Аннотация.

Настоящая работа содержит 21 страницу, 6 рисунков, 1 таблицу, 4 наименования литературных источника.

Ключевые слова: алюминий, плавка, новая, технология, стружка, толщина, окисная, пленка.

Реструктурирование вторичной алюминиевой промышленности имеет некоторые интересные технологические последствия. Пользователи вторичного металла, особенно небольшие компании, все больше и больше заинтересованы в рециркуляции своих внутренних отходов и увеличении их по сравнению с купленными отходами. Это создает потребность в использовании эффективных систем переплавки для выполнения как можно меньше операций. Возрастающие вторичные производители, делая попытку сохранить свою клиентскую базу вводят меры ценоограничения. В дополнение к традиционным шагам, имеется возрастающий интерес в улучшении эффективности процесса, и сокращении потерь плавки благодаря применению технологии, которая используется так успешно объединенной первичной промышленностью. В области сотрудничества с лидерами промышленности были развиты и представлены год назад несколько плавильных систем. С тех пор было разработано и запущено множество устройств, данные о применении которых будут обсуждены.

Содержание

Введение 5

1.0. Литературный обзор. 7

2.0. Исследовательская часть. 8

2.1. Вычисление критической толщины 8

2.2. Обобщение экспериментальных данных 12

2.3.Сила окисной пленки 16

2.4. Воздействие внешних сил. 18

Выводы 21

Список использованных источников 23

Введение

Объединенная первичная алюминиевая промышленность исторически имела повторный переплав существенной части ее внутренних или производственных отходов. Эта часть состояла из чистых, больших, «породистых» отходов, которые не затрудняли работу стандартной отражательной печи. Влажный, покрашенный, грязный и иначе загрязненный материал был оставлен вторичным. Постепенно первичные брали более запрашиваемые типы отходов, в начале только когда металл был в недостаточной поставке, но позже более регулярно, потому что они вложили капитал в специализированные аппаратные средства, типа сушилок и плавильных аппаратов. Взрывчатый рост промышленности упаковки напитков и ее огромное количество отходов (и отходы производства и Использованные Банки Напитка ИБН) ускорило это направление. Больше, чем 90% от отходов производства банок и переработки ИБН, возвращены на склад в первичные средства.

Следовательно, вторичные должны приспосабливаться к увеличивающемуся отношению «нежелательных» к «хорошим» отходам. Чтобы удовлетворять своим требованиям они используют основную, универсальную подготовку отходов и переплавочное оборудование. Большая часть их бизнеса – это преобразование потерь отходов производства литейщиков и штамповщиков; плавка любого материала, от стружки механической обработки до окрашенных прессованных профилей.

Однако в последние несколько лет развивается различная тенденция. Все больше и больше эти пользователи металла (литейщики, штамповщики и т.д.) устанавливают средства повторного переплава отходов для борьбы с высокой стоимостью потерь.

В ответ на эти требования были развиты несколько систем подготовки отходов и повторного переплава операторам среднего размера.

В цехе подготовки отходов имеются теперь доступные центрифуги с мощностью от одной до пяти тонн в час, которые уменьшают содержание воды/смазки приблизительно до 2 процентов от веса стружки (также как законченные системы сушки с подобными мощностями), чтобы произвести чистые, сухие стружки для качественной, свободной от загрязнения, низкой потери плавки.

Шаги подготовки отходов: чистка, экранирование, высыхание- являются одинаково важными. Акцент в этом документе находится в металлургических аспектах сдерживания окисления и металло-окисного разделения в течение плавки.

1.0. Литературный обзор.

Любое обсуждение системы плавления должно начаться с обзора того, что плавится. Перед разработкой общей системы плавления и определения, как ее разработать, чтобы минимизировать потерю плавки, необходимо полное понимание качеств отходов, которые влияют на переплавку. Главные свойственные качества, которые затрагивают потерю плавки: чистота отходов, морфология, тепловая история и тип сплава. В то время, как большинство сегодняшних операций плавления имеют большое значение в чистке и сушке отходов; морфология, тепловая история и влияние типа сплава часто менее хорошо поняты.

Обычный тип отходов – токарная или сверлильная стружка от механической обработки – обычно измельчается в меньшую стружку. В то время, как стружки от различных операций могут выглядеть идентичными, они могут фактически иметь весьма различные характеристики и их потеря плавки может широко измениться.

Плавильная потеря стружки [1] зависит от того, как относительно тонкий поверхностный окисный слой может поддерживать вес алюминия после того, как стружка превысит температуру плавления. Типично высушиваемые отходы имеют окисную толщину пленки около 200 ангстрем, что составляет менее 0,01 процента от веса стружки. В некоторых критических случаях, эта толщина может достигать 4 микрон, что является все еще только 0,8 процентами от объема стружки. Так что эффект окисления на потерю плавки не зависит от того, как отходы элементного алюминия окисляются, но, как покажет следующее обсуждение, зависит от того, как хорошо металл может быть отделен от его окисного слоя. Этот процесс разделения определяет количество произведенных отбросов, и таким образом определяет потерю плавки.

Если количество жидкости, которую пленка должна поддержать, маленькое, то есть полная стружка тонка, то окисный слой может содержать жидкий алюминий, и он плавает на поверхности в виде белого шлака, в котором содержание алюминия типично очень высоко, и нуждается в обработке или повторной обработке, для извлечения оставшегося алюминия.

Кроме того, если окисный слой более толстый, он может содержать большее количество алюминия, и потеря плавки растет.

Когда вес жидкости внутри стружки равен силе окисной пленки, которая содержит ее, можно сказать, что стружка – в критической толщине.

2.0. Исследовательская часть.

2.1. Вычисление критической толщины

Для иллюстрации эффекта толщины стружки и окисной силы, критическая толщина может быть рассчитана. Выше этого критического значения, потеря плавки снизилась бы к постоянному значению, ниже этой критической толщины, потеря плавки слишком повысится, если иначе не отделена внешними силами.

Принимая чистую сухую стружку:

Длинной I = 0,01 м

Шириной W = 0,01 м

Толщиной T = 0, 0002 м

Окисная толщина S = 100x10^-10 м

И принимая W=I

Вес жидкости внутри стружки равен (W):

W = P x g x I^2 x t

W = 2700 x 9,8 x 0,0001 x 0,0002 = 0,0005

Где Р – массовая плотность жидкого алюминия. Р = 2700 кг/м^2

И g – ускорение свободного падения, g = 908 м/с^2

Эскиз типовой стружки

Рис.1.

Перекрестная область окиси (А), которая поддержала бы жидкий вес временно отстраненной стружки

А = (2 x I + 2 x T) x S

В большинстве случаев Т << 1, таким образом пренебрегая 2Т,

А = 2 x I x S

A = (2 x 0,01 + 2 x 0, 0002) х 100 х 10^-10 = 0,02

Если вес жидкости внутри стружки представляет силу на перекрестном разделе окисной пленки, то растяжимое напряжение на пленке ( ):

Предполагая, что длинна и ширина стружек остаются константой, и толщина изменится в зависимости от механической обработки, критическое значение толщины T crit может быть выражено как:

Как пример типичной машинной стружки, измерения были бы:

I x W = 0.01 m x 0.01 m

Сила окисной пленки, как выявлено, составляет 2х10 Па. Типичная окисная толщина, S, составляет 100 ангстрем.

Так,

Банка алюминиевая 206/211-408-330 мл

Рис.2

Таблица1

Параметры алюминиевой банки

ОПИСАНИЕ	РАЗМЕР (мм)
толщина металла	0.280
высота банки	115.2±0.3
макс. диаметр банки	66.3
глубина свода	10.78±0.13
макс. диаметр фланца	62.3
внутренний диаметр горловины	57.4±0.3
ширина фланца	2.20±0.25
толщина фланца с лаком	0.19±0.02
диаметр основания	47.8
толщина толстой стенки	0.157±0.005
толщина тонкой стенки	0.107±0.005
свободное пространство	12.2±0.5
мин. осевая прочность	1000 H
мин. давление выпучивание дна	620 кПа
вес банки	11.2±0.4 г

2.2. Обобщение экспериментальных данных

Рисунок 3 иллюстрирует эффект толщины. Как толщина листа воздействует на потерю плавки. Как показано в [2] диапазон потери плавки при изменении толщины с этим значение Т crit в приблизительном соглашении с расчетным значением

Поскольку толщина уменьшается вне критического значения, потери плавки быстро растут.

Другая свойственная переменная качества отходов, которая имеет большое влияние на потерю плавки – тип сплава, и более точно – содержание магния. С увеличением содержания магния, потеря плавки также увеличивается.

Как сообщено [3], большее количество активного поверхностного магния допускает окисление через большую глубину, и в то время как сила окисной пленки на единицу площади ухудшается с этим ростом, полная сила пленки увеличивается, как показано на рисунке 4.

Рисунок 5 иллюстрирует эффект магния в практическом плавильном эксперименте; с увеличением температуры и содержания магния, увеличивается потеря плавки.

Далее должно быть отмечено, что тепловая история имеет сильное влияние на окисную толщину, которая в свою очередь затронет критическое значение толщины tкр и потерю плавки. С увеличением температуры стружки в воздухе толщина окисного слоя увеличивается. Например, как показано [4] окисный уровень из 3004 листов при 815 градусах Цельсия в воздухе в течении двух минут может вырасти до 530 ангстрем; в один час он достигнет 3000 ангстрем. Из этого следует, что в этой окисной толщине, критическое значение толщины стружки, Т станет большим из-за более толстой, более сильной окисной пленки.

Динамика того, как окисная пленка влияет на потерю плавки, зависит в значительной степени от того, как отходы плавят. Действуя на отходы дл достижения лучшей плавящей эффективности, проект системы плавки сосредоточился бы на:

- Уменьшении окисного роста пленки посредством подвергания горячему воздуху.