную таблицу СИЗ ниже.

• Сбор и утилизация твердых остатков и отбросов в соответствии с экологическими нормами; отбросы, содержащие флюс, могут потребовать специальной обработки из-за содержания солей.

Нормативные ограничения могут ограничивать использование некоторых фторидов или хлоридов в некоторых юрисдикциях. При наличии нормативного риска отдавайте предпочтение альтернативам без Na или с низким содержанием фтора и ознакомьтесь с паспортами безопасности продуктов.

Практическое устранение неисправностей и технологические рецепты

Проблема: стойкая водородная пористость в отливках

• Проверьте чистоту расплава и источники влаги.

• Убедитесь, что время выдержки флюса для рафинирования достаточно велико и что используется дегазация инертным газом. Газовая дегазация с использованием роторных установок является наиболее эффективным методом удаления водорода из сыпучих материалов и должна применяться, когда водород является основной проблемой.

• Убедитесь, что химический состав флюса совместим с уровнем Mg в сплаве.

Проблема: потеря тяжелых металлов в шлаке при обезжиривании

• Используйте обесшламливающий флюс, который снижает поверхностное натяжение и повышает связность шлака.

• Снимайте шлак только тогда, когда он станет однородным и более плотным; преждевременное снятие шлака задерживает металл.

Проблема: Белая окалина, быстро образующаяся после обезжиривания

• Проверьте температуру выдержки и проникновение кислорода.

• Нанесите покрывающий флюс во время длительной выдержки, чтобы уменьшить повторное окисление.

Сводные таблицы данных

Таблица 1: Типичные классы компонентов и их функциональная роль

Таблица 2: Эталонные диапазоны дозирования и температуры (типичные для промышленности)

Примечание: эти данные являются ориентировочными. Всегда следуйте инструкциям производителя.

Таблица 3: Контрольный перечень средств защиты и манипуляций

Часто задаваемые вопросы

1. В чем разница между рафинирующим флюсом и дегазирующим агентом?
   Флюсы для рафинирования сочетают в себе функции: они помогают удалять водород, агломерировать оксиды и кондиционировать поверхность расплава. Дегазирующие агенты ориентированы на механизмы удаления водорода, способствующие образованию пузырьков и переносу водорода. Использование обоих методов вместе часто дает наилучшие результаты.

2. Может ли использование флюса заменить ротационную дегазацию?
   Не полностью. Для удаления объемного водорода более эффективно барботирование газа в роторном дегазаторе. Дегазация с помощью флюса может дополнять роторную дегазацию или использоваться в тех случаях, когда оборудование недоступно.

3. Совместимы ли флюсы с магнийсодержащими сплавами?
   Некоторые фториды и реактивные соли могут взаимодействовать с магнием. Для Mg-содержащих сплавов выбирайте составы, указанные для данного семейства сплавов, и следуйте указаниям поставщика, чтобы избежать побочных реакций.

4. Как выбрать между покрывающим и обесшламливающим флюсом?
   Выбирайте покрывающий флюс для защиты при выдержке и транспортировке; выбирайте обесшламливающий флюс, когда требуется быстрое уплотнение и удаление отложений во время подготовки расплава.

5. Создают ли потоки экологические обязательства?
   Осадок, содержащий флюс, содержит галоидные соли. Правильное обращение с окалиной и соблюдение местных правил утилизации снижает экологический риск. В местах с жесткими правилами утилизации следует использовать составы с низким содержанием фтора.

6. Каково типичное время выдержки после добавления рафинирующего флюса?
   Время выдержки зависит от рецептуры и водородной нагрузки. В промышленной практике часто используется несколько минут спокойного времени, после чего следует осторожное перемешивание и отбор проб. Следует придерживаться рекомендаций производителя.

7. Можно ли предварительно смешивать флюсы с ломом для уменьшения образования окалины?
   Лом с предварительным покрытием встречается редко. Флюсы лучше всего работают при нанесении на расплавленную ванну, поскольку для их реакции необходим контакт с расплавом. Предварительное смешивание может вызвать опасность при обращении.

8. Как следует хранить флюс?
   Хранить в сухом и герметичном месте, в прохладном помещении, не допускать попадания влаги. Поглощение влаги приводит к затвердеванию и риску возникновения опасных реакций при контакте с расплавленным металлом.

9. Почему некоторые флюсы образуют пары при добавлении?
   Реактивные компоненты могут улетучиваться или вступать в экзотермическую реакцию с образованием паров. Адекватная вентиляция и правильное дозирование снижают воздействие.

10. Сколько металла теряется в окалине при использовании флюса?
    Хорошо нанесенный обесшламливающий флюс уменьшает унос металла, тем самым снижая его потери, но точные цифры зависят от сплава, техники оператора и времени обезжиривания.

Ссылки и примечания для дальнейшего чтения

Ключевые ссылки, использованные для обоснования основных утверждений в данной статье, включают промышленные технические заметки и рецензируемые обзоры по солевым флюсам и дегазации алюминиевых сплавов. Избранные работы включают недавний обзор MDPI по твердым солевым флюсам для обработки алюминия, статью NCBI/PMC о стратегиях проектирования флюсов, промышленные технические документы по дегазации флюсов, а также практическое руководство по дегазации и флюсованию для литейного производства. Эти ссылки помогли сформировать рекомендации по механизмам флюсов, тенденциям изменения состава и роли комбинированных методов дегазации.