2.4.5. Дегазация алюминиевых сплавов

Наиболее распространённым дефектом отливок из алюминия является пористость, которая образуется из-за наличия водорода в расплаве. Общим принципом дегазации является использование пузырьков газа, проходящих через расплав и выносящих водород на поверхность. Эффективность дегазации зависит прежде всего от размера пузырьков. При ротационной дегазации создаются хорошо диспергированные пузырьки диаметром несколько миллиметров, и этот способ дегазации является наиболее эффективным. Применяя пористые пробки, также можно создавать пузырьки небольшого диаметра. Но в этом случае дисперсия пузырьков происходит хуже, чем при ротационной дегазации. При дегазации с помощью трубки образуются пузырьки диаметром от 20 до 30 мм, всплывающие локально только в области ввода трубки. Можно применять инертный или реактивный газ. Реактивные газы (обычно хлор или смесь газов с хлором) более эффективны для удаления твёрдых частиц, но менее экологичны. При использовании дегазирующих препаратов в виде таблеток достигается глубокое рафинирование за счёт протекания адсорбционно-флотационных процессов и химического связывания растворенного водорода. Такие препараты снижают пористость, газосодержание, потери металла со шлаком, повышают пластические свойства металла и одновременно оказывают модифицирующее действие.

Продувка расплава инертными газами, при соответствующем инженерном оформлении удовлетворитель­но удаляет включения, попавшие в расплав с засором лома, включения же образующиеся в расплаве за счёт «внутреннего» окисления можно удалить, только связав их в соединения, которые по своей природе и структуре менее связаны со структурой расплавленного алюминия, например в оксихлориды или оксифториды. Использование добавок хлора или фторсодержащих газов (фреонов) в продувочный газ частично помогает процессам флотации неметаллических включений из расплава. Существенно повышает эффективность флотации и диспергация пузырьков продувочного газа, которая может быть осуществлена либо с помощью вращающегося в расплаве импеллера (нагнетателя газа), либо продувкой расплава высокоскоростными струями газа. Лучшие результаты даёт сочетание активного флюсования путём перемешивания металла с жидкими флюсами с последующей продувкой расплава диспергированным нейтральным газом. В качестве примера можно привести технологию ковшевого рафинирования сплавов, которая применялась на Мценском заводе алюминиевого литья в середине 80-х годов (кстати, задолго до предложений немецких и американских фирм). Технология рафинирования заключалась в следующем: перед заливкой металла из печи в ковш на дно его заливали из флюсоплавильной печи от 2 до 4 кг жидкого флюса, затем из отражательной печи заливали перегретый до 780 °С металл; ковш с расплавом везли к установке ковшевого рафинирования, с помощью импеллера вначале вмешивали в расплав флюс при погружении импеллера под уровень металла, а затем при погруженном на дно ковша импеллере подавали в его полость аргон. Вся операция рафинирования одной тонны расплава занимала не более пяти минут, включая съём шлака с поверхности металла в ковше после подъёма импеллера. В результате применения этой технологии на заводе снизился общий брак по литью примерно на одну треть.