Bauksiitin raaka-aineen ja alumiinioksidin jalostus
Alumiinin arvoketju alkaa bauksiitista, pintalouhitusta-malmista, joka sisältää hydratoituja alumiinioksideja sekä rautaoksidia, piidioksidia ja titaania. Malmin laatua arvioidaan vähemmän alumiinioksidin kokonaispitoisuuden perusteella kuin käytettävissä olevan alumiinioksidin ja reaktiivisen piidioksidin suhteen perusteella, koska tämä suhde määrää, kuinka paljon natriumhydroksidia häviää jäännösvirtaan ja kuinka taloudellinen jalostamo voi olla.
Jalostus seuraa Bayer-prosessia. Murskattu ja pesty malmi mädätetään kuumalla kaustisella soodalipeällä, joka liuottaa alumiinihydroksidit ja jättää suspensioon runsaasti rautaa{1}}jäämiä. Mädätyslämpötila valitaan malmimineralogian mukaan, yleensä välillä 140-240 celsiusastetta paineen alaisena böhmiitti- ja diasporimalmilla ja alhaisempi gibbsiittimalmilla. Sitten liete leimataan, laimennetaan ja kirkastetaan liukenemattoman jäännöksen, joka tunnetaan nimellä punaliete, erottamiseksi, joka pestään, sakeutetaan ja varastoidaan muokatuissa padoissa.
Selkeytetty raskaana oleva lipeä jäähdytetään saostussäiliöissä ja ympätään hienoilla alumiinioksidihydraattikiteillä. Kun neste jäähtyy, ylikyllästys ajaa alumiinihydroksidin ulos liuoksesta siemenelle. Karkea hydraatti luokitellaan, ja hieno jae palautetaan siemeneksi, kun taas karkea jae pestään ja kalsinoidaan noin 1000-1100 celsiusasteessa kemiallisesti sitoutuneen veden poistamiseksi. Tuloksena on sulatto-laatuista alumiinioksidijauhetta, joka sisältää tyypillisesti yli 98 prosenttia alumiinioksidia ja tiukasti kontrolloitua soodaa, piidioksidia ja rautaa. Alumiinioksidin laadunvalvonta noudattaa GB/T 24487:ää, ja alavirtaan tuotettu uudelleensulatusharkko on määritelty GB/T 1196:ssa.
Elektrolyyttinen pelkistys hallissa{0}}Heroult Cell
Primäärialumiinia tuotetaan elektrolyysillä, ei sulattamalla tavanomaisessa mielessä. Alumiinioksidi liukenee sulaan kryoliittiin noin 960 celsiusasteessa teräskuoren sisällä, joka on vuorattu hiilellä, joka toimii katodina. Hiilianodit lasketaan kylpyyn ja kennon läpi kulkee 150-300 kiloampeerin tasavirta.
Virta hajottaa liuenneen alumiinioksidin nestemäiseksi alumiiniksi ja hapeksi. Happi yhdistyy hiilianodin pintaan, joten anodeja kulutetaan jatkuvasti ja ne on vaihdettava säännöllisin väliajoin, tyypillisesti noin 0,4 tonnia hiiltä tuotettua metallitonnia kohden. Nestemäinen alumiini on elektrolyyttiä tiheämpää ja kerääntyy kennon pohjalle, josta se imeytyy upokkaisiin. Kennojen jännitettä hallitsee anodin ja katodin välinen kylpy teoreettisen hajoamispotentiaalin sijaan, minkä vuoksi primäärialumiinin ominaisenergiankulutus on noin 13 500 kilowattituntia tonnia kohden.
Käyttökuri keskittyy alumiinioksidin syötön hallintaan, kylvyn lämpötilaan ja kylpysuhteeseen, anodiväliin ja anodivaikutuksen palautumiseen. Huono syöttöohjaus aiheuttaa lietteen kertymistä-tai liiallisia anodivaikutuksia, ja molemmat lisäävät energiankulutusta ja päästöjä. Nykyaikaiset sulatot myös keräävät ja käsittelevät kattilakaasua fluori- ja rikkiyhdisteiden poistamiseksi ennen vapautumista.
Laattojen ja aihioiden valu ja homogenointi
Nestemäinen metalli siirretään upokkaasta valuasemille ja seostetaan spesifikaatioiden mukaan ennen jähmettymistä. Suorajäähdytysvalu on muokattujen tuotteiden runkoprosessi: metalli kaatuu vesi-jäähdytettyyn muottiin, kun taas hydraulipöytä vetää jähmettyvän vaipan, jolloin syntyy valssattuja laattoja litteille tuotteille ja lieriömäisiä aihioita ekstruusiota varten.
Valssaava laatta: suuret suorakaiteen muotoiset valukappaleet, yleensä jopa noin 30 tonnia, levyjen ja kalvojen tuotantoon
Suulakepuristusaihio: pyöreät valut eri halkaisijoilla profiileille, putkille ja tankoille
Jatkuva valu ja nauhavalu: kompaktit reitit, jotka tuottavat nauha- tai foliomassaa lähellä lopullista mittaa
Homogenointi: liotus noin 500-580 celsiusasteessa erottelun poistamiseksi ja mikrorakenteen tasaamiseksi
Scalping ja sahaus: erottuneen ja hapettuneen pinnan poistaminen ennen kuumatyöstöä
Homogenointikäytäntö vaikuttaa voimakkaasti loppupään muovattavuuteen. Riittämätön liotus jättää karkeita liukenevia faaseja, jotka halkeilevat valssauksen tai suulakepuristuksen aikana, kun taas liiallinen liotusaika hukkaa uunin kapasiteettia ja voi karkeaa dispersioideja käyttökelpoisen alueen yli.
Muotoilu: valssaus, suulakepuristus, taonta ja painevalu
Litteät tuotteet valmistetaan kuumavalssaamalla homogenisoitu laatta kääntömyllyssä, pienentämällä paksuutta noin 600 millimetristä 2–10 millimetriin, sitten kylmävalssaamalla moni-teline- tai yksitelinemyllyissä lopulliseen mittaan. Läpivientien väliset hehkutusvaiheet säätelevät kovuutta, raekokoa ja rakennetta. Kalvon valssaus jatkuu klusterimyllyillä lähes 0,006 millimetriin ohuimmille pakkauksille ja kondensaattorikalvoille. Levyt ja levyt on määritelty ASTM B209:ssä, ja eurooppalaiset mekaaniset ominaisuudet ovat standardissa EN 485-2, ja takotuotteiden kemiallinen koostumus on määritelty EN 573-3:ssa.
Profiilit ja putket valmistetaan suulakepuristamalla, puristamalla kuumennetut aihiot muotoiltujen muottien läpi siten, että metalli virtaa jatkuvaan osaan. Puristetut tangot, tangot ja profiilit on määritelty ASTM B221:ssä. Takominen kohdistaa puristusmuodon aihioihin tai leikattuihin raaka-aineisiin, jalostaa viljan virtausta ja parantaa pyörien, jousitusvarsien ja rakenneosien väsymiskykyä ja sitkeyttä. Korkea-painevalu ruiskuttaa sulaa metalliseosta karkaistuihin teräsmuotteihin koteloita, kannattimia ja moottorin osia varten, joissa on ohuet seinät ja monimutkaiset rivat.
Peltimuovaus vastaa erilaisiin tarpeisiin. Progressiivinen leimaus tuottaa suuria määriä autopaneeleja ja koteloita, kun taas lisävalmistus rakentaa lähes-netto-muotoisia komponentteja kerros kerrokselta, mikä lyhentää-määräisten ilmailu- ja työkaluosien toimitusaikaa, mutta vaatii jauheen laadunvalvontaa ja{4}}jälkikäsittelyä.
Pintakäsittely ja laadunvalvonta
Pinnan viimeistely määrittää korroosion keston, ulkonäön ja loppupään kiinnittävyyden. Anodisoinnilla kasvaa huokoinen anodioksidikerros, joka voidaan tiivistää tai värjätä ja joka on tyypillisesti 5-25 mikrometriä paksu vaaditusta luokasta riippuen. Jauhemaalaus levittää polymeerikerroksen, joka kestää sään ja hankauksen. Kemiallinen konversiopinnoite tuottaa fosfaatti--vapaita kalvoja, jotka parantavat maalin tarttuvuutta ja tilapäistä korroosiosuojaa. Mekaaninen kiillotus tuottaa heijastavia viimeistelyjä, ja laserteksturointi luo mikro{7}}kuvioita, jotka säilyttävät voiteluaineen muotoilun aikana.
Kemiallisen koostumuksen todentaminen optisella emissiospektrometrialla jokaisessa valussa
Vetolujuuden, myötörajan ja venymän mekaaninen testaus valmiilla tuotteella
Paksuuden, leveyden, tasaisuuden, suoruuden ja profiilitoleranssin mittatarkastus
Pintatarkastus sulkeumien, oksidiläiskien, naarmujen, reunahalkeamien ja jyrsintäjälkien varalta
-tuhoamaton testaus, kuten ultraäänitarkastus levyn ja suurten takeiden sisäisten vikojen varalta
Jäljitettävyys yhdistää jokaisen valmiin erän sen valunumeroon, lämpökäsittelytietueeseen ja tarkastustietoihin. Tämän levyketjun ansiosta valmistaja voi hyväksyä materiaalia toistamatta jokaista testiä, joten se on pikemminkin kaupallinen voimavara kuin paperityö.
Usein kysytyt kysymykset
K: Kuinka alumiinioksidia uutetaan bauksiittimalmista?
Malmi murskataan ja pestään, sitten mädätetään kuumalla kaustisella soodalla niin, että alumiinihydroksidit liukenevat. Liukenematon rauta-rikas punaliete erotetaan, alumiinihydroksidi kiteytetään jäähdytetystä lipeästä kylvämällä ja hydraatti kalsinoidaan sulatto-laatua alumiinioksidijauheeksi.
K: Mitä elektrolyyttisen pelkistyskennon sisällä tapahtuu?
Alumiinioksidi liukenee sulaan kryoliittiin noin 960 celsiusasteessa. Tasavirta 150 - 300 kiloampeeria jakaa alumiinioksidin nestemäiseksi alumiiniksi ja hapeksi, hiilianodit kuluvat ja sula metalli kerääntyy hiilellä{4}}päällystettyyn kennon pohjaan säännöllistä napautusta varten.
K: Miksi homogenointia tarvitaan valun jälkeen?
Valu jättää erottelun ja karkeat epätasapainovaiheet. Liotus lähellä 500-580 celsiusastetta liuottaa nämä faasit ja tasoittaa mikrorakenteen, mikä parantaa valssaus- ja suulakepuristuskäyttäytymistä ja stabiloi lopulliset ominaisuudet.
K: Kuinka paljon energiaa primaarialumiinia tarvitsee?
Noin 13 500 kilowattituntia metallitonnia kohden, joista suurin osa kuluu elektrolyyttikennoissa. Kierrätetty alumiini välttää pelkistysvaiheen kokonaan ja tarvitsee vain pienen osan tästä energiasta.
K: Mitkä standardit kattavat alumiinilevyt ja suulakepuristetut profiilit?
ASTM B209 kattaa levyt ja levyt ja ASTM B221 kattaa ekstrudoidut tangot, tangot ja profiilit, kun taas EN 573-3 määrittelee muokatun koostumuksen ja EN 485-2 määrittelee levyn mekaaniset ominaisuudet. Kiinan vaatimukset asetetaan GB/T-standardeissa harkko- ja jatkojalostustuotteille.
K: Mikä pintakäsittely tulisi valita?
Valitse anodisointi kulumiseen ja koristeväreihin, jauhemaalaus ulkoisen säänkestävyyteen, kemiallinen konversiopinnoite maalipohjaksi tai tilapäissuojaksi, kiillotus heijastavuuden parantamiseksi ja laserteksturointi, jos voiteluaineen pysymistä muovauksen aikana tarvitaan.
