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石墨转子在铝合金精炼过程的作用

铝合金熔炼过程要对铝液进行变质处理，变质处理在精炼前进行，铝液从熔化炉转入转浇包前，在炉底加入变质剂，以合金的方式加入，不直接加入变质元素，常用铝锶合金杆作为变质剂。Sr 为长效变质剂，变质时间可持续 6～8 h，使得粗大片状硅细化，成为细小组织，进一步改善机械性能，这种变质效果比在熔炼炉里加入进行变质效果好，可以减少烧损。Sr 在炉底融化后，利用旋转除气进行搅拌均匀，减轻偏析，Sr 变质后的铝液吸氢比较快，产生针洞多，精炼后停留时间不能太长，超过 1h 需要重新测氢合格后才能使用。铝液在转入转浇包后，撒入清渣剂，深度搅拌，打出渣灰。测量铝液温度是否能达到精炼温度，温度过高，需要加入回炉材料降温，温度较低需通电升温，精炼温度控制在 720～740 ℃。直到调整合格后再在表面撒入少量清渣剂，除气精炼主要是除气除氢，由于第-次深度搅拌已经除去大部分夹渣，但内部还有少量铝渣，所以第二次撒入少量清渣剂。

除气旋转精炼常用的方式是除气精炼和喷粉精炼，原理是向炉底通入惰性气体或者精炼剂，精炼剂很轻，惰性气体或者精炼剂从炉底喷出开始上升，上升过程带走铝液中的氢和浮渣，从而达到净化铝液的目的。除气精炼用到的除气机通过电机带动法兰盘，法兰盘与石墨转子连接转动。一般的石墨转子寿命比较短，容易腐蚀断裂，对此，石墨转子在高温高压下浸入一种介质，再烧结固化，提高其使用寿命，这类石墨主要依靠进口，成本高。

旋转喷粉精炼效果比较好，但容易堵塞石墨转子，生产中多采用通入干燥惰性气体或者高纯度氮气进行精炼，气体接到法兰盘上，法兰盘在电机带动下开始转动，石墨转子随着法兰盘一起转动，转速为 400～600 r/min，惰性气体流量控制在15～25 L/min，氮气为 20～40 L/min，压力（0.4±0.1）MPa。操作过程先打开气阀，然后缓慢下降除气机，直到除气机石墨转子与转浇包炉底距离为 100～150 mm，之后开起电机，开始除气精炼，精炼时间为 10～20 min。为了避免铝液由于石墨转子高速旋转产生漩涡，在石墨转子的一侧或者两侧安放阻流板，减少旋转过程铝液紊流。石墨转子除气时保证气泡细小、效果好、分散度高，这样既可保证除气效果，又不会出现气泡撑破表面氧化膜产生沸腾现象，避免二次吸气。除气完成后，关闭电机，提升石墨转子离开液面，然后关闭气阀。由于除气前表面加入了清渣剂，除气过程产生铝渣漂浮在表面，需要打出渣灰，用工具在转浇包中舀出滤液，建议距液面 50 mm 以下，快速平稳倒入两个坩埚中。其中一个坩埚在常压下凝固；另一个坩埚快速盖上钟罩抽真空，真空压力必须达到 8 MPa，抽真空时间为 3～4 min，放入水中冷却，取出擦干，按先常压后抽真空进行密度当量测量，密度当量越小，铝液含氢越低，除气精炼效果越好，根据不同产品对密度当量有不同的要求，密度当量不合格需重新精炼

物质结构纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的 1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好。但是纯铝的强度很低，退火状态 σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。 添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb 值分别可达 24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值 σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。

纯铝和铝合金的性能不同

，它们的密度差不多。都是所谓的轻质材料。

第二，铝合金通常使用铜、锌、锰、硅、镁等合金元素，20世纪初由德国人Alfred Wilm发明，对飞机发展帮助极大，一次大战后德国铝合金成分被列为。跟普通的碳钢相比有更轻及耐腐蚀的性能，但抗腐蚀性不如纯铝。在干净、干燥的环境下铝合金的表面会形成保护的氧化层。