Примеси в алюминии-сырце

29.01.2017

Извлекаемый из электролизных ванн алюминий называют алюминием-сырцом, который содержит те или иные примеси. Последние ухудшают коррозионную стойкость и пластические свойства (ковкость) алюминия, а также увеличивают удельное электросопротивление его.
Примеси, содержащиеся в алюминии-сырце, можно разделить на три группы: 1) примеси металлические; 2) примеси не металлические и 3) примеси газов.
Из металлических примесей в алюминии присутствуют: железо, кремний, цинк, титан, кальций, натрий, медь, магний, ванадий, сурьма, марганец и мышьяк.
Для алюминия нулевого сорта количество иx по данным А.П. Беляева и Р.М. Гольдштейна составляет (в %). Fe—0,11: Si 0,18; Zn—0,02; Ti—0,004; Ca—0,005; Na—0,005: Cu—0,004; Mg—0,005, V—0,005; Sb—0,00032, Mn—0,003; As—0,0001, Ga—0,006; Cr—0,001; Sn—0,004; Bi—0,00001; S—6,0007.
Из приведенных цифр видно, что основными примесями в алюминии являются железо и кремний. Содержание их в алюминии отдельных ванн колеблется от 0,07 до 2%, иногда и выше.
Железо и кремний особенно вредны потому, что алюминий с ними дает хрупкие соединения, понижающие как его пластические свойства, так и коррозионную стойкость. Присутствие других металлических примесей также сказывается на его механических и коррозионных свойствах. Однако суммарное количество их незначительно, и лежит в пределах 0,0113—0,052%, поэтому они в меньшей степени влияют на качество алюминия, чем железо и кремний.
Из неметаллических примесей в алюминии могут присутствовать окись алюминия (глинозем), фтористые соли, углерод, карбид и нитрид алюминия. Даже сотые доли процента этих примесей ухудшают механические и литейные свойства металла и снижают коррозионную его стойкость.
Важнейшей газовой примесью в алюминии является водород, который растворяется в расплавленном алюминии в количестве от 0,05 до 0,25 см3/100 г Al. Присутствие водорода в металле в значительной степени снижает механические свойства алюминия, а также вызывает появление при литье и прокатке различного рода пороков: пористости, раковины, пузырей и пр. Растворимость других газов — азота, окиси и двуокиси углерода — в расплавленном алюминии по сравнению с растворимостью водорода невелика. Поэтому они не оказывают существенного влияния на качество алюминия.
Источниками попадания примесей в алюминий являются: 1) переход в алюминий примесей, присутствующих в сырье (глиноземе, фтористых солях, анодной массе); количество примесей, переходящих из сырья в алюминий, зависит от чистоты применяемых глинозема, фтористых солей и анодной массы; 2) переход в металл примесей из угольной футеровки ванны; 3) растворение в расплавленном алюминии катодных стержней; 4) оплавление стального инструмента и попадание окиси железа и медной окалины при зачистке контактов ошиновки; 5) оплавление анодной рамы, медных токоподводящих шинок к штырям; 6) внесение загрязнений в ванну со смётками глинозема, угольной пеной и случайными предметами. Загрязнение алюминия может также произойти при выливке его из ванны и переливках в литейном отделении.
Если две первые причины появления примесей в алюминии мало зависят от работы персонала, обслуживающего ванны, то остальные почти исключительно зависят от тщательности его работы.
Непременным условием обеспечения выпуска высококачественного металла является строгое соблюдение установленных норм технологического процесса. Всякое расстройство технологического режима ванны неизбежно потребует увеличения количества фтористых солей, учащенной обработки, что не может не отразиться на качестве металла.
Очистка алюминия от неметаллических и газообразных примесей, а также от натрия, магния и кальция достигается продувкой расплавленного металла хлором и отстаиванием его в электропечи. Примеси более электроположительных металлов, чем алюминий, могут быть удалены только путем электролитического рафинирования.
Согласно ГОСТ 3549—55, товарный алюминий подразделяется на девять марок, приведенных в табл. 11.
Примеси в алюминии-сырце

Алюминий после рафинирования разливают в чушки (с пережимом) весом 15 кг. Для марок АВ0000, АВ000, AB00 и AB0 допускается выпуск чушек алюминия весом 5 кг. Кроме того, для производства алюминиевых слитков, обрабатываемых давлением, заводы-изготовители поставляют алюминий марок А00, А0, A1, А2, А3 с отношением содержания примесей кремния к железу не больше единицы. K обозначению марки такого алюминия добавляется буква П (например: А00П, А0П).