Quality of DC cast aluminium billets

Алюминиевые слитки для экструзии алюминия производять методом direct-chill (DC) casting.

Контроль химического состава алюминиевого сплава

Для популярных экструзионных алюминиевых сплавов 6060 и 6063 содержание магния и кремния, а также соотношение их содержания, имеют наибольшее влияние на их прессуемость – легкость прессования, чем любые другие факторы.

Для контроля химического состава сплава обычно применяют оптический эмиссионный спектрометр. Образцы металла берут из плавильной печи:

до разливки, чтобы при необходимости произвести корректировку химического состава и
снова после внесения легирующих добавок и перемешивания, чтобы убедиться, что корректировка была выполнена правильно.

Металлургия алюминиевых сплавов является весьма сложной и поэтому небольшие количества некоторых нежелательных элементов, таких как железо и натрий, могут оказывать непропорционально большое влияние. Поэтому спектрометр должен иметь достаточно широкий диапазон определяемых элементов, чтобы позволять выполнять детальный анализ химического состава производимого алюминиевого сплава.

Фильтрование алюминиевого расплава

Оксидные включения удаляют из расплава с помощью керамического фильтра, который расположен по ходу течения расплава. Оксидные включения попадают в расплав из футеровки печи, подводящих желобов, а также загрязненной шихты. Шихта – это все исходные материалы, которые загружаются в плавильную печь: технологический лом, покупной лом, первичные чушки, вторичные чушки, лигатурные сплавы. Оксиды могут причинять повышенный износ и повреждение экструзионных матриц во время прессования.

Для удаления крупных загрязнений, например, обломков футеровки, часто применяют фильтры из специальной огнеупорной сетки, обычно в несколько слоев. Керамические фильтры довольно дороги и, кроме того, требуют постоянного подогрева. Поэтому на малых производствах часто обходятся только фильтровальной стеклотканью, которую устанавливают прямо на выходе из плавильной (раздаточной) печи.

Содержание водорода в алюминиевом расплаве

Чрезмерное содержание водорода может контролироваться путем дегазации расплава непосредственно в печи или в отдельном дегазаторе, который установлен в линии разливки. Большое содержание водорода может вызывать пористость слитков, образование пузырей на профилях и последующее охрупчивание материала профилей.

Уровень содержания водорода измеряется количеством кубический сантиметров водорода на 100 г металла. При производстве алюминиевых профилей обычно предельным считается содержание 0,20 см³ водорода на 100 г металла.

Приблизительный уровень содержания водорода может измерять в заводских условиях с применением простого оборудования. Точные измерения требуют сложного оборудования, и они обычно выполняются в специализированных лабораториях.

Контроль температуры алюминиевого расплава

Слабый контроль температуры алюминиевого расплава и особенно чрезмерно высокая температура при разливке слитков приводит к проблемам с качеством металла и качеством поверхности слитков. С повышением температуры алюминиевого расплава повышается растворимость в нем водорода.

Жесткий контроль температуры расплава повышает вероятность успешного старта литья столбов на литейной машине и обеспечивает успешную разливку всех столбов.

Методы литья слитков

Применяются различные технологии литья столбов. Технологию литья определяет конструкция литейного стола, на котором располагаются кристаллизаторы.

Современной и удобной технологией является метод литья с тепловыми надсадками (Hot Top). Этот метод применяют как с постоянной подачей смазки на кристаллизаторы, так и с однократной смазкой кристаллизаторов перед началом литья. На самых лучших машинах постоянную смазку подают в смеси с воздухом или аргоном (например, технология Air Slip).

Еще в 1990-х годах широко применялась технология литья столбов с поплавковой системой регулирования подачи расплава в кристаллизаторы. Хотя эта технология, в принципе, обеспечивает неплохие результаты литья, она почти повсеместно вытеснена системами литья с тепловыми надсадками.

Преимущество систем литья Hot Top, особенно с постоянной подачей смазки, заключается в том, что столбы, которые производятся этим методом, имеют пониженную толщину так называемого инверсного поверхностного слоя. Этот слой содержит повышенное содержание легирующих элементов и примесей, которые могут давать дефекты поверхности профилей. Это может иметь особое значение, например, при прессовании профилей для последующего анодирования.

Гомогенизация слитков

Гомогенизация слитков – выдержка при заданной температуре (выше 500 ºС) в течение нескольких часов с последующим быстрым охлаждением. Правильная гомогенизация слитков повышает их прессуемость и последующую эффективность термической обработки профилей.

Охлаждение слитков после гомогенизации

Повышенная скорость и однородность охлаждения столбов после нагрева садки столбов в печи гомогенизации являются очень важными. При медленном и неоднородном охлаждении садки в столбах может формироваться неблагоприятная структура металла.

Опыт показывает, что собственный литейный цех завода по прессованию алюминиевых профилей способен производить слитки-столбы высокого качества. Несмотря на то, что основным исходным сырьем таких цехов являются собственные технологические отходы алюминия и вторичный алюминий, они способны производить слитки, которые не уступают по качеству слиткам крупнейших производителей слитков из первичного алюминия. Залогом этого является правильно подобранное оборудование, а также мотивированный и квалифицированный персонал.

Source:

D.C. Casting remelt shop handbook, Ashford Engineerig Services, Great Britain, 1997