影響熔劑除渣精煉效果的因素
除渣精煉劑,有吸附、溶解和化合三種造渣作用,這三者不是孤立的。
從熔劑和夾渣的性質、熔煉溫度和造渣情況來看:熔煉溫度較高的銅、鎳、鋼鐵等合金,造渣以化合作用為主;而熔煉溫度較低的輕合金以吸附造渣作用為主導。
分析熔煉溫度、時間、熔劑性質等對除渣精煉效果的影響。
1、精煉溫度
熔劑一定時,影響熔劑吸附、溶解和化合造渣作用的主要因素是溫度。整個造渣過程中,尤其是化合和溶解過程,是由擴散傳質速度所控制的。合金熔體中非金屬夾雜物(特別是氧化物)熔點很高,在熔煉溫度下多呈固態(tài)。盡管它們能為液態(tài)熔劑所潤濕,但氧化物在熔劑中溶解和化合反應的限制性環(huán)節(jié)是擴散過程。因此,要提高化合和溶解造渣效果,就要提高精煉溫度。
提高精煉溫度對吸附造渣也是有利的,因為溫度高時,金屬粘度小,可提高熔劑的潤濕能力和夾渣上浮或下沉的速度。
但是過高的精煉溫度對脫氣不利,并且可能粗化晶粒,所以控制精煉溫度時要兼顧除渣、脫氣兩方面。一般是先用高溫進行除渣精煉,然后再進行低溫脫氣,最后保溫靜置。
2、熔劑
熔劑的吸附、溶解和化合造渣能力與其結構、性質及熔點等有關。
氧化物熔點高,且不為金屬潤濕,在金屬熔體中多呈分散的固體質點存在,要造渣除去這些固體夾渣,首先熔劑要有潤濕氧化物的能力。熔劑的熔點和表面張力越低,其吸附造渣能力就越強。
熔劑的化合造渣能力,主要取決于熔劑與夾渣間的化學親和力。酸性或堿性較強的熔劑,其化合造渣能力也強,如玻璃、硼酸、蘇打、石灰等。熔點較高的熔劑,在銅、鎳及其合金熔煉溫度下的粘度仍很高,故必須同時加入一些降低熔點和粘度的稀釋劑以提高造渣能力。
3、精煉時間
精煉除渣效果還與精煉后的靜置時間有關,一般在加入精煉熔劑并充分攪拌后,或在金屬液轉注到保溫爐或中間澆包后,應使金屬液靜置一段時間,使熔劑和夾渣能上浮到液面或下沉到底部去。靜置時間對輕合金來說是一個決定性影響因素。因為含有夾渣的熔劑與金屬液的比重差較小,溫度較低,即使靜置較長時間,熔劑和夾渣仍可在熔體中呈懸浮狀態(tài)。
金屬動量流動
連續(xù)鑄錠過程中,在金屬液面下垂直導入液流時,其落點周圍會形成一個循環(huán)流動的區(qū)域,渦流區(qū),其特征是在落點中心產生向下的流股,在落點周圍則引起一向上的流股,從而造成上下循環(huán)的對流。這種沿液穴軸向對流往下延伸的距離,即流柱在液穴中的穿透深度,是與澆速、澆溫、流柱下落高度、結晶器尺寸及注管直徑等有關,流柱穿透深度隨其下落高度的增加而減小。因為流柱下落高度增加,其散亂程度增大,卷入的氣體多,氣泡浮力對流柱的阻滯作用增強。流柱穿透深度隨澆速增大而增大;隨結晶器斷面尺寸的減小,氣泡上浮的區(qū)域縮小,存留在流柱落點下方的氣泡數量相應增多,對流柱的阻滯作用增強,因而流柱的穿透深度減小。同時,隨著結晶器斷面尺寸的減小,流柱落點周圍的渦流增強,使流柱軸向速度降低,也導致穿透深度減小。
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