Boksito žaliavos ir aliuminio oksido rafinavimas
Aliuminio vertės grandinė prasideda nuo boksito – paviršiaus{0}}kasamos rūdos, kurioje yra hidratuotų aliuminio oksidų kartu su geležies oksidu, silicio dioksidu ir titano oksidu. Rūdos kokybė vertinama mažiau pagal bendrą aliuminio oksido kiekį, o ne pagal turimo aliuminio oksido ir reaktyviojo silicio dioksido santykį, nes šis santykis lemia, kiek kaustinės sodos prarandama likučių srautui, taigi, koks gali būti naftos perdirbimo gamyklos ekonomiškumas.
Rafinavimas vyksta pagal Bayer procesą. Susmulkinta ir išplauta rūda suardoma karštu kaustinės sodos tirpalu, kuris ištirpdo aliuminio hidroksidus ir suspensijoje palieka daug geležies{1}} likučių. Virimo temperatūra parenkama taip, kad atitiktų rūdos mineralogiją, paprastai 140–240 laipsnių Celsijaus diapazone esant slėgiui boehmito ir diasporų rūdų atveju ir žemesnė gibsitinės rūdos atveju. Tada suspensija išplaunama, praskiedžiama ir skaidrinama, kad būtų atskirtos netirpios liekanos, žinomos kaip raudonasis purvas, kuris nuplaunamas, sutirštinamas ir laikomas inžineriniuose užtvaruose.
Išvalytas nėščiųjų skystis atšaldomas nusodinimo talpyklose ir pasėjamas smulkiais aliuminio oksido hidrato kristalais. Kai skystis vėsta, aliuminio hidroksidas pašalinamas iš tirpalo ant sėklų. Šiurkštus hidratas klasifikuojamas, o smulkioji frakcija grąžinama kaip sėkla, o stambioji frakcija plaunama ir kalcinuojama maždaug 1000–1100 laipsnių Celsijaus temperatūroje, kad būtų pašalintas chemiškai surištas vanduo. Rezultatas yra lydymo{5} klasės aliuminio oksido milteliai, paprastai daugiau nei 98 procentai aliuminio oksido su griežtai kontroliuojama soda, silicio dioksidu ir geležimi. Aliuminio oksido kokybės kontrolė atliekama pagal GB/T 24487, o pasroviui gaminamas perlydytas luitas nurodytas GB/T 1196.
Elektrolitinis redukcija salėje{0}}Heroult ląstelėje
Pirminis aliuminis gaminamas elektrolizės būdu, o ne lydant įprastine prasme. Aliuminio oksidas ištirpinamas išlydytame kriolite maždaug 960 laipsnių Celsijaus plieniniame apvalkale, išklotame anglimi, kuri atlieka katodo vaidmenį. Anglies anodai nuleidžiami į vonią ir per elementą praeina 150–300 kiloamperų nuolatinė srovė.
Srovė suskaido ištirpusį aliuminio oksidą į skystą aliuminį ir deguonį. Deguonis susijungia su anglies anodo paviršiumi, todėl anodai vartojami nuolat ir turi būti keičiami reguliariai, paprastai maždaug 0,4 tonos anglies tonai pagaminto metalo. Skystas aliuminis yra tankesnis už elektrolitą ir kaupiasi kameros dugne, iš kur sifonuojamas į tiglius. Elementų įtampoje dominuoja vonia tarp anodo ir katodo, o ne teorinis skilimo potencialas, todėl pirminio aliuminio specifinis energijos suvartojimas yra maždaug 13 500 kilovatvalandžių tonai.
Darbo disciplina sutelkta į aliuminio oksido padavimo valdymą, vonios temperatūrą ir vonios santykį, anodo atstumą ir anodo efekto atkūrimą. Prasta tiekimo kontrolė sukelia dumblo susidarymą-arba pernelyg didelį anodo poveikį, o tai padidina energijos sąnaudas ir emisijas. Šiuolaikinės lydyklos taip pat surenka ir apdoroja dujas, kad pašalintų fluorą ir sieros junginius prieš išleidžiant.
Plokščių ir ruošinių liejimas ir homogenizavimas
Skystas metalas iš tiglių perkeliamas į liejimo stotis ir prieš kietėjant legiruojamas pagal specifikaciją. Tiesioginis atšaldymas yra kaltinių gaminių pagrindas: metalas pilamas į vandeniu-aušinamą formą, o hidraulinis stalas ištraukia kietėjantį apvalkalą ir gamina valcavimo plokštes plokštiems gaminiams ir cilindrinius ruošinius, skirtus ekstruzijai.
Valcavimo plokštė: dideli stačiakampiai liejiniai, paprastai iki maždaug 30 tonų, skirti lakštų ir folijos gamybai
Ekstruzinis ruošinys: įvairių skersmenų apvalūs profilių, vamzdžių ir strypų liejiniai
Nepertraukiamas liejimas ir juostelių liejimas: kompaktiški maršrutai gaminant juosteles arba folijos medžiagas netoli galutinio gabarito
Homogenizavimas: mirkymas maždaug 500–580 laipsnių Celsijaus temperatūroje, kad būtų pašalinta segregacija ir išlyginta mikrostruktūra
Skalavimas ir pjovimas: atsiskyrusios ir oksiduotos paviršiaus odos pašalinimas prieš karštą apdirbimą
Homogenizavimo praktika daro didelę įtaką formavimui pasroviui. Nepakankamas mirkymas palieka stambias tirpias fazes, kurios sutrūkinėja valcavimo arba ekstruzijos metu, o per ilgas mirkymas praranda krosnies talpą ir gali sutirštinti dispersoidus už naudingo diapazono ribų.
Formavimas: valcavimas, ekstruzija, kalimas ir liejimas
Plokštieji gaminiai gaminami karštai valcuojant homogenizuotą plokštę reversiniu malūnu, sumažinant storį nuo maždaug 600 milimetrų iki 2–10 milimetrų, tada šaltai valcuojant ant kelių{3}}stovų arba vieno{4}}stovo frezavimo iki galutinio matuoklio. Atkaitinimo žingsniai tarp ėjimų kontroliuoja kietumą, grūdelių dydį ir tekstūrą. Folijos valcavimas tęsiamas klasteriniuose staklynuose iki 0,006 milimetro storio ploniausios pakuotės ir kondensatorių folijos. Lakštas ir plokštės nurodyti ASTM B209, o Europos mechaninių savybių reikalavimai pateikti EN 485-2, o kaltinių gaminių cheminė sudėtis nustatyta EN 573-3.
Profiliai ir vamzdžiai gaminami ekstruzijos būdu, spaudžiant įkaitintus ruošinius per forminius štampus, kad metalas sutekėtų į ištisinę sekciją. Presuoti strypai, strypai ir profiliai nurodyti ASTM B221. Kalimo metu gniuždomoji deformacija taikoma ruošiniams arba pjautoms medžiagoms, pagerina grūdų srautą ir pagerina ratų, pakabos svirčių ir konstrukcinių detalių nuovargį bei tvirtumą. Aukšto -slėgio liejimo metu išlydytas lydinys įpurškiamas į grūdinto plieno štampus, skirtus korpusams, laikikliams ir variklio komponentams plonomis sienelėmis ir sudėtingomis briaunomis.
Metalo lakštų formavimas atitinka skirtingus poreikius. Progresyvus štampavimas gamina didelius automobilių plokščių ir gaubtų kiekius, o priedų gamyba sukuria beveik-neto{2}}formos komponentus sluoksnis po sluoksnio, todėl sutrumpėja mažos-apimties erdvėlaivių ir įrankių dalių pristatymo laikas, tačiau reikalinga miltelių kokybės kontrolė ir tolesnis{4} apdorojimas.
Paviršiaus apdorojimas ir kokybės kontrolė
Paviršiaus apdaila lemia korozijos trukmę, išvaizdą ir sukibimą pasroviui. Anoduojant išauga akytas anodinio oksido sluoksnis, kuris gali būti sandarinamas arba dažomas, paprastai nuo 5 iki 25 mikrometrų storio, priklausomai nuo reikalingos klasės. Milteliniu būdu padengiamas polimerinis sluoksnis, atsparus oro sąlygoms ir dilimui. Naudojant cheminę konversijos dangą, susidaro plėvelės be fosfatų ar chromatų, kurios pagerina dažų sukibimą ir laikiną apsaugą nuo korozijos. Mechaninis poliravimas užtikrina atspindinčią apdailą, o lazerinis tekstūravimas sukuria mikro- raštus, kurie formuojant išlaiko tepalus.
Kiekvieno liejinio cheminės sudėties tikrinimas optinės emisijos spektrometrija
Mechaninis gatavo produkto tempimo stiprio, takumo ribos ir pailgėjimo bandymas
Matmenų storio, pločio, lygumo, tiesumo ir profilio tolerancijos tikrinimas
Paviršiaus patikrinimas, ar nėra intarpų, oksidinių dėmių, įbrėžimų, briaunų įtrūkimų ir frezavimo žymių
Neardomieji bandymai, pvz., ultragarsinis plokščių ir didelių kaltinių dalių vidinių defektų patikrinimas
Atsekamumas susieja kiekvieną užbaigtą partiją su jos išmetimo numeriu, terminio apdorojimo įrašu ir patikrinimo duomenimis. Ši įrašų grandinė leidžia gamintojui priimti medžiagą nekartojant kiekvieno bandymo, todėl tai yra komercinis turtas, o ne popierius.
Dažnai užduodami klausimai
K: Kaip aliuminio oksidas išgaunamas iš boksito rūdos?
Rūda susmulkinama ir nuplaunama, tada suardoma karšta kaustine soda, kad aliuminio hidroksidai ištirptų. Netirpus geležies{1}}turtingas raudonasis purvas atskiriamas, aliuminio hidroksidas kristalizuojamas iš atvėsusio skysčio sėjant, o hidratas kalcinuojamas į lydyklos -rūšio aliuminio oksido miltelius.
Kl.: Kas vyksta elektrolitinio redukcijos elemento viduje?
Aliuminio oksidas ištirpsta išlydytame kriolite maždaug 960 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Nuo 150 iki 300 kiloamperų nuolatinė srovė suskaido aliuminio oksidą į skystą aliuminį ir deguonį, anglies anodai sunaudojami, o išlydytas metalas kaupiasi ant anglimi{4}} išklotos kameros dugno, kad būtų galima periodiškai bakstelėti.
Kl .: Kodėl po liejimo reikia homogenizuoti?
Liejimas palieka segregaciją ir grubias ne{0}}pusiausvyros fazes. Mirkymas netoli 500–580 laipsnių Celsijaus ištirpdo šias fazes ir išlygina mikrostruktūrą, o tai pagerina valcavimo ir ekstruzijos elgesį ir stabilizuoja galutines savybes.
K: Kiek energijos reikia pirminiam aliuminiui?
Vienai tonai metalo sunaudojama apie 13 500 kilovatvalandžių, kurių didžiausia dalis sunaudojama elektrolitiniuose elementuose. Perdirbtas aliuminis visiškai išvengia redukcijos žingsnio ir jam reikia tik nedidelės tos energijos dalies.
K: Kurie standartai taikomi aliuminio lakštams ir ekstruziniams profiliams?
ASTM B209 apima lakštus ir plokštes, o ASTM B221 apima ekstruzinius strypus, strypus ir profilius, o EN 573-3 apibrėžia kaltinę sudėtį, o EN 485-2 apibrėžia lakštų mechanines savybes. Kinijos reikalavimai yra nustatyti pagal GB/T standartus luitų ir tolesnių produktų produktams.
K: Kurią paviršiaus apdailą reikia pasirinkti?
Pasirinkite anodavimą, kad susidėvėtų ir dekoratyvinė spalva, miltelinis dažymas, kad būtų atsparus oro sąlygoms, cheminės konversijos dangą kaip dažų pagrindą arba laikiną apsaugą, poliravimą atspindėjimui ir lazerinį tekstūravimą, kai formuojant reikia išlaikyti tepalus.
