鎂合金熔鑄過程中應(yīng)采取的安全措施

由于鎂合金具有比強度高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性、電磁屏蔽性、阻尼減震性及環(huán)境相容性等優(yōu)點,被譽為“21世紀(jì)綠色工程材料”,在汽車工業(yè)、電子通訊、國防軍工等領(lǐng)域有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景但是,由于鎂合金的特殊化學(xué)性質(zhì),鎂極易氧化,如果在熔煉鑄造過程中采取措施不當(dāng),當(dāng)反應(yīng)激烈時有燃燒和爆炸的危險,不安全,近幾年,在熔煉鑄造或壓鑄過程中發(fā)生爆炸的事故頻頻見諸報端。因此,發(fā)展鎂材生產(chǎn)必須首先解決鎂合金熔鑄生產(chǎn)過程中的安全問題。

1．加強各個環(huán)節(jié)的隔絕保護

應(yīng)嚴(yán)防液態(tài)金屬與水接觸,如果冷卻水落入結(jié)晶槽內(nèi)或液態(tài)金屬滲漏出來與水相遇,將有爆炸危險。鎂合金熔液在任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)熔劑或保護性氣體對鎂液體保護不嚴(yán),都極易引起鎂液的燃燒、飛濺甚至爆炸等,因此應(yīng)注意熔劑或保護性氣體的使用,特別是在添加熔劑、扒底渣、倒?fàn)t、鑄造等環(huán)節(jié)。例如在鑄造過程中,用SO2氣體保護時,要防止液態(tài)SO2落到金屬液面上。對鎂合金熔爐和靜置爐的各個流口,要嚴(yán)加看管,不允許跑漏金屬,為確保安全,可適當(dāng)增加冷卻裝置。應(yīng)密切觀察,發(fā)現(xiàn)個別地方出現(xiàn)氧化燃燒時應(yīng)及時撒上溶劑進(jìn)行撲滅。有條件的應(yīng)配備專用滅火裝備,如從美國進(jìn)口的專門用于撲滅鎂合金火災(zāi)的D級滅火器(該滅火器是美國專門為海軍研制的用于撲滅金屬鋰、鈣、鎂等火災(zāi),目前國內(nèi)尚無企業(yè)生產(chǎn)),嚴(yán)禁將一般的干粉滅火器、泡沫滅火器及CO2滅火器等用于鎂合金滅火。

2．控制使用材料質(zhì)量

大多數(shù)熔鹽都有潮解性、吸濕性,裸露在空氣中易受潮,有的化工材料還含有結(jié)晶水,在工藝過程中,液態(tài)金屬直接見水就產(chǎn)生飛濺性爆炸,因此熔劑和原料在加入前應(yīng)加熱烘干,是十分必要的,如有的單位規(guī)定鎂錠應(yīng)預(yù)熱到150℃方可加入。精煉或保護性氣體應(yīng)干燥純凈。國內(nèi)某鎂廠曾發(fā)生過因保護性氣體使用不當(dāng)而在鑄錠時引起熔體爆炸的重大傷亡事故。

對廢料的控制,要求鎂合金碎屑必須保持干燥,不得有水、油、乳液或為化學(xué)試劑所污染,不得混入較多的鎂合金粉塵,以免熔化時引起爆炸。鎂合金熔煉時最好采取機械化裝料,凡是裝爐的爐料,只有經(jīng)過充分地預(yù)熱干燥后方可裝入;所加入的元素或中間合金,所含水分必須符合規(guī)定。例如,對MnCl2,加入前需要進(jìn)行必要的烘烤,脫去結(jié)晶水,又如,含氯鹽的渣質(zhì)鎂―鋯中間合金,極易吸水,加入前需要充分進(jìn)行預(yù)熱干燥。

3．加強制度建設(shè)及人員和工具設(shè)備的管理

建立完善的操作規(guī)程和管理制度,對操作人員進(jìn)行必要的培訓(xùn),使其能夠嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程,正確處理各種突發(fā)情況。

操作過程中使用的工具,在使用前也要預(yù)熱干燥,用鐵管焊成的工具把,不允許有燒穿的地方,否則管子里灌進(jìn)金屬就會造成燒傷事故,同時對設(shè)備應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢查,防止漏水、漏油,對密封熔煉的應(yīng)經(jīng)常檢查其密封效果。

2003年4月3日國內(nèi)某鎂合金壓鑄廠發(fā)生了1起爆炸事故,起因是在壓鑄生產(chǎn)過程中,由于冷卻錘頭的循環(huán)水泄漏后與高溫鎂液接觸發(fā)生反應(yīng)引起爆炸,在壓室處引起燃燒,爆炸產(chǎn)生的氣浪一方面從注料筒倒灌回熔爐泵料室將熔爐密封蓋掀翻沖開(變形不能使用);另一方面,直接將十幾米外的玻璃窗沖破,卷簾門掀爛,爆炸產(chǎn)生的火焰直接將十幾米外的窗戶沖向天空,爆炸的聲音在幾百米外都能聽見。由于操作工嚴(yán)格按照操作規(guī)程在指定區(qū)域進(jìn)行操作,沒有造成人員傷亡,熔爐和壓鑄機均是鎂合金生產(chǎn)專用,質(zhì)量較好,不僅沒有損壞引起更大的爆炸,還有效擋住了飛濺的鎂液;操作工也沒有慌亂,按照平時的訓(xùn)練,進(jìn)行了搶險工作:立即打開D級滅火器撲滅了明火,打開卷簾門并切斷了設(shè)備電源,關(guān)閉冷卻水,用備用的熔爐蓋將被倒灌的氣浪沖開蓋子的熔爐蓋上,整個搶險工作僅僅進(jìn)行了2分鐘,明火很快撲滅,氣浪也充分排了出去,從而杜絕了事故的發(fā)生。

由此可見,壓鑄機和熔爐質(zhì)量較好,配套消防安全措施到位及人員的較高素質(zhì)是阻止發(fā)生毀滅性連壞爆炸事故的關(guān)鍵,從而有效防止了事故的擴大。