Überhitzung von geschmolzenem Metall ist eine häufige Prozessanomalie in der Gießereiproduktion, und ihre Gefahren sind verdeckt und verzögert. Oft wird sie erst in nachfolgenden Verarbeitungsschritten aufgedeckt, was zu weitaus größeren Verlusten führt als gewöhnliche Prozessschwankungen.

Überhitzung der Schmelze bezieht sich auf das Phänomen, bei dem die Temperatur der Schmelze die für diese Legierungsklasse angegebene normale obere Schmelzgrenztemperatur überschreitet und für eine bestimmte Zeit anhält, was zu einer Verschlechterung der Qualität und der nachfolgenden Struktureigenschaften der Schmelze führt. Je nach Überhitzungsgrad kann sie in zwei Stufen unterteilt werden:

Allgemeine Überhitzung: Wenn die Temperatur der Schmelze die Prozessobergrenze um 10-30 °C überschreitet und weniger als 30 Minuten anhält, nehmen die Oxidation und die Wasserstoffaufnahme der Schmelze zu, aber die Verschlechterung der Struktur ist noch nicht schwerwiegend. Nach der Behandlung kann sie für die Verwendung herabgestuft werden;

Schwere Überhitzung: Wenn die Schmelztemperatur die Prozessobergrenze um mehr als 30 °C überschreitet oder wenn die Überhitzung länger als 1 Stunde anhält, wird die Schmelze stark oxidiert und verbrannt, die Elemente verdampfen stark und es kann sogar zu lokaler Überhitzung kommen. Die Barrenstruktur wird irreversibel grobkörnig.

Wenn die Temperatur die Solidustemperatur der Legierung überschreitet, was zum Schmelzen von Phasen mit niedrigem Schmelzpunkt an den Korngrenzen führt, wird dies als Überbrennen bezeichnet, was der schwerwiegendste Temperaturunfall ist und die Schmelze praktisch ihren praktischen Wert verliert.

Die Schäden durch Überhitzung von Schmelzen spiegeln sich nicht nur im geschmolzenen Material selbst wider, sondern übertragen sich auch auf den Barren und nachfolgende verarbeitete Produkte, was zu Qualitätsverlusten während des gesamten Prozesses führt.

Erstens hat die metallurgische Fehlerrate von Barren erheblich zugenommen. Überhitzte Schmelze hat einen hohen Wasserstoffgehalt und viele Oxideinschlüsse, was die Fehlerrate von Porosität, Lockerheit und Schlackeneinschlüssen im Gussbarren um das 2- bis 5-fache erhöhen kann. In schweren Fällen kann der gesamte Ofenbarren die zerstörungsfreie Prüfung nicht bestehen und direkt verschrottet werden.

Zweitens hat der Barren eine grobe Struktur und verminderte Leistung. Je größer der Überhitzungsgrad, desto gröber werden die Körner nach der Erstarrung, und es können sogar grobe Säulenkristalle auftreten, was zu einer erheblichen Verringerung der Plastizität und Zähigkeit des Barrens führt und Rissbildung bei Extrusions- und Walzprozessen begünstigt. Bei wärmebehandelten, verstärkten Legierungen kann Überhitzung auch zu erhöhter Korngrenzenentmischung führen, was nach der Lösungsbehandlung zu Korngrenzenüberbrennen und mechanischen Eigenschaften führt, die nicht den Standardanforderungen entsprechen.

Drittens verschlechtert sich die Qualität der nachfolgenden Oberflächenbearbeitung. Die durch Überhitzung entstehenden kleinen Oxideinschlüsse dehnen sich nach der Extrusion und dem Walzen zu streifenförmigen Defekten aus und erscheinen nach der Anodisierung und Spritzbehandlung als Oberflächenstreifen, Lochfraß und Abblättern, was die Oberflächenqualifikationsrate des Produkts erheblich reduziert. Darüber hinaus kann stark überhitzte Schmelze die Auskleidungskorrosion verschlimmern, die Lebensdauer des Schmelzofens verkürzen und die Kosten für die Wartung der Ausrüstung erhöhen.

• Heizquelle sofort abschalten: den Brenner oder die Heizleistung ausschalten, die weitere Erwärmung stoppen und gleichzeitig den Ofen dicht abdecken, um das Eindringen von Luft zu reduzieren und die Oxidation zu intensivieren;
• Schnelles Abkühlen: Vorgeheiztes sauberes Kaltmaterial oder recyceltes Material desselben Typs in den Ofen geben, die Temperatur der Schmelze durch Wärmeaufnahme von den kalten Materialien schnell senken und während der Beschickung langsam zugeben, um Spritzer von Aluminiumflüssigkeit zu vermeiden;
• Gleichmäßige Temperatur: Während des Kühlvorgangs wird ausreichend gerührt, um lokale Überhitzungsbereiche zu beseitigen, wodurch die Temperatur der gesamten Schmelze im Ofen gleichmäßig und konsistent wird;
• Verbesserte Raffination: Nach dem Absinken der Temperatur in den normalen Bereich kann die Raffinationszeit um 10 % bis 20 % verlängert oder die Menge des Raffinationsmittels erhöht werden, um die Gas- und Schlackenentfernung zu verbessern und die durch Überhitzung entstandenen Einschlüsse und Wasserstoff auszugleichen;
• Qualitätsbewertung: Nach der Verarbeitung werden der Wasserstoffgehalt, die Zusammensetzung und der Einschlußgrad beprobt und getestet, um die Qualitätsstufe zu bewerten. Im Allgemeinen kann Überhitzung nach der Behandlung für gewöhnliche Produkte verwendet werden; Stark überhitzte Schmelze darf nicht für High-End-Produkte verwendet werden und sollte herabgestuft oder erneut geschmolzen werden; Bestätigte verbrannte Schmelze sollte direkt verschrottet und in den Ofen zurückgeführt werden, und es ist verboten, sie in den nächsten Prozess fließen zu lassen.

• Schrittweises Erhitzen: Wenn die Temperatur unter der Prozessuntergrenze liegt, die Temperatur schrittweise erhöhen, um lokale Überhitzung durch sofortiges Hochleistungsheizen zu vermeiden;
• Ausreichendes Rühren: Regelmäßig während des Heizvorgangs rühren, um eine gleichmäßige Temperatur im gesamten Ofen zu gewährleisten;
• Neubewertung: Wenn die Temperatur zu niedrig ist und zu lokaler Erstarrung der Schmelze führt, ist eine direkte Raffination und Guss verboten. Die Zusammensetzung muss neu eingestellt und nach vollständiger Schmelze raffiniert werden und darf erst nach Bestätigung der Qualifikation verwendet werden.