福士科 自动化金属液处理站

当今铝铸造厂竞争日趋激烈，共同面临几个相互制约的要求，即提高铸件品质和产 ，并增加出品率的同时需要降低废品率和浪费，并改善安全和工作环境。未来满足这些要求铸造厂必须做到： 

• 为客户供应最好品质的铸件 

• 生产出符合标准的可靠、安全的铸件 

• 在市场中具有竞争力 

• 保证工作环境的 HSE

• 改善环境以满足 ISO 14001

• 利润充足、生意良好 

能够影响到铸造过程中所有这些要求的工艺过程就包含金属液处理过程。高品质金属液是生产高品质铸件的基础，研究表明金属液处理过程的控制非常困难的同时对环境的影响也最大

近些年来众多科研人员针对金属液处理工艺的优化进行了大 的研发工作，高效环保的处理工艺正是这些工作的成果。由福士科开发的 MTS 1500 自动化金属液处理站是代表这一工艺

进步的成熟产品，适用于铸造厂各种需求，对现代铝合金铸造有显著贡献。 

1. MTS 1500 技术 

1.1 机器设备 

MTS 1500 金属液自动处理站（图 1）由 5 部分构成，即旋转除气机、料斗系统、螺旋进料喷撒装置、可调挡板和电气控制柜，此外还包括为 MTS 1500 特别开发的耗材（打渣剂和转子）。 

• 旋转除气机是 MTS1500 的最基本的构件，它同时也是加料系统、处理熔剂传输单元和可动挡板的固定基体。原则上讲，旋转除气机都可以作为 MTS 处理站的基础构件

，但是除气机本身太小时，就无法将其它部分物理固定在上面。 

• 料斗系统包含一到两个熔剂箱，最多可以同时添加两种处理熔剂（如清渣和变质）。封闭的料斗设计可防止熔剂吸潮，料斗中的传感器用于提示熔剂 。 

• 熔剂喷撒装置安装在料斗出口处，用于将处理熔剂自动喷撒到漩涡中。该装置由电机驱动螺杆，从而实现熔剂传递 的精确控制。熔剂添加 通过螺旋推进时间控制。 

• 可调挡板的移动也由电机驱动，可以在处理过程中任意地浸入和提出合金液。从合金液中提出挡板有助于在合金液中形成漩涡，挡板浸入合金液中不仅可消除漩涡，同时优化除气除渣过程。 

• 控制柜包含一个 PLC，用于保证获得优良的处理过程，并维持稳定的处理过程。PLC 主要控制 MTS1500 的如下功能：转子、转杆的升降及浸入合金液的程度，转子、转

杆的旋转速度，喷撒所需数 的处理熔剂，通入合金液中的氮气的流 等。 

1 MTS 1500 金属液自动处理站 

1.2 耗材产品 

XSR 转子和 COVERAL MTS 系列打渣剂产品是 MTS 1500 性能的关键。 

具有专利的独特设计的 XSR 高性能转子（图 2）有助于在熔剂添加过程中形成漩涡，并在之后高效地除气除渣。XSR 转子具有极强的泵作用，可以将铝液从转子底部在泵作用下抽取入转子中并立即与惰性处理气体混合，同时铝液从转子中甩出的速度也相应提高，使惰性气体气泡分布在处理容器的铝液截面上分布更加均匀一致，最终快速、彻底的除气。 

配合 MTS 开发的 COVERAL MTS 系列打渣剂产品包括清渣/打渣剂，含钠变质剂，晶粒细化剂和去除特别元素的熔剂（参见表 1），所有这些产品在使用中产生的烟尘 都非常低。 

 2 XSR 高性能转

表 1 Coveral MTS 系列产品及其应用说明 

注：以上温度和适用条件应以福士科最终推荐为准。 

1.2 工艺过程 

标准 MTS 1500 工艺过程由以下几个阶段构成： 

2 效益 

MTS1500 能够给铸造厂带来的诸多好处可以归纳为以下四个方面：.冶金、 济、环境、健康安全等。 

2.1 冶金方面的好处 

COVERAL MTS 系列打渣剂与 MTS 1500 一起使用可获得众多冶金收益，诸如：稳定的力学性能和机械性能，均匀的微观结构和化学成分，较高的清洁度和较低的含气 。这些好处对生产安全件的铸造厂来说至关重要。 

2.1.1 力学性能 

好的力学性能对铝合金铸造非常重要。图 3 比较了不同金属液处理方式可以达到的典型屈服强度和抗拉强度。 

3 力学性能比较 

图 3 中测 AlSi12CuNiMg 合金使用 COVERAL MTS 1582 晶粒细化剂处理后力学性能值，可以看出与我们竞争对手的旋转喷粉除气机相比抗拉强度提高了 3%，在屈服强度方面也有

9%的提高。铸件力学性能与晶粒尺寸大小有很大关系，这说明 MTS 1500 处理工艺有更好的晶粒细化功能。 

 图 4 伸长率比较图 4 中比较了不同处理方式中伸长率的不同。处理过程使用 COVERAL MTS 1524 对

AlSi12CuNiMg 合金进行处理，由图可以看出使用 MTS 1500 可以比试验中使用的旋转喷粉

除气机在伸长率上获得 35%的提高。这应该主要是改善了铝水的洁净度、 小了晶粒缺陷尺寸等。 

2.1.2 物理性能 

通常铸造厂主要关心的是氢气孔问题，使用 XSR 转子的 MTS 1500 可以高效除气以节约时间和氮气，图 6a 和 6b 展示了铝水 过 4 分钟 MTS 1500 除气后含氢 的不同，测得除气前试样的密度是 2.34g/cm3，除气后密度为 2.68g/cm3。 

图 6a 使用 MTS 1500 除气前  图 6b 使用 MTS1500 除气后图 7 和图 8 显示的是 A356 合金使用 MTS 1500 处理过程中铝液中含氢 的变化。红色为铝液温度变化，蓝色为含氢 变化，横轴为时间，可以看出 MTS 1500 在 5 分钟时间内已 完全可以将铝液中的氢降低到我们需要的水平。 

 图

7 较高初始含氢 时除气过程中温度和含氢 的变化 

8 典型含氢 铝液除气过程中温度和含氢 的变化 

2.2 环境、健康和安全方面的好处 

随着环境方面立法的推进，要求铸造厂 少污染数 的降低。ISO 及其它相应提供了必要的指导文件，以 少排放。MTS 1500 可以帮助铸造厂在环保方面有更好的表现，如：使用更少的耗材（处理剂、惰性气体）， 少产生的渣， 少排放，降低处理时间，降低熔炼时的过热度、节约能源等。 

金属液处理过程中需要使用熔剂，通常市面上为粉末状熔剂，配合 MTS 1500 使用的为颗粒状熔剂。 过测试收集金属液处理过程中的排放物，发现其中影响健康的主要是熔剂反应生成的氟化物和氧化硫。尽管粉状熔剂释放的物质仍处于正常水平，但在各种情况下的试验结果均表明颗粒状熔剂的排放 显著低于粉状熔剂。微粒总数相应由使用粉末状熔剂的 19mg/m3 少到使用颗粒状熔剂时低于 0.46 mg/m3。使用颗粒状熔剂后以氯化氢气体形式排放出的氯总 则 少了一半以上，而粉状熔剂的低氯排放在颗粒状熔剂时得以保持。最重要的是使用颗粒熔剂可显著 少氟化物的排放 ，由 19 mg/m3 少到 4 mg/m3以下。 使用传统粉状熔剂时，加入 是被处理铝液重 的 0.25%，而颗粒状熔剂为 0.125%，从逻辑上可知加入 的 少自然排放物相应 少，但根据试验结果，两种形态熔剂的排放物的数与加入 不是正比关系，颗粒状熔剂重 是粉状熔剂的 50%时，排放物 少了 85%，这样的结果使我们对熔剂的认识更加深入，熔剂的形态的确能够改变其使用效率。 同时使用 MTS 1500 后可对健康安全有非常显著的作用，因为打渣剂添加到金属液内并充分反应，故与传统的处理熔剂相比气体和烟尘等的排放显著 少。因为降低了操作者的直接参与，从而提高了操作工人的安全性。

2.3 济方面的好处 

使用 MTS1500 后由于同时降低了处理成本，改善了性能并 少了浪费，从而节约了大 成本。 

处理成本下降主要是因为惰性气体和打渣剂使用 少，且降低了人工成本。总体性能的改善体现在：更短的处理周期、金属液质 良好的再现性、较高的可靠性和较低的维护成本。

具体参见后面的案例。 

3，与普通除气机对比 

4 结论 

MTS 1500 系统，即全自动的金属液处理站(Metal Treatment Station)，可以在一次处理中完成各种处理操作。它的使用可以消除人工操作时的误差和人为影响，从而更加稳定可靠。 

MTS 1500 的应用可以为铸造厂带来显著的金属品质、环境、健康、安全和 济效益。 

通过惰性气体、熔剂消耗 、损失铝和能 的节约，以及人力资源的节约可为铸造厂降低成本。此外 MTS 1500 本身稳定可靠，节省了维护成本。