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鎂合金壓鑄生產安全管控要點 一

發布時間:10-10

鎂合金壓鑄生產之安全管理培訓資料

一、   概述

注意安全是鎂合金壓鑄成功運作的前提,在工廠管理系統中應包括以下內容十分重要:

1.1       制訂安全政策并傳達所有員工。

1.2       制訂年度安全指標,反應安全方面的連續改善。

1.3       建立系統的安全培訓,在引入技術的同時進行安全培訓。

1.4       在管理會議上應經常討論安全問題。

1.5       應評估并記錄各種工作中的危險建立各種有風險工作的安全政策。這些政策應是書面的形式并及時更新。

1.6       應調查所有的事故和過失,應記錄本調查結果并有行動。

1.7       工廠應有應急計劃并組織應急演習。

1.8       管理者和員工代表進行安全視察,更正不安全的操作環境。

 

二、壓鑄鎂合金及安全

在大批量生產的結構件中,鎂是最輕的常見金屬。鎂元素存在多種原材料中,包括海水,白云石,菱鎂礦等??梢杂枚喾N方法生產鎂,現在主要有熱還原法和電解法。全世界的產量大約為100萬噸。

鎂合金是由基本金屬或回收精煉的金屬生產。目前所有的壓鑄合金對重金屬雜質的含量有嚴格的限制,特別是鐵、鎳和銅。由于其優良的壓鑄性能和良好的機械和物理性能,AZ91是最常見的壓鑄合金。對于其它專門用途的合金,AM合金具有較好的延展性和斷裂韌性,AS合金具有較好的高溫抗蠕變性能。表1為目前壓鑄鎂合金的主要合金成份。

 

1        主要壓鑄鎂合金的化學成份

 
 

合金

%A1

%Zn

%Mn

%Si

%其它

AZ91

9

0.7

0.15

 

 

AM20

2

 

0.4

 

 

AM50

5

 

0.2

 

 

AM60

6

 

0.2

 

 

AS21

2

 

0.2

1.0

 

AS41

4

 

0.2

1.0

 

AS42

4

 

0.2

 

2.0~3.0

 

純鎂的熱性能如表2所示,合金的性能和純鎂稍有差別。特別是熔化性能相差較大,合金具有一定的熔化范圍而不是單一的熔化點。例如,AZ91D598時開始熔解,在約430時完全固化。對于其它合金,上下熔化隨實際成份而變化。這對于鑄造溫度選擇的熔爐操作有重要的影響。

 

    2         純鎂的熱性能

熔點

650

沸點

1107

熔化熱量

0.37MJ/kg

汽化熱量

5.25 MJ/kg

燃燒熱量

25 MJ/kg

固態比熱(400

1.2KJ/Kkg

液態比熱(800

1.4KJ/Kkg

固體密度(20

1.74kg/dm3  

液體密度(700

1.58 kg/dm3  

 

三、個人安全

使用合適的安全設備可以在很大程度上避免傷害,建議使用下列個人裝備:

?         毛織物兩層防火工作服。

?         具有面罩的頭盔

?         保護鞋和毛織物

?         工作手套(耐熱)

對于特殊操作需要耐熱圍裙

應有必要的救護設備,以防熱金屬飛濺引起傷害。在所有的出口處應有沐浴器,因熔化鎂合金引起的燒傷必須由醫務人員處理。為使所有的操作根據正確的工作規范進行,必須具有個人安全意識。由于熔化金屬可能引起個人傷害,在安全注意事項方面沒有任何妥協余地。

四、安全問題的根源

在繁忙的鑄造環境中處理灼熱的液體金屬總是涉及到安全問題。然而,只要給予必要的關注,鎂合金并不比鋁合金更危險。只是要討論有關液態和固態鎂合金的特殊應用所涉及的事項。大部分危險都是由于熔化的鎂合金和含氧的物質發生劇烈反應引起的。這些反應會生成熱,有時會生成氣體,從而導致火災,金屬飛濺和爆炸。這些反應生成的熱量如表2所示。因此在實際中要避免熔化鎂合金和含氧物質接觸。應特別注意避免潮濕的物質和熔化金屬相接觸。當面積/體積比較大時,例如機械加工的碎屑,鎂合金也會和水或氧氣發生反應。

和氧及氧化物反應

燃燒/氧化

2Mg+O2=2MgO

液體鎂合金中的水份迅速氣化

Mg(液)+H2O(液)= H2O(氣)+Mg(微小顆粒)

和水反應/氫氣爆炸

Mg+ H2O=Mg+ H2      2 H2+ O2=2 H2O

和氧化鐵反應

3Mg+Fe2O3=3MgO+2Fe

和氧化硅反應

2Mg+SiO2=2MgO+Si

有關安全問題,要分析整個生產過程,從鑄錠到達工廠及成品及副產品運出工廠。

五、鑄錠存放

制造商供應的鑄錠堆放于罩有塑膠的卡板上。由于溫度和存放及運輸過程中的相對溫度變化中鑄錠會吸收一定的水分。鎂合金鑄錠總會具有氣、裂紋和表面氧化,程度取決于合金類型和鑄造方法。以上特征和水分有關,如果鑄錠在潮濕的環境下存入較長的時間,會形成含有濕度的腐蝕物。供應商供應的鎂合金,建議在熔化之前把鑄錠預熱到150以除去水分。如果腐蝕較嚴重,建議在預熱之前除去腐蝕物。建議在室內存放,最好在溫度變化不大的建筑物內,應特別注意不要使鎂合金和水直接接觸。鎂合金鑄錠不能和易燃的材料放在一起。為防止在鎂合金存放區發生火災,備有消防系統。其作用是防止火災漫延到金屬存放區。如果鎂合金發生燃燒,噴水裝置會加速火勢,并可以引起爆炸。

六、鎂合金熔化

6.1  設備

壓鑄工廠常見的熔化設備包括以下方面:

6.1.1           至少把鑄錠預熱至150的預熱爐

6.1.2           裝入熔化爐的鑄錠裝入系統

6.1.3           具有單爐或雙爐或單爐兩室的熔化爐系統。

6.1.4           熔爐配有低碳坩堝,外覆有耐熱鋼。

6.1.5           金屬的轉移可以通過電加熱的無#耐熱鋼管完成.

6.1.6  壓鑄機金屬的計量是由各種裝置完成的,用杓舀,虹吸管,氣泵,離心泵和電磁泵等。

6.1.7  容納溫度測量,把桿控制,導管,保護氣體系統并具有檢查和清理窗口的熔化爐蓋系統。

6.1.8  供應適量保護氣體的供應系統,并可控制氣體成份。以防氣體耗盡,應有備用系統。所有的電力,燃料,冷卻水,氣都有遙控裝置,以在緊急情況下中斷供應。

6.2    防止蒸汽/氫氣爆炸

6.2.1  應采取必要的措施避免液體金屬和水/潮濕相接觸。

6.2.2  在投入熔化金屬之前,所有的鑄錠必須預熱至150

6.2.3  所有的清理工具和杓子必須清潔,預熱并經過完全干燥。

6.2.4  工具不能有吸收濕氣的包圍物。

6.2.5  熔化的鎂合金絕對不能接觸潮濕的材料,例如地板的水泥材料。只能使用鋼制容器。

6.3  防止燃燒/氧化

6.3.1  熔化金屬和空氣中的氧/氮的反應減少到最低程度。

6.3.2  在低于初始熔點的溫度下,大塊的金屬并不燃燒。

6.3.3  有液體金屬出現時,不使用熔化保護可能會發生劇烈的氧化/燃燒。

6.3.4  隨著溫度的增加,液體金屬的汽化增加了火災發生的可能性。

6.3.5  保護方法:低熔點下使用干燥而干凈的鹽熔液。

6.3.6  含有少量SF6SO2保護氣體

6.3.7  一般說來,IMA(國際鎂合金協會)建議使用表3中的熔化保護。對于標準的壓鑄操作,最常見的做法是干燥空氣中混合0.2%SF6

6.3.8  為避免吸收水分,不要使用過長的保護氣體輸送管。

6.3.9  在輸入鑄錠的和其它操作時,盡量減少爐蓋窗口的打開時間。

6.3.10 盡量避免各種泄漏。

6.3.11 確保保護氣體直接通至熔化金屬表面。

6.3.12 在提供良好保護的前提下,把流量調節到最少。

6.3.13 確保保護氣體的供應不能中斷。

6.3.14 用熔渣工具經常清理熔化金屬表面積聚的反應物。

 

3   在不同的工作條件和溫度下,IMA建議的保護氣體

熔化溫度(

保護氣體       VOL%

工作條件

表面攪動

焊劑污染

熔化保護

650~705

Air+0.04%SF6

優秀

650~705

Air+0.2%SF6

優秀

650~705

75%Air/25%CO2+0.2%SF6

優秀

705~760

50%Air/50%CO2+0.3%SF6

優秀

705~760

50%Air/50%CO2+0.3%SF6

很好

          

6.4防止鋁熱劑反應

坩堝壁和鋼配件的銹跡及剝落等應盡量避免和鎂合金接觸.

6.4.1  熔化保護氣體SF6SO2 不正確使用坩堝鱗片狀剝落,從而和熔化鎂合金發生劇烈的反應。

6.4.2  使用表3所示IMA混合氣體。

6.4.3  在密封的坩堝內絕對不可以使用高濃度的SF6和純的SF6 。

6.4.4  在熔化爐關閉時坩堝應盛滿金屬以避免坩堝壁吸收水分。

6.4.5  保持坩堝壁沒有銹跡,在清洗時應避免銹蝕進入熔化液。

6.4.6  坩堝襯表應干凈而沒有銹蝕。

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