在纺织行业尚未走出困境时期,降本增效就显得更为迫切。目前新型纺织设备中的铝合金零部件的损耗,也是一笔昂贵的开支。我们公司通过几年的生产实践,用收集的废铝屑,进行科学的熔化,工艺试验后,熔炼回收率达到69%以上,按此方法,生产的铝合金纺织配件,合格率达90%以上,既满足了生产的急需,又大大降低了外购成本。
一、生产试验的起因
新型纺织设备中的箱体、导轮等零件,大多数采用铝合金材料,其外购厂家零部件,价格昂贵。我们公司原来的铝合金切屑,全部作为废物以低价卖给回收公司,又用高价购买铝锭铸造毛坯,成本很高。而其他厂家生产情况表明铝合金切屑可以重熔,但是重熔回收率一般只在20%左右,潜力很大。
二、生产试验的目标
我们开始了生产试验。预期目标为重熔回收率达到50%,铸件合格率达到90%。
重熔回收率其他厂家搞过,仅在20%左右,但是通过熔渣称量,其中有43%左右的未熔铝切屑。倘能解决这一问题,则重熔回收率可提高43×(1-20%)=34.4%,从而使重熔回收率达到50%以上。铸件合格率90%是生产指令指标必须完成。
三、工艺试验及措施
我们在2008年3、4、9-10月一共做了多次实验。
表1 2008年3月生产试验记录表 单位:kg、%
序号 |
时间 |
重熔ZL202合金切屑 |
回收铝合金 |
重熔回收率 |
合金液质量 |
设备 |
1 |
12日 |
33 |
7.5 |
23 |
黏稠 呈暗灰色 |
200号石墨坩埚炉 |
2 |
13日 |
33 |
7.9 |
24 |
||
3 |
13日 |
33 |
6 |
18 |
由表1可见重熔回收率平均只有21.6%,80%左右的切屑得不到回收利用。合金液黏稠,色暗灰,不符合质量要求,所以不能应用于生产。
分析原因:合金液黏稠是由于铝元素极易氧化,形成Al2O3物质,而Al2O3熔点高达2050℃,很难熔化,致使呈黏稠状,并且把铝合金牢牢裹住,从而影响流动性,所以很难保证铸件轮廓的完整。
解决措施:我国多数厂家在熔化有色金属时,一般用C2Cl6(六氯乙烷)作精炼剂,起到去气除渣作用,一般用钠盐进行变质处理,同时也起精炼除渣的作用。
(1)C2Cl6的作用原理
3 C2Cl6+2AL=3 C2Cl4+2AlCl3↑
利用C2Cl6与Al反应生成不溶于铝液的低沸点化合物,在铝液中形成气泡,上浮时去气、清除杂质的作用。
(2)NaCl的作用原理
3NaCl+Al=3Na+AlCl3↑
NaCl与Al作用置换出来的钠既可使合金的晶粒细化,组织致密,同时也生成AlCl3气体,起去气、清杂质的作用。但是它的去气、除杂质的效果不如C2Cl6好,可是
6NaCl+ Al2O3=3Na2O+2AlCl3↑(反应条件:加热到804℃)
Na2O是粉末状的干渣,易除掉,因此NaCl又能破坏AL2O3薄膜。
措施的实施:
表2 2008年4月生产试验记录表 单位:kg、%
序号 |
时间 |
精炼剂 |
重熔铝 切屑 |
回收铝 合金 |
重熔回收率 |
3.5kg 浇注铸件 |
合格 件 |
铸件 合格率 |
设备 |
1 |
23日 |
C2Cl6 |
33 |
7.9 |
24 |
2件 |
13件 |
92.8 |
200号石墨 坩埚炉 |
2 |
23日 |
C2Cl6 |
33 |
7.6 |
23 |
2件 |
|||
3 |
24日 |
NaCl |
33 |
10.6 |
32 |
3件 |
|||
4 |
25日 |
NaCl |
33 |
7.9 |
24 |
2件 |
|||
5 |
25日 |
NaCl |
33 |
6.9 |
21 |
2件 |
|||
6 |
26日 |
NaCl |
33 |
12.9 |
39 |
3件 |
分别用六氯乙烷和氯化钠对铝液进行精炼处理,将黏稠的熔渣变成了粉末状的干渣,漂浮在合金液的上面,很容易被除掉。所得合金经化学分析,其氧化物夹杂总量为0.0135%,符合质量要求。
检查总结:铝合金液纯净、质白,具有金属光泽,质量符合生产需要,铸件合格率达92.8%。重熔回收率低,平均为28.8%。加入NaCl后,重熔回收率不稳定,极差为39%-21%=18%,而且NaCl对Al2O3的作用效果明显,有粉末状的Na2O干渣生成,并有气泡(AlCl3)逸出;而C2Cl6对Al2O3的作用效果很难观察出来。
表3 2008年生产试验记录表 单位:kg、%
序号 |
时间 |
重熔切屑 |
回收合金 |
重熔回收率 |
铸件质量 |
熔化剂 |
设备 |
1 |
9月20 |
33 |
22.8 |
69 |
合格 |
氯化钠 |
200号石墨坩埚炉 |
2 |
9月20 |
33 |
24.1 |
73 |
|||
3 |
10月8 |
33 |
23.4 |
71 |
|||
4 |
10月9 |
33 |
25.1 |
76 |
我们根据制定的熔化工艺,进行了多次验证,其重熔回收率达到69%,并规定NaCl的用量是0.4~0.8%,熔化剂要分批分层加入,待熔化时要注意适当搅动等。
四、完善铝合金切屑的熔化工艺
我们通过不断的实验与实践,使我们公司的《ZL202合金切屑的熔化工艺》逐步得到完善。摘要如下:(1)预热坩埚至暗红色,开始加料。(2)加料顺序:铜屑→1/3铝屑→1/2NaCl→1/3铝屑→1/2NaCl→1/3铝屑。(3)升温,待铝屑和NaCL开始熔化时,用压勺压实后,继续加铝屑。(4)温度升至800℃左右时,停止加热,进行搅动铝液,静置5~10min。(5)粉末状的Na2O干渣浮起来后,利用Na2O的温度(达到800℃)继续加铝屑,然后搅动。(6)直到坩埚内Na2O上面的蓝火焰消失后,停止加料,静置5~10min,去掉浮渣。(6)用废余角料控制温度为690~730℃时进行浇注。
五、结束语
几年来,我们通过扎扎实实的生产试验与实践,终于使当作废料处理的铝切屑得到了有效利用。
重熔回收率:由试验前的21.6%提高到69%,达到并超过了50%的生产试验目标。其中的注意事项包括:收集或外购铝屑时,避免氧化的严重性,保持干燥、干净。根据铝屑氧化、干净的程度及合金牌号,加入0.4~0.8%的氧化钠,作为熔化剂。严格按照铝合金切屑的熔炼工艺进行操作。
铸件合格率:合金液由黏稠、色暗灰,不能应用于生产。变为铝合金液纯净、质白,具有金属光泽,质量符号生产需要。广泛用于各种铝合金纺织配件,如:过浆盆、齿轮箱、龙带导轮等,合格率达到92.8%,完成了生产试验目标。其中的注意事项包括:熔化剂氯化钠的量不能加入过多,不大于0.8%,以免产生大量气体。浇注温度不能过高,不大于730℃。湿型浇注时,要控制好型砂的含水量,不大于4%,避免铸件产生气孔。
生产试验节约材料费用:十二个月共开炉25次,重熔铝合金切屑943千克,回收利用669千克。若外购铝合金铸件每千克单价45元,铝屑售价每千克5元,则节约材料费用:669×45-943×5=25 390元。为困境中的纺织业,降本增效发挥积极作用。
(作者单位:宝鸡大荣纺织有限责任公司,宝鸡杭叉工程机械有限责任公司)
(责任编辑:朱竹)