TT Tờn muối Nhiệt độ
chảy, oC
Ghi chỳ 1 25%NaF + 45%KCl + 20%NaCl + 10%AlF3.3NaF 710 2 25%NaF + 40%KCl + 25%NaCl + 10%AlF3.3NaF 729 3 30%NaF + 40%KCl + 20%NaCl + 10%AlF3.3NaF 745 4 35%NaF + 35%KCl + 20%NaCl + 10%AlF3.3NaF 763 5 35%NaF + 40%KCl + 25%NaCl + 10%AlF3.3NaF 781
Cỏc hỗn hợp muối che phủ cũng như khử khớ tinh luyện cần được trộn sẵn trước, nấu chảy, đổ khuụn, rồi đập vụn và bảo quản khụ rỏo để dựng dần.
Trước khi sử dụng, phải sấy kỹ lại cỏc muối tới 200oC.
3.1.3. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ
Để đảm bảo nấu luyện thu hồi hợp kim nhụm từ phế liệu được tiến hành thuận lợi, suụn sẻ và thu được sản phẩm cú chất lượng tốt cần phải làm kỹ lưỡng khõu chuẩn bị thiết bị, dụng cụ.Dưới đõy xin giới thiệu cụng tỏc chuẩn bị đối với cỏc trang thiết bị và dụng cụ cần sử dụng.
Lũ nấu luyện: Phần 2.4. đó giới thiệu một số loại lũ dựng để nấu luyện thu hồi hợp kim nhụm. Theo tỡnh hỡnh thực tế của Viện Cụng nghệ, đề tài đó sử dụng lũ nồi điện trởđể tiến hành thử nghiệm tận thu hợp kim nhụm ADC12.
Lũ nồi điện trở của Viện Cụng nghệ cú cụng suất 30 KW, khối lượng mẻ nấu 140kg, điều khiển nhiệt độ làm việc đến 950oC. Để trỏnh cỏc halogennua cú thể tỏc động khụng tốt đến dõy nung, chỳng tụi đó dựng bụng chịu nhiệt bịt khe hở giữa miệng lũ và thõn nồi nấu. Làm như cũn chặn hợp kim nhụm lỏng rơi rớt, gõy chập, chỏy dõy điện trở, đồng thời lại đỡ thất thoỏt nhiệt cho lũ. Phớa trờn lũ được lắp vũm và cửa thao tỏc để giữ nhiệt và làm nơi sấy vật liệu. Khi tận thu hợp kim nhụm sẽ sinh ra nhiều khớ. Vỡ vậy, đề tài đó sử dụng bộ phận hỳt khớ
trờn miệng lũ và thải ra bờn ngoài qua hệ thống ống dẫn. Hỡnh 3.1 giới thiệu lũ điện trởđó sử dụng trong đề tài.
Hỡnh 3.1. Lũ điện trở dựng nấu luyện tận thu hợp kim nhụm ADC12
Nhiệt độ nấu luyện đúng vai trũ rất quan trọng trong cụng nghệ tận thu hợp kim nhụm. Do đú chỳng tụi đó kiểm tra đồng hồ, can nhiệt và tủ điện kỹ lưỡng, đảm bảo hoạt động ổn định, chớnh xỏc.
Nồi nấu luyện: Khi tận thu hợp kim nhụm phải dựng nhiều phụ gia là cỏc muối halogen. Cỏc muối này ăn mũn thành nồi nấu luyện bằng gang hợp kim khỏ mạnh, nhất là ở vựng nhiệt độ cao. Do đú chỳng tụi đó thiết kế và chế tạo nồi nấu luyện cú độ dày khụng đều, tương ứng với mức độ ăn mũn từng vựng (hỡnh 3.2.).
Nồi được chuẩn bị cẩn thận để trỏnh sắt và cỏc tạp chất đi vào hợp kim nhụm theo cỏc bước:
- Làm sạch xỉ bỏm trờn thành nồi
- Sơn bảo vệ bằng nước sơn cú thành phần: 130 gr ZnO, 63 cm3 nước thuỷ tinh, 25 gr bột amiăng hoà với 1 lớt nước.
- Sấy khụ
Hỡnh 3.2. Nồi nấu luyện tận thu hợp kim nhụm ADC12
Thanh khuấy, gỏo mỳc:
- Được làm sạch, sơn bảo vệ bằng nước sơn cú thành phần: 60% ZnO, 4% sột bentụnớt, 36% nước và sấy khụ.
- Sau khi sấy khụ lại sơn, sấy thờm lần thứ 2.
Chụp khử khớ, mụi gạt xỉ:
- Thụng sạch cỏc lỗ thoỏt khớ và thoỏt kim loại lỏng trờn dụng cụ - Làm sạch, sơn, sấy như gỏo mỳc
Cỏc trang bị khỏc như khuụn, mẫu, khay sấy phụ gia, kỡm gắp... cũng phải được chuẩn bị tương tự
3.2. Nấu luyện tận thu hợp kim ADC12
+ Nhụm thỏi ADC12 đó tận thu 20 kg (20%) + Mạt nhụm dạng cục, tảng: 35kg (35%)
+ Mạt nhụm vụn và ba via nhụm mỏng: 35 kg (35%) + Mạt rời rơi vói ở buồng ộp: 10kg (10%)
- Trợ dung che phủ: 2-3% theo khối lượng mẻ liệu. - Trợ dung tinh luyện: 1-1,5% theo khối lượng mẻ liệu.
3.2.2. Nấu luyện
Xếp 20 kg liệu nhụm phế cục, vụn vào lũ, bật điện sấy lũ, liệu và nõng cụng suất nấu chảy hết liệu. Lượng nhụm lỏng đạt nhiệt độ cao trờn 800oC là mụi trường rất tốt truyền nhiệt cho phế liệu, muối trợ dung, tạo điều kiện thuận lợi cho cỏc phản ứng giữa cỏc muối với ụ xit nhụm diễn ra.
Khi nhụm đó chảy hết, cho muối che phủ đó sấy khụ lờn bề mặt nhụm lỏng. Khi nhiệt độ nhụm lỏng đạt ~ 820oC và muối đó chảy hết, cho phế liệu dạng mạt vụn rơi vói đó được sấy đến 300oC vào nồi nấu với khối lượng 5kg một lần. Từ từ dỡm toàn bộ liệu qua lớp muối núng chảy vào bể nhụm núng. Chờ phế liệu chảy hết và đạt nhiệt độ là ~820oC thỡ cho tiếp 5kg liệu cũn lại, thao tỏc như lần đầu.
Khi liệu chảy hết và đạt nhiệt độ là 820oC cho 7,5kg phế liệu dạng ba via mỏng đó được nung đến 300oC vào nồi và dỡm toàn bộ qua lớp muối xuống nồi nhụm.
Lưu ý nếu muối che phủ khụng cũn chảy loóng thỡ gạt bớt xỉ cũ cho thờm muối che phủ mới vào. Lặp lại cỏc thao tỏc như trờn với 7,5kg phế liệu dạng ba via nhụm cũn lại của mẻ liệu.
Sau khi ba via nhụm chảy hết, nõng nhiệt kim loại lỏng lờn khoảng 830oC thỡ tiến hành cho mạt dạng cục, tảng vào với khối lượng khoảng 12kg một lần. Khi cho loại liệu này vào, muối che phủ sẽ tham gia phản ứng mạnh và hao nhiều, trở thành xỉ. Cào muối cũ đó sệt và nhẹ nhàng vớt ra, thay bằng muối mới. Cứ tiến hành cỏc thao tỏc như vậy đến khi cho hết liệu dạng cục, tảng được đưa vào nồi.
Mạt nhụm vụn cũng được tiến hành cỏc thao tỏc như với mạt dạng cục, tảng nhưng mỗi lần chỉ cho 5 kg vào nồi lũ. Lưu ý vớt bớt xỉ ra, bổ sung trợ dung mới khi xỉđó khụng cũn chảy loóng và đang sệt lại.
Sau khi đó cho hết cỏc loại liệu của mẻ nấu vào lũ và đạt nhiệt độ khoảng 830oC, lượng xỉ sinh ra nhiều và cỏc lớp ụ xyt nhụm bao bọc lấy cỏc khối nhụm lỏng. Khi đú phải dựng chụp khuấy đảo mạnh kim loại lỏng dưới lớp xỉ để làm rỏch màng ụ xyt nhụm này để nhụm lỏng được thoỏt ra và đi vào nồi lũ. Chờ 5-7 phỳt cho nhụm thoỏt ra thỡ tiến hành gạt xỉ, dồn thành đống trờn bề mặt kim loại lỏng. Sau khoảng 3 phỳt thỡ nhẹ nhàng với hết xỉ ra. Lưu ý trỏnh vớt cỏc cục ụ xyt nhụm lẫn trong xỉ.
Giảm nhiệt độ nồi kim loại xuống 800oC và tiến hành đưa trợ dung tinh luyện vào. Chờ khoảng 3-5 phỳt khi trợ dung núng chỏy phỏt ra tiếng nổ lộp bộp thỡ dựng chụp dỡm toàn bộ chất trợ dung xuống đỏy nồi. Giữ nguyờn khoảng 3 phỳt cho đến khi cú cỏc bọt khớ chỏy trờn bề mặt kim loại lỏng và những tia lửa bắn túe thỡ khuấy đảo mạnh chụp trong khoảng 5 phỳt. Lỳc này trờn bề mặt nồi kim loại sẽ xuất hiện xỉ tơi, bụng thỡ dừng khuấy đảo. Chờ khoảng 4-5 phỳt cho trợ dung phỏt huy tỏc dụng thỡ gạt nhẹ dồn xỉ vào một chỗ rồi vớt hết xỉ ra.
Ngắt điện ngừng lũ để nhiệt độ kim loại lỏng giảm cũn khoảng 700-720oC thỡ mỳc hợp kim nhụm rút ra lanh gụ, sử dụng sau. Tuy nhiờn, để tiết kiệm nhiệt, nờn điều chỉnh thành phần nhụm tỏi chế ngay trong mẻ tận thu theo cụng đoạn 7. của quy trỡnh cụng nghệ.
3.2.3. Điều chỉnh thành phần đỳng mỏc hợp kim ADC 12
Trải qua nhiều lần nấu luyện, nhất là trong khi tỏi chế, một số thành phần của hợp kim nhụm tận thu bị biến đổi. Cỏc nguyờn tố cú tớnh hoạt húa cao như magiờ, kẽm, si lic thường bị hao tổn. Thực tế cho thấy mức độ hao tổn của si lic, magiờ là 6 ữ 10%, của kẽm là trờn 10% như kết quả phõn tớch nờu trong bảng 3.3. dưới đõy (trớch từ cỏc phiếu kiểm nghiệm nờu trong phụ lục cuối bỏo cỏo).
Bảng 3.3. Kết quả phõn tớch thành phần húa (%) của nhụm ADC12 thỏi và tỏi chế
Mẫu Si Fe Cu Mn Mg Zn Ni Pb Sn Ti Cr
Thỏi 10,48 0,95 2,82 0,16 0,152 0,78 0,055 0,087 0,027 0,03 0,027 TC 1 9,65 1,46 2,73 0,164 0,14 0,65 0,052 0,081 0,022 0,024 0,03 TC 2 9,86 1,28 2,52 0,16 0,12 0,61 0,058 0,08 0,026 0,021 0,026 TC 3 9,78 1,53 2,49 0,15 0,11 0,63 0,054 0,077 0,024 0,02 0,023
Mẫu thỏi là nhụm thỏi ADC12 nhập ngoại, phõn tớch ngày 25/8/2010 TC 1 là nhụm tỏi chế thực hiện ngày 25/8/2010
TC 2 là nhụm tỏi chế thực hiện ngày 16/9/2010 TC 3 là nhụm tỏi chế thực hiện ngày 23/9/2010
So với thành phần nhụm ADC12 thỏi, và nhất là so với tiờu chuẩn JIS H5302 về nhụm ADC12 của Nhật tại bảng 2.1., ta thấy cú hai nguyờn tố trong nhụm tỏi chế cần điều chỉnh hàm lượng.
Thứ nhất là silic. Hàm lượng silic chỉ cũn từ 9,65ữ 9,84%, đó ở mấp mộ giới hạn 9,6% nờu trong tiờu chuẩn JIS H5302. Nếu tiếp tục nấu đỳc sẽ hao chỏy thờm và giảm dưới ngưỡng cho phộp, do đú nờn bổ sung si lic để hợp kim ADC12 tỏi chế đạt yờu cầu sử dụng lõu dài. Silic được đưa vào hợp kim dưới dạng si lic nguyờn chất.
Thứ hai là sắt. Lượng sắt của cỏc mẻ nấu tận thu nhụm đều tăng cao, lờn 1,28ữ 1,53%, vượt giới hạn trờn 1,3% của tiờu chuẩn JIS H5302. Muốn sử dụng hợp kim tỏi chế, phải giảm bớt sắt xuống dưới 1,3%. Giảm sắt đơn giản nhất là pha trộn thờm nhụm nguyờn chất (Al = 99,9%) vào hợp kim ADC12 tỏi chế. Biện phỏp điều chỉnh hàm lượng si lic và sắt được tiến hành như sau:
- Lấy mẫu phõn tớch nhanh thành phần nhụm tỏi chế và xỏc định lượng vật liệu cần đưa vào. Từ dữ liệu bảng 3.3. ta tớnh được phối liệu sau (bảng 3.4.) cho 100 kg hợp kim ADC12 tiờu chuẩn: