Перегрев расплавленного металла является распространенной аномалией технологического процесса в литейном производстве, а его опасности скрыты и отсрочены. Часто он проявляется только на последующих этапах обработки, что приводит к потерям, значительно превышающим обычные колебания процесса.

Перегрев расплава относится к явлению, при котором температура расплава превышает нормальную верхнюю предельную температуру плавления, указанную для данного класса сплава, и сохраняется в течение определенного периода времени, что приводит к ухудшению качества и последующих структурных свойств расплава. По степени перегрева его можно разделить на два уровня:

Общий перегрев: Когда температура расплава превышает верхний предел процесса на 10-30 °C и длится менее 30 минут, увеличивается окисление и поглощение водорода расплавом, но ухудшение структуры еще не является серьезным. После обработки его можно использовать для более низких марок;

Сильный перегрев: Если температура расплава превышает верхний предел процесса более чем на 30 °C или если перегрев длится более 1 часа, расплав будет сильно окислен и обожжен, элементы будут сильно испаряться, и даже может произойти локальный перегрев. Структура слитка необратимо укрупнится.

Если температура превышает температуру солидуса сплава, вызывая плавление фаз с низкой температурой плавления на границах зерен, это называется пережогом, который является наиболее серьезной температурной аварией, и расплав практически теряет свою практическую ценность.

Вред от перегрева расплава проявляется не только в самом расплавленном материале, но и передается слиткам и последующим обработанным продуктам, вызывая потери качества на протяжении всего процесса.

Во-первых, значительно увеличивается процент металлургических дефектов слитков. Перегретый расплав имеет высокое содержание водорода и множество оксидных включений, что может увеличить частоту дефектов пористости, рыхлости и шлаковых включений в литом слитке в 2-5 раз. В тяжелых случаях весь слиток из печи может не пройти неразрушающий контроль и быть напрямую списан.

Во-вторых, слиток имеет грубую структуру и сниженные характеристики. Чем больше степень перегрева, тем крупнее зерна после затвердевания, и даже могут появиться грубые столбчатые кристаллы, что приводит к значительному снижению пластичности и ударной вязкости слитка, и склонность к растрескиванию при экструзии и прокатке. Для упрочняемых термической обработкой сплавов перегрев также может привести к увеличению сегрегации на границах зерен, что приведет к пережогу границ зерен после отжига и механическим свойствам, не соответствующим стандартным требованиям.

В-третьих, ухудшается качество последующей обработки поверхности. Мелкие оксидные включения, образующиеся при перегреве, после экструзии и прокатки вытягиваются в полосовидные дефекты и проявляются в виде поверхностных полос, раковин и отслоений после анодирования и покраски, что значительно снижает процент квалификации поверхности изделия. Кроме того, сильно перегретый расплав может усугубить коррозию футеровки, сократить срок службы плавильной печи и увеличить затраты на техническое обслуживание оборудования.

• Немедленно отключить источник нагрева: выключить горелку или нагревательную мощность, прекратить дальнейший нагрев и одновременно плотно закрыть печь, чтобы уменьшить поступление воздуха и усилить окисление;
• Быстрое охлаждение: Добавить в печь предварительно нагретые чистые холодные материалы или переработанные материалы того же бренда, быстро снизить температуру расплава, поглощая тепло от холодных материалов, и медленно добавлять их во время подачи, чтобы избежать разбрызгивания алюминиевой жидкости;
• Равномерная температура: В процессе охлаждения проводить достаточное перемешивание для устранения локальных зон перегрева, делая температуру всего расплава в печи равномерной и однородной;
• Усиленное рафинирование: После того, как температура снизится до нормального диапазона, время рафинирования может быть соответственно увеличено на 10-20% или увеличено количество рафинирующего агента для усиления удаления газов и шлака, компенсируя включения и водород, образовавшиеся при перегреве;
• Оценка качества: После обработки провести отбор проб и испытания на содержание водорода, состав и уровень включений для оценки уровня качества. Как правило, перегретый расплав после обработки может использоваться для обычных изделий; Сильно перегретый расплав запрещено использовать для высококачественных изделий и следует использовать для более низких марок или переплавлять; Подтвержденный обожженный расплав должен быть напрямую списан и возвращен в печь, и запрещено пропускать его на следующий этап обработки.

• Постепенный нагрев: Если температура ниже нижнего предела процесса, постепенно повышайте температуру, чтобы избежать локального перегрева из-за мгновенного нагрева высокой мощности;
• Адекватное перемешивание: Регулярно перемешивать в процессе нагрева, чтобы обеспечить равномерную температуру по всей печи;
• Повторная оценка: Если температура слишком низкая и вызывает локальное затвердевание расплава, запрещается прямое рафинирование и литье. Состав должен быть пересмотрен и рафинирован после полного плавления, и может использоваться только после подтверждения соответствия требованиям.