前些時(shí)間,筆者以"中國(guó)再生鋁產(chǎn)業(yè)2015形勢(shì)預(yù)測(cè)"為題,報(bào)道了中國(guó)再生鋁業(yè)的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展方向.報(bào)道顯示,歷經(jīng)數(shù)十年的中國(guó)再生鋁業(yè)目前基本上還是初級(jí)鑄造合金錠.高端變形鋁合金尚處于探索階段,拓展產(chǎn)品品種,將是中國(guó)再生鋁業(yè)今后發(fā)展方向.歷經(jīng)數(shù)十年發(fā)展,然而中國(guó)再生鋁產(chǎn)業(yè),迄今為止只能生產(chǎn)初級(jí)鋁合金錠,發(fā)人深思.

    (一)30年前出現(xiàn)的由鋁硅鈦三元合金配制的含鈦0.6%上下的鋁硅共晶合金,用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞、缸體、缸蓋等零部件制作,經(jīng)試驗(yàn)室試驗(yàn),工業(yè)性試驗(yàn),以及5萬(wàn)、15萬(wàn)公里行車(chē)試驗(yàn),結(jié)果合金有以下優(yōu)點(diǎn):有良好的細(xì)化結(jié)晶組織作用、較高的耐熱性、較高的耐磨性;能使活塞使用壽命延長(zhǎng)35%左右,合金經(jīng)濟(jì)效益明顯.由河南省科技委員會(huì)發(fā)布的鑒定證書(shū)注明ZL108T活塞合金技術(shù)規(guī)格、合金化學(xué)成分如下(%):Si:11-12,Cu:1.4-1.6,

    Mg:o.6-0.8,Mn:o.5-0.7,Ti:0.5-0.6,Fe:0.4-0.5,Al余量.

    來(lái)自全國(guó)26個(gè)單位派出技術(shù)專(zhuān)家34人,參與鑒定,其中多家汽車(chē)制造廠(chǎng)、拖拉機(jī)廠(chǎng)、活塞廠(chǎng)及內(nèi)燃機(jī)配件制造廠(chǎng)、汽車(chē)研究機(jī)構(gòu)等.鑒定具有很高的專(zhuān)業(yè)性、權(quán)威性.與此同時(shí)產(chǎn)出的鋁硅鈦亞共晶變形合金,經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)測(cè)試,其機(jī)械性能接近LD2,可作為L(zhǎng)D3代用品,廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等諸多部門(mén),市場(chǎng)空間不可限量.雖然上述產(chǎn)品因其生產(chǎn)方式、生產(chǎn)方法不科學(xué),嚴(yán)重破壞電解工藝、損壞電解槽,被放棄、禁用,未能產(chǎn)業(yè)化,但產(chǎn)品的優(yōu)越性、廣泛適用性,仍然給人留下深刻的印象.以鋁土礦直接電解,違規(guī)蠻干,嚴(yán)重破壞電解工藝,傷損電解槽被放棄禁用,理所當(dāng)然,但鋁硅鈦三元合金,不應(yīng)被忽視,應(yīng)探索、研發(fā)其它方式、方法進(jìn)行生產(chǎn).

    事實(shí)證明,對(duì)礦石進(jìn)行改性加工處理,使其理化性能適應(yīng)電解工藝要求的復(fù)合氧化鋁,作為電解添加劑,與氧化鋁混配進(jìn)行電解,經(jīng)試驗(yàn)室試驗(yàn),可以在保持電解工藝正常運(yùn)行的條件下,產(chǎn)出含有少量鈦及硅的鋁硅鈦三元合金,可用于再生鋁深加工,可以產(chǎn)出上述ZL108T的活塞合金和亞共晶變形合金.可惜此法竟無(wú)人問(wèn)津,長(zhǎng)期被忽視.我國(guó)再生鋁產(chǎn)業(yè)步履蹣跚數(shù)十年,只能生產(chǎn)初級(jí)鑄造鋁合金錠.

    除了電解法之外,還可以采用其它方式、方法.例如電熱法、碳熱法、化學(xué)置換法等.關(guān)鍵是要有創(chuàng)新發(fā)展思維理念和意愿,能勇于開(kāi)拓創(chuàng)新.在諸多方法中,電熱法產(chǎn)業(yè)化已有先例.可煉制含鈦高硅的鋁硅合金,以再生鋁、廢雜鋁稀釋最為有效、便捷、科學(xué)合理.如果能使再生鋁產(chǎn)業(yè)與電熱法結(jié)緣伴行,或?qū)⑹窃偕X產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、迅速產(chǎn)出高級(jí)鑄造合金、高端變形合金的最強(qiáng)勁有力的引擎,使再生鋁迅速走出低谷,由弱轉(zhuǎn)強(qiáng),面目一新.為此,筆者就電熱法略述拙見(jiàn)如下.

    (二)電熱法煉制鋁硅鈦合金工藝過(guò)程中,有些重要環(huán)節(jié)必須妥善處理,倘漠然置之,就會(huì)遭到挫折和失敗,國(guó)內(nèi)外此類(lèi)事例比比皆是.上世紀(jì)60年代,我國(guó)撫順、本溪、唐山、上海等地都曾試過(guò)電熱法煉制鋁硅合金,無(wú)一例外,都因忽略了煉制鋁硅合金的某些環(huán)節(jié)的特殊要求,先后放棄了試驗(yàn).其主要原因,一是爐子選用不當(dāng),冶煉工藝事故頻頻,無(wú)法正常生產(chǎn);二是爐料配備粗放隨意,產(chǎn)出合金含鐵高,用途受限.同時(shí)球團(tuán)耐熱強(qiáng)度不高,造碴多,漲爐底事故頻頻發(fā)生.

    與大多數(shù)礦熱還原工藝不同,煉制鋁硅合金有其特殊性,有特殊要求.首先,它要求反應(yīng)區(qū)能量密度足以保證產(chǎn)出的合金能連續(xù)不斷、及時(shí)地從出口順利淌出,而且保持均衡穩(wěn)定;要求反應(yīng)區(qū)溫度能穩(wěn)定保持在2050℃~2200℃之間,溫度低了反應(yīng)不完全造渣多,溫度高了還原金屬特別是鋁會(huì)大量揮發(fā);要求物料成分尤其是還原劑成分穩(wěn)定,保持反應(yīng)區(qū)導(dǎo)電率穩(wěn)定;工藝過(guò)程爐料要均勻下移,在合金及時(shí)排出的同時(shí),CO及碴也及時(shí)均勻排出;要求電極能埋得深,電極消耗保持均衡;總之,反應(yīng)區(qū)各項(xiàng)工藝要素、電制度、熱制度平衡而不紊亂.

    長(zhǎng)期試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明,雖然大功率三相礦熱爐也能取得較好的技術(shù)指標(biāo),但與單相單電極爐相比卻相形見(jiàn)絀,因而單相單電極爐應(yīng)是首選.用三相三電極礦熱爐煉制鋁硅合金時(shí),各項(xiàng)消耗指標(biāo)都偏高,而且經(jīng)常發(fā)生熔煉工藝紊亂,尤其是功率小的爐子,無(wú)法正常生產(chǎn),勉強(qiáng)維持,產(chǎn)出的合金含鋁量也達(dá)不到要求,究其原因主要是:

    (一)小功率三相爐,三根電極三個(gè)反應(yīng)區(qū),即便較大的6300kVA爐子,每相功率也只有6300/3kVA,顯然反應(yīng)區(qū)的能量密度太小,產(chǎn)量小,無(wú)法連續(xù)出爐,還原金屬尤其是鋁在爐子內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),大量揮發(fā),產(chǎn)率低,合金中鋁含量少,只能達(dá)到30%~35%.(二)三相爐電抗大,功率因數(shù)低,一般只有0.78~0.88,加以功率小,相對(duì)地爐壁、爐面、爐底散熱面積大,熱效率低,電耗高.

    (三)煉制鋁硅合金,工藝要求采用低電壓大電流,這時(shí)有效電阻及無(wú)功電阻值在不斷變化,無(wú)法做到三相功率完全一致,三個(gè)反應(yīng)區(qū)能量密度均衡,為了消除這種不均衡狀態(tài),就要經(jīng)常變動(dòng)變壓器二次相序,迫使停電,破壞了熔煉工藝,金屬產(chǎn)率低,電耗增加.與單相單電極爐比較,鋁及硅的損失都大,

    (四)三相電爐因三相功率不均衡,需要調(diào)整,致使三根電極上下移動(dòng)頻繁,反應(yīng)區(qū)能量密度均衡遭破壞,各項(xiàng)工藝要素也隨之變壞,還原反應(yīng)無(wú)法快速、完全地進(jìn)行,生產(chǎn)出現(xiàn)紊亂,爐子經(jīng)常處于不滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài).

    (五)三相電爐三根電極之間產(chǎn)生分流,這不但降低了反應(yīng)區(qū)的能量密度,還使?fàn)t子上部的溫度升高,降低了爐料電阻,迫使電極埋入深度變淺,導(dǎo)致難熔物SiC、Al4C3積存于爐底,造成塌料、漲爐底事故,無(wú)法正常生產(chǎn),直至最終被迫放棄生產(chǎn).

    認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn),同時(shí)并參考國(guó)外經(jīng)驗(yàn),不難得出結(jié)論,電熱法煉制鋁硅合金,確實(shí)有其特殊性,有一定難度,但如果爐子選用得當(dāng),爐子具備了煉制鋁硅合金所必備的功能,煉制鋁硅合金是完全可行的.前蘇聯(lián)數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)證明,爐子的功率必需保證反應(yīng)區(qū)能量密度足夠大,足以保證每分鐘的產(chǎn)量達(dá)到連續(xù)出爐同時(shí)帶出積存于爐底部的碴,三相爐的有功功率通常是13000kVA以上,單相單電極爐的有功功率通常是10000kVA以上.

    在選用三相爐時(shí),16500kVA以上的爐子,為了使三相有功功率保持平衡,反應(yīng)區(qū)能量密度均衡穩(wěn)定,建議采用二次低壓補(bǔ)償裝置(西安瑞弛冶金設(shè)備公司首創(chuàng)),以使功率因數(shù)提高到0.93左右.如有適用調(diào)頻裝置,亦應(yīng)采用.在采用三相能量平衡裝置時(shí),可使三相能量保持平衡,相電壓50~55V以使低電壓大電流.

    在選用單相單電極時(shí),增設(shè)調(diào)頻柜,可使電耗降低7%~10%,功率因數(shù)達(dá)0.93上下.在利用閑置礦熱爐時(shí),功率6300kVA的爐子改造后功率可增大1.58倍,不屬?lài)?guó)家規(guī)定淘汰之列,新建10000kVA以上單相單電極低頻爐,建議采用8927416X專(zhuān)利技術(shù).舊爐改造可采用兩種方式:交-直-交-低頻方式,十二相同步-逆變-低頻方式.

    8927416X專(zhuān)利技術(shù)特點(diǎn)在于,爐體安裝在爐底平車(chē)上,爐膛內(nèi)安裝有一根自焙電極,采用低頻交流電源.爐體外裝有可繞爐體移動(dòng)的扒皮車(chē).爐底平車(chē)置于基礎(chǔ)上,車(chē)板上設(shè)有多條鋼軌,爐體放在鋼軌上,爐底平車(chē)的移動(dòng)由油缸和管路組成液壓系統(tǒng)控制,可使?fàn)t體沿爐口方向移動(dòng),以改變電極在爐膛中的位置.電爐采用的交流電源,是三相電源采用整流、逆變電路技術(shù)后,構(gòu)成的單相低頻交流電源,亦即將三相市電經(jīng)變壓器變壓,再經(jīng)可控硅整流、逆變后,構(gòu)成單相低頻交流電源.扒皮車(chē)由車(chē)體及設(shè)于車(chē)體上的電焊機(jī)、扒皮夾子、汽動(dòng)裝置組成、車(chē)輪放在爐體外側(cè)的圓形軌道上.

    把三相礦熱爐改造成單相單電極爐,采用交-直-交-低頻方式,與8927416X專(zhuān)利技術(shù)不同之處是,所利用的閑置礦熱爐原有爐體是固定的,而電極是可移動(dòng)的,可以根據(jù)工藝需要隨時(shí)改變其與出口之間的距離.采用十二相同步-逆變-低頻方式時(shí),原有爐體也不變,只將固定電極裝置改為可移動(dòng),原有變壓器留用,其接線(xiàn)為A/Y,需再添一臺(tái)Y/Y性能變壓器,組成十二相同步-逆變-調(diào)頻交流電源,功率增大2/1.265倍.用上述兩種方式改造的爐子,所用電極的直徑正好與原有爐體的直徑相適應(yīng).爐子具有的電氣特性,完全符合煉制鋁硅合金的工藝要求.

    兩臺(tái)6300kVA經(jīng)改造的單相單電極低頻爐,其產(chǎn)量高于一臺(tái)普通16500kVA三相爐子的產(chǎn)量,其創(chuàng)造的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益更優(yōu)于后者.前蘇聯(lián)長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明,采用單相供電的六根電極排成一行的長(zhǎng)方形電爐,煉制鋁硅合金最有發(fā)展前途,它具有良好的工藝與電氣特性,功率因數(shù)提高5%~7%,電耗下降15%.

    鑒于各地多有閑置三相礦熱爐,建議選擇條件好的爐子,就地(或移地)加以改造,將其改造成為單相單電極低頻爐.改造后的爐子將具有諸多優(yōu)點(diǎn).現(xiàn)以6300kVA三相爐子,以十二相同步——逆變——低頻方式改造為例,加以說(shuō)明:

    (1)改造后的爐子,功率增大為9960kVA,完全可保證連續(xù)出爐的工藝要求.

    (2)利用原有爐體、設(shè)施,可節(jié)省大量投資,并不難在3~5個(gè)月內(nèi)投入生產(chǎn).

    (3)由于單相單電極能量密度大,反應(yīng)區(qū)各項(xiàng)技術(shù)要素穩(wěn)定,溫度易于控制在所要求的2050℃~2200℃之間.

    (4)由于只有一根電極,消除了電極間分流,電極埋入深度大,保證了電流通過(guò)電弧直達(dá)爐底,反應(yīng)區(qū)能量密度衡定,還原反應(yīng)正常進(jìn)行,提高了熱效率,減少了熱損失.

    (5)改造后的爐子電極與出爐口之間距離可調(diào)整(電極可移動(dòng))溫度高,保證了還原金屬及爐渣及時(shí)排出,金屬收率提高,同時(shí)中間產(chǎn)物SiC、Al4C3等難熔物較易被Al2O3還原,避免漲爐底現(xiàn)象發(fā)生.

    (6)一根可移動(dòng)電極,可保持電爐滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行,功率利用率可達(dá)100%,必要時(shí)改變電極與出爐口之間的距離,超負(fù)荷運(yùn)行,可利用"平谷峰"電價(jià)制度,于夜間(谷時(shí))多用電,以降低平均電價(jià).

    (7)由于一根電極,暴露于空氣中爐料中面積小因而消耗少,鐵質(zhì)電極殼相應(yīng)消耗少,有利于降低合金含鐵量.

    (8)一根電極便于調(diào)頻柜安裝、維護(hù),而低頻的應(yīng)用與推廣,是國(guó)家節(jié)能措施,將工頻50Hz調(diào)低為0~3Hz,可以減少大電流線(xiàn)路的電抗,節(jié)能降耗.頻率0~3HZ具有直流的功能,功率分布合理,不偏弧,電流集膚效應(yīng)減少,均勻流過(guò)電極,溫度高而平穩(wěn),原料還原率高,電磁攪拌力大,微粒渣反復(fù)碰撞形成大顆粒,易于分離,使合金中混渣少,質(zhì)量高,并有利于合金精制.

    (9)單相單電極低頻爐,不但優(yōu)于三相爐,也優(yōu)于直流爐.直流電爐2/3的功率在陽(yáng)極(爐底),由于熱量過(guò)于集中,不能充分利用,并造成局部過(guò)熱,導(dǎo)致還原金屬大量揮發(fā),使金屬收率降低,電耗增大.國(guó)外使用直流爐煉制鋁硅合金,每噸合金耗電15000度以上,國(guó)內(nèi)在煉制工業(yè)硅時(shí)每噸硅耗電竟高達(dá)16500度,而低頻爐可使電耗低于13000度/噸合金.(10)一根電極,消除了三相三根電極的三角區(qū),便于操作,特別是便于機(jī)械化、自動(dòng)化改造,也便于采用中空電極,用氮?dú)鈱⒀趸X、剛玉或高鋁礦粉與炭粉吹進(jìn)反應(yīng)區(qū),使其直接反應(yīng),以提高合金中鋁含量.

    (11)單相單電極低頻爐較三相爐排出煙塵少30%,噪音小,利于環(huán)保達(dá)標(biāo),利于粉末提純加密技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)施無(wú)廢料廢渣生產(chǎn).

    一座改造后的10000kVA單相單電極低頻礦熱爐,可年產(chǎn)含鈦鋁硅合金約6000噸,按每kVA計(jì)算的年產(chǎn)量約為普通三相爐1.3倍.改造一臺(tái)6300kVA三相爐為10000kVA單相單電極低頻爐,所投資金不難在投產(chǎn)后一年內(nèi)收回.

    正是由于單相單電極爐的優(yōu)越功能,上世紀(jì)40年代,前蘇聯(lián)一種被稱(chēng)為‘米格爐’的單相單電極爐風(fēng)行一時(shí),但由于對(duì)電網(wǎng)干擾大被禁止.我國(guó)在上世紀(jì)50年代由前蘇聯(lián)幫助建造的供煉硅用5000kVA單相雙電極礦熱爐,采用連續(xù)出爐工藝噸硅單耗可較三相爐低約10%以上.單相單電極爐較三相三電極優(yōu)勢(shì)明顯.然而迄今為止國(guó)內(nèi)尚未有以單相單電極爐成功煉制鋁硅合金案例,注重點(diǎn)仍?xún)A向于大功率三相三電極爐,兩家規(guī)模企業(yè)以鋁硅合金立項(xiàng),建造的功率16500kVA礦熱爐,投產(chǎn)后都轉(zhuǎn)產(chǎn)鐵合金.另外多家試煉制過(guò)鋁硅合金的企業(yè),所選礦熱爐都是三相三電極爐,因而在首選單相單電極爐同時(shí),不可忽視三相三電極爐.三相三電極爐經(jīng)技術(shù)改造后,完全可以適應(yīng)煉制鋁硅合金的工藝要求.例如有功功率大于13000kVA的爐子,采用二次低壓補(bǔ)償,增設(shè)三相平衡自動(dòng)調(diào)整裝置和調(diào)頻柜后,按低電壓大電流要求相電壓控制在50V~55V之間,反應(yīng)區(qū)下移電極埋入深,使反應(yīng)區(qū)能量達(dá)到最佳限度,滿(mǎn)足冶煉工藝要求,煉制出合格合金,使冶煉工藝運(yùn)行正常穩(wěn)定.

    至于爐料制備,必須按確定的Al2O3/SiO2(以下以A/S表示)平衡配料,嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行,這是煉制鋁硅合金、鋁硅鈦合金工藝得以正常進(jìn)行的必備條件.爐料需經(jīng)加工清除其中有害雜質(zhì),在所有雜質(zhì)中最為有害的是Fe2O3,而合金中鐵的含量很大程度決定合金的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力.含鐵過(guò)高,用于稀釋的原鋁(或再生鋁、廢雜鋁)的量加大,配制的合金成本高,利潤(rùn)降低.因此,要求在煉制的合金成本不增加的前提下,含鐵愈低愈好,為此特別限定合金的含鐵量,一般不超過(guò)1.5%.

    在限定煉制鋁硅合金鐵含量的條件下,對(duì)原料選用、加工方法,特別是除鐵方法的選定,必須做足文章,因?yàn)檫@涉及到市場(chǎng)供求如物料價(jià)格高低、加工費(fèi)用大小,加工難易程度,以及國(guó)家政策要求等諸多方面因素的綜合分析、評(píng)估等.比方河南的氧化鋁工業(yè),由于實(shí)施選礦—拜耳工藝流程,副產(chǎn)大量尾礦,為使尾礦資源化,獲得國(guó)家免稅待遇,可選用除鐵尾礦作原料,也可以廢棄低鋁硅比鋁土礦,經(jīng)除鐵、除雜后,用以煉制鋁硅合金,兩者都具有量大質(zhì)優(yōu)特點(diǎn);山西省資源條件更為優(yōu)越,高嶺土普遍含鐵低,平均在0.3%上下,朔州、忻州等高鋁煤產(chǎn)地,排放的高鋁粉煤灰、煤矸石更為可貴.平朔二礦所產(chǎn)粉煤灰中Al2O3含量達(dá)47%,Fe2O3含量只有0.44%,不需要除鐵加工.另外,懷仁某煤礦所產(chǎn)煤灰粉中Al2O3含量高達(dá)54.22%,A/S1.59,而Fe2O3含量為0.8%,如用作電熱煉制鋁硅合金原料,也不需要除鐵加工,懷仁所產(chǎn)洗選矸不需要添加含Al2O3物料,還原劑可選用洗選精煤,完全可以在煤上多下功夫.此外內(nèi)蒙古、陜北等地也有高鋁煤矸石、粉煤灰產(chǎn)出,托克托電廠(chǎng)排放的粉煤灰Al2O3含量達(dá)54.77%,SiO2:36.5%、A/S1,51、Fe2O3含量2.29%,經(jīng)高梯度磁分選可降至0.6%,無(wú)需添加含Al2O3物料,可直接用以制團(tuán).實(shí)際上,全國(guó)可資源利用的煉制鋁硅合金原料可謂取之不盡,用之不竭.

    原料制備的另一個(gè)重要環(huán)節(jié)是制團(tuán)工藝.球團(tuán)要求細(xì)度、導(dǎo)電度、機(jī)械強(qiáng)度、孔隙度等要充分滿(mǎn)足冶煉工藝要求,球團(tuán)耐熱強(qiáng)度決定冶煉過(guò)程造碴多少的決定因素,耐熱強(qiáng)度必須保證球團(tuán)順利進(jìn)入反應(yīng)區(qū).正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)約有14%~17%的殘碴形成,其成分主要是多鋁紅柱石(3Al2O3.2SiO2)、剛玉、六鋁酸鈣(Ca.6Al2O3)、SiC、AlOC等,通常在連續(xù)出爐時(shí)被帶出爐外,返回流程,如果球團(tuán)耐熱程度不夠,造碴過(guò)多無(wú)法及時(shí)排出爐外,會(huì)引發(fā)漲爐底事故,事故頻發(fā)會(huì)造成無(wú)法正常生產(chǎn).

    總之,性能優(yōu)越適用礦熱爐,優(yōu)良合格球團(tuán),是煉制鋁硅合金的必備條件,不可漠然置之.

    (三)除了上述通用方式,還可創(chuàng)新其他探索方法,例如煉制鋁硅鈦合金或鋁鐵合金使其分離制取含鐵低,并含有其他有益成份的鋁合金或含有少量鋁的鐵合金,而產(chǎn)出的含有少量硅、鈦的鋁合金,與再生鋁、廢雜鋁熔配如同上述成分的鋁硅亞共晶變形合金.

    上世紀(jì)90年代,我國(guó)鋁硅鐵首創(chuàng)焦作李封鐵合金廠(chǎng),去前蘇聯(lián)參觀(guān)訪(fǎng)問(wèn)回國(guó)后即試驗(yàn)電熱法煉制鋁硅鐵合金一舉成功,投產(chǎn)后頭3天煉出的合金成分如下:

    如果能使鐵含量保持到10%或以下,運(yùn)用振動(dòng)法、重力離心法、或水淬—磁選法,或可能把鐵含量降至2%~3%,含鐵2%~3%的鋁硅合金與適量再生鋁或廢雜鋁熔配,可配制出含鐵0.7以下,含鈦適量的鋁硅亞共晶變形合金,合金機(jī)械性能,經(jīng)測(cè)試與LD2接近,可作為L(zhǎng)D2的代用品廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等方面,從而使產(chǎn)能過(guò)剩的鋁硅鐵就可在自救的同時(shí)助推再生鋁業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)脫困轉(zhuǎn)強(qiáng).

    可配制的鋁硅亞共晶變形合金成份及測(cè)試結(jié)果如下:1.Al-6%Si-1%Ti合金可以軋制成板、擠壓成各種規(guī)格的棒、管、型材等.勿需中間退火可直接將管毛料拉拔成一定規(guī)格尺寸的半成品.

    2.為保證得到具有較好綜合性能的Al-6%Si變形鋁合金,鈦含量應(yīng)該限制在0.5%~1.0%的范圍較適宜.

    3.Al-6%Si-1%

    Ti合金板的機(jī)械性能,在冷變形狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度比工業(yè)純鋁高約5~7kg/mm2,延伸率基本相當(dāng):在退火狀態(tài)時(shí),Al-6%Si-1%

    Ti合金的抗拉強(qiáng)度比工業(yè)純鋁高約5kg/mm2,屈服強(qiáng)度略高,延伸率基本相同,與同樣狀態(tài)下的LD2合金相比,抗拉強(qiáng)度略低,延伸率相對(duì)較高.

    4.Al-6%Si-1%Ti合金擠壓棒的機(jī)械性能,在退火狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度、延伸率比工業(yè)純鋁高,與同狀態(tài)下的LD2合金棒之抗拉強(qiáng)度基本接近,但延伸率和硬度要略高些,斷面收縮率約低15%有希望成為退火狀態(tài)下LD2合金棒的代用材料.

    5.該合金成型性好,型材可一次彎成900角不裂.如與廢雜鋁熔配,廢雜鋁中銅、鋅等金屬有益無(wú)害.此外還有一種過(guò)共晶鋁硅合金早已問(wèn)世也應(yīng)重視.

    關(guān)鍵仍是除鐵,2%~3%的鐵含量,在稀釋硅的同時(shí)也被稀釋.倘鐵含量稀釋不到位,再以重力離心法二次除鐵,可將其清除到0.5%以下.

    研究表明,鋁硅鐵合金中三元相為:Fe2SiAl8、FeSiAl6、FeSiAl4,且在硅中溶解極小.用振動(dòng)法、重力離心法、水淬-磁選法有可能把鐵清除到2%~3%上下,自然混鋅法亦可一試.不論哪種方式,產(chǎn)出的副產(chǎn)品都可再利用,其經(jīng)濟(jì)效益仍可維持高位.

    利用鐵在高溫時(shí)能有效抑制鋁的揮發(fā),碳熱法煉制鋁硅合金,也是一個(gè)可行的選項(xiàng).國(guó)外許多國(guó)家都曾試驗(yàn)過(guò).日本企業(yè)以高溫間接加熱法,以氧化鋁、氧化鐵粉、石墨粉按重量比60:15:25混合制團(tuán),在21500C高溫下,保溫30分鐘,煉制出鋁鐵Fe/AL2.61的鋁鐵合金.由于鐵在鋁中固溶度受熔體溫度左右,低溫時(shí)固溶度隨之降低,共晶溫度時(shí)降至0.03%~0.05%,其時(shí)鐵呈原子團(tuán)存在而不紊亂,可以多種方式予以清除;由于鐵不熔于鋅和鉛也可以混鋅法、混鉛法進(jìn)行處理.上世紀(jì)80年代日本人還曾以高爐法進(jìn)行試驗(yàn),產(chǎn)出的合金含鋁60%以上,含鐵20%~25%,含硅10%~15%,雖然兩種方式都未能產(chǎn)業(yè)化,但都有改進(jìn)優(yōu)化余地,具有一定參考價(jià)值.