高纯铝铸锭的铁、硅、铜含量控制

高纯铝铸锭的铁、硅、铜含量控制

李玉梅

(新疆众和股份有限公司　乌鲁木齐830013)

摘　要　介绍了工业生产中对高纯铝铸锭铁、硅、铜含量的控制方法,包括配料计算、炉前成份调整、防止高纯铝成份污染的措施以及保证高纯铝铸锭铁、硅、铜含量控制的其他因素,把高纯铝铸锭的铁、硅、铜含量控制在小范围内波动,为生产高质量的高纯铝箔打下了良好的基础。

关键词　高纯铝铸锭　中间合金　清炉

1　前　言

高纯铝中所含的杂质主要是铁、硅、铜〔1〕

,这些微量元素对电解电容器的比电容、寿命等有很重要的

影响〔2〕

,因此,在熔铸过程中必须严格控制铁、硅、铜

含量,提高高纯铝铸锭的冶金质量。

我公司生产的电解电容器用高纯铝箔,要求铝纯度在99.99%以上,铁、硅、铜的含量波动控制在6×10-6范围内。

本文主要介绍了我公司在多年的生产实践中,对高纯铝化学成份(铁、硅、铜)的控制方法,仅供同行参考。

2　静置炉炉前铁、硅、铜含量控制

高纯铝铸锭生产中高纯铝液的来源有两种:一种是用熔化炉重熔精铝锭;一种是液态铝直接从精铝电解槽中转注入静置炉中。由于我公司有年产5000t 精铝锭的生产能力,所以高纯铝铸锭基本以后一种为主,前一种方式也采用过一年时间。高纯铝铸锭的一般工艺流程见图1

。

图1　高纯铝铸锭的工艺流程2.1　液态铝直接从精铝电解槽中转注到静置炉中的炉前铁、硅、铜控制2.1.1　精铝电解槽出铝前的配料控制正常生产时,根据精铝电解槽预分析单和高纯铝铸锭的成份要求进行配料计算,注入静置炉中的铝液成份应与铸锭所要求的成份相差不大(尤其是铁、硅成份)。铝液转注完,搅拌8～15min ,用工具扒净浮渣,取样分析。2.1.2　静置炉中成份调整

⑴根据成份分析单调整炉前铁、硅、铜的含量。仔细计算加入量,准确估计静置炉中铝液重量,进行逐步调整。铁、硅都以中间合金的形式加入,紫铜以车削长条状压入铝液面下,搅拌10min ,取样分析,直至成份符合要求,再开炉铸锭。

铁、硅中间合金是我公司在精铝电解槽中配置的,为了精确控制成份,铁、硅的含量为500×10-6～2500×10-6。如果炉前成份和要求的成份相差5×10-6以上,就会给成份调整工作带来一定困难,需要多次调整,还会引起炉中铝液温度下降幅度过大,耗时较长。

铜与铝都是面心立方金属〔3〕

,以单质形式加入铝液中,成份调整范围较大。在生产实践中,经过多次测算,紫铜能完全、快速熔入高纯铝中。

⑵静置炉中取样分析的结果,若有某个成份超标,先分析原因,杜绝此类现象的再发生。若铜含量超标,一般是精铝电解槽出现质量问题,应该及时取样分析,区别对待;铁含量超标一般是铁工具污染,应

立即更换或修理好;若是硅超标,原因比较复杂,可能是精铝电解槽有质量问题,这个原因很容易发现,其它原因仍难以确定,可能是耐火砖屑、石棉制品、硅酸铝纤维等混入静置炉中,或者是误用了废料。

⑶我公司也生产一部分高压阳极箔,铁、硅含量

控制较严。在这种情况下,一般要进行洗炉。用1～2

t 左右的一级精铝液洗炉,彻底放干,然后再注入特级精铝液。铝纯度越高,生产中铁、硅杂质污染的敏感性越大,必须缩短高纯铝液在炉中的停留时间,尽快调整

好成份,否则,一旦成份超标,会造成很大损失。2.2　用熔化炉重熔精铝锭的成份控制用熔化炉重熔精铝锭的配料过程与前述过程相

41 新　疆　有　色　金　属 第3期

仿,熔化炉出铝前要先进行成份分析,铁、硅、铜含量符合要求才能转注到静置炉中,如果成份超标,直接在熔化炉中处理,根据情况放出全部或部分铝液,重新配料。

3　开炉后,生产线上的成份控制

生产过程中应保持高纯铝的现有质量,防止铁、硅、铜的污染。铜含量没有什么污染源,不会造成污染,需要注意的是铁、硅污染。

3.1　防止硅污染

⑴生产线上所有与高纯铝接触的耐火材料应刷上滑石粉。脱落或翘皮的滑石粉用小刷子扫掉,重新刷好、烘干;掉入高纯铝中的石棉制品、纤维毡等要及时捞出,以免粘、裹在废料里混入静置炉中,造成硅污染〔4〕。

⑵有些泡沫陶瓷过滤板会对高纯铝造成不同程度的硅污染,应慎选供应商,定期抽检、分析过滤板前、后的高纯铝成份。

3.2　防止铁污染

生产线上所有与高纯铝接触的工具尽量采用石墨制品,但有的工具只能用铁制品,如结晶器里打渣的小铲,要刷上TiO2,烘干。铁工具浸入铝液的部分应打磨光滑,不能有毛刺,这些小毛刺极易熔入高纯铝液造成铁污染;已经有熔化迹象的铁工具要立即更换。有些生产线上烘烤流槽用的铁管(用来通入天然气或煤气),由于高温烘烤,铁管会经常脱落一些氧化铁皮。这些微量的氧化皮掉在流槽上,能使铸锭中铁含量分布不均匀。

铸造现场应保持干净,一些铁制工具不能在工作现场随意放置。

4　防止高纯铝中铁、硅污染的其他环节

4.1　更换电阻带

生产过程中,静置炉的发热元件有时会损坏,需要更换。我公司的静置炉用的是电阻带。静置炉断电事故是由于电阻带端部与不锈钢棒焊接处断开引起的。发生这种情况一般都会使静置炉中的高纯铝铁含量超标。更换或修理电阻带之前,必须排空静置炉中的铝液,因为拉动电阻带时,炉顶砖的砖屑不可避免地落入高纯铝中,造成硅污染。更换电阻带后,要彻底清炉。4.2　清炉

高纯铝静置炉的定期清炉和清炉质量是保证高纯铝铸锭质量的重要因素之一,清炉周期过长或清炉质量不好会导致高纯铝铁、硅污染。生产线上在线精炼装置的内部清理也很重要。

5　保证高纯铝铸锭铁、硅、铜含量控制的其他因素

5.1　筑炉

筑炉材料的合理选择和筑炉工艺的合理性,保证了熔化炉和静置炉中高纯铝的成份控制。我公司的熔化炉用柴油加热,生产过硅含量在15×10-6～25×10-6的几种产品,炉子本身对高纯铝的污染不大。在新炉或停炉后再使用情况下,我公司12t和8t静置电阻炉通过1～2次洗炉后(专炉专用),基本可以不再污染高纯铝:满炉情况下,铝液740℃左右,硅含量15×10-6左右,静置5h以内,硅含量增加不会超过5×10-6(一般是3×10-6以下或不增加)。

5.2　全体生产员工的质量意识

在生产中加强工艺纪律,严守工艺规程,重视现场管理,不断进行员工培训,树立起全体员工的质量意识,是保证高纯铝铸锭质量的重要因素。

6　结束语

通过多年的生产实践,本人认为高纯铝铸锭的铁、硅、铜含量波动完全可以控制在6×10-6范围内,我公司对高纯铝铸锭切片及成品光箔取样抽检的结果也证明了这一点。把高纯铝铸锭的铁、硅、铜含量波动控制在小范围内,对控制其最终产品———电解电容器用高纯铝箔的质量一致性、均匀性,打下了良好的基础。

参　考　文　献

〔1〕　李念奎.轻合金加工技术,1995(4):18～24

〔2〕　侯振庆.轻合金加工技术,1997(12):25～28

〔3〕　余永宁,毛卫民.材料的结构.冶金工业出版社, 2001.10

〔4〕　初丛海.轻合金加工技术,1996(8):11～13

收稿:2002-05-14

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2002年 新　疆　有　色　金　属