鎂合金壓鑄生產(chǎn)之安全管理及滅火培訓(xùn)

1、 鎂合金壓鑄生產(chǎn)之安全管理及滅火培訓(xùn)客戶部鎂合金維修部編2003年12月TEL283FAX、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(tǒng)中應(yīng)包括如下：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(biāo)，反應(yīng)安全方面的連續(xù)改善。1.3 建立系統(tǒng)的安全培訓(xùn)，在引入技術(shù)的同時進行安全培訓(xùn)。1.4 在管理會議上應(yīng)經(jīng)常討論安全問題。1.5 應(yīng)評估并記錄各種工作中的危險建立各種有風(fēng)險工作的安全政策。這些政策應(yīng)是書面的形式并及時更新。1.6 應(yīng)調(diào)查所有的事故和過失，應(yīng)記錄本調(diào)查結(jié)果并有跟進行動。1.7 工廠應(yīng)有應(yīng)急計劃并組織應(yīng)急

2、演習(xí)。1.8 管理者應(yīng)和員工代表進行安全視察，以更正不安全的操作和環(huán)境。二、壓鑄鎂合金及安全在大批量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)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(chǎn)鎂，即可以用熱還原法，也可以用電解法。和鋁合金一樣，電解法特別適合于大規(guī)模生產(chǎn)。現(xiàn)在全世界的產(chǎn)量大約為300，000噸。在不久的將來會有較大的增長。鎂合金是由基本金屬或回收精煉的金屬生產(chǎn)。目前所有的壓鑄合金對重金屬雜質(zhì)的含量有嚴(yán)格的限制，特別是鐵、鎳和銅。由于其優(yōu)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

3、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。表1 主要壓鑄鎂合金的化學(xué)成份合金%A1%Zn%Mn%Si%其它AZ9190.70.15AM2020.4AM5050.2AM6060.2AS2120.21.0AS4140.21.0AS4240.22.03.0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，AZ91D在598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。 表2 純鎂的熱性能熔點650沸點1107熔化熱量0.37MJ/kg汽化

4、熱量5.25 MJ/kg燃燒熱量25 MJ/kg固態(tài)比熱（400）1.2KJ/Kkg液態(tài)比熱（800）1.4KJ/Kkg固體密度（20）1.74kg/dm液體密度（700）1.58 kg/dm三、個人安全使用合適的安全設(shè)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(yīng)有必要的救護設(shè)備，以防熱金屬飛濺引起傷害。在所有的出口處應(yīng)有沐浴器，因熔化鎂合金引起的燒傷必須由醫(yī)務(wù)人員處理。為使所有的操作根據(jù)正確的工作規(guī)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(xié)

5、余地。四、安全問題的根源在繁忙的鑄造環(huán)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(guān)注，鎂合金并不比鋁合金更危險。只是要討論有關(guān)液態(tài)和固態(tài)鎂合金的特殊應(yīng)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(zhì)發(fā)生劇烈反應(yīng)引起的。這些反應(yīng)會生成熱，有時會生成氣體，從而導(dǎo)致火災(zāi)，金屬飛濺和爆炸。這些反應(yīng)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(zhì)接觸。應(yīng)特別注意避免潮濕的物質(zhì)和熔化金屬相接觸。當(dāng)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(fā)生反應(yīng)。和氧及氧化物反應(yīng)燃燒/氧化2Mg+O2=2MgO液體鎂合金中的水份迅速氣化Mg（液）+H2O（液）=

6、 H2O（氣）+Mg（微小顆粒）和水反應(yīng)/氫氣爆炸Mg+ H2O=Mg+ H2 2 H2+ O2=2 H2O和氧化鐵反應(yīng)3Mg+Fe2O3=3MgO+2Fe和氧化硅反應(yīng)2Mg+SiO2=2MgO+Si有關(guān)安全問題，要分析整個生產(chǎn)過程，從鑄錠到達工廠及成品及副產(chǎn)品運出工廠。五、鑄錠存放制造商供應(yīng)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(guān)，如果鑄錠在潮濕的環(huán)境下存入較長的時間，會形成含有濕度的腐蝕物。供應(yīng)商供應(yīng)的鎂合金，建議在熔化之前把鑄錠預(yù)熱到150以除去水分

7、。如果腐蝕較嚴(yán)重，建議在預(yù)熱之前除去腐蝕物。建議在室內(nèi)存放，最好在溫度變化不大的建筑物內(nèi)，應(yīng)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(qū)發(fā)生火災(zāi)，備有消防系統(tǒng)。其作用是防止火災(zāi)漫延到金屬存放區(qū)。如果鎂合金發(fā)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(shè)備壓鑄工廠常見的熔化設(shè)備包括以下方面：6.1.1 至少把鑄錠預(yù)熱至150的預(yù)熱爐6.1.2 裝入熔化爐的鑄錠裝入系統(tǒng)6.1.3 具有單爐或雙爐或單爐兩室的熔化爐系統(tǒng)。6.1.4 熔爐配有低碳坩堝，外覆有耐熱鋼。6.1.5 金屬的轉(zhuǎn)移可以通過電加熱的無#耐熱鋼管完成.6.1.6 壓

8、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(dǎo)管，保護氣體系統(tǒng)并具有檢查和清理窗口的熔化爐蓋系統(tǒng)。6.1.8 供應(yīng)適量保護氣體的供應(yīng)系統(tǒng)，并可控制氣體成份。以防氣體耗盡，應(yīng)有備用系統(tǒng)。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(yīng)。6.2 防止蒸汽/氫氣爆炸6.2.1 應(yīng)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(yù)熱至1506.2.3 所有的清理工具和杓子必須清潔，預(yù)熱并經(jīng)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

9、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(yīng)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(xiàn)時，不使用熔化保護可能會發(fā)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(zāi)發(fā)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SF6和SO2保護氣體6.3.7 一般說來，IMA（國際鎂合金協(xié)會）建議使用表3中的熔化保護。對于標(biāo)準(zhǔn)的壓鑄操作，最常見的做法是干燥空氣中混合0.2%的SF66.3.8 為避免吸收水分，不要使用過長的保

10、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(diào)節(jié)到最少。6.3.13 確保保護氣體的供應(yīng)不能中斷。6.3.14 用熔渣工具經(jīng)常清理熔化金屬表面積聚的反應(yīng)物。表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650705Air+0.04%SF6不不優(yōu)秀650705Air+0.2%SF6是不優(yōu)秀65070575%Air/25%CO2+0.2%SF6是是優(yōu)秀70576050%

11、Air/50%CO2+0.3%SF6是不優(yōu)秀70576050%Air/50%CO2+0.3%SF6是是很好 6.4防止鋁熱劑反應(yīng)坩堝壁和鋼配件的銹跡及剝落等應(yīng)盡量避免和鎂合金接觸.6.4.1 熔化保護氣體SF6和SO2 不正確使用坩堝鱗片狀剝落，從而和熔化鎂合金發(fā)生劇烈的反應(yīng)。6.4.2 使用表3所示IMA混合氣體。6.4.3 在密封的坩堝內(nèi)絕對不可以使用高濃度的SF6和純的SF6 。6.4.4 在熔化爐關(guān)閉時, 坩堝應(yīng)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(yīng)避免銹蝕進入熔化液。6.4.6 坩堝襯表應(yīng)干凈而沒有銹蝕。6.5 清理坩堝熔渣正確的清理坩堝方法是安全操

12、作規(guī)程和維持熔化金屬的品質(zhì)所必須的。6.5.1 在一定的間隔內(nèi),應(yīng)清理坩堝的表面和底部.6.5.2 使用干凈和預(yù)熱的工具.6.5.3 把工具緩慢插入熔化金屬以使溫度均衡6.5.4 熔渣應(yīng)該放進預(yù)熱的鋼柜中,最好有一定的冷卻能力。6.5. 5 把保護氣體和熔渣的蓋相連，以控制熔渣燃燒。6.5.6 由于可能積聚燃火的鎂粉，如果熔渣柜中發(fā)生燃燒，不要很快移開蓋子。6.6 防止和含硅的絕緣材料反應(yīng)合適的熔爐結(jié)構(gòu)和坩堝控制方法是熔化安全操作的關(guān)鍵。6.6.1 當(dāng)和熔爐的鎂合金直接接觸有危險時，低密度，高硅絕緣材料不能用在處理熔化的鎂合金的設(shè)備上。6.6.2 熔爐底應(yīng)使用高密度高熔爐點的氧化鋁材料。6.6

13、.3 為防止故障，熔爐應(yīng)配有鋼制容器以容納熔化的金屬。6.6.4 在金屬液流出時，用干燥的焊劑控制燃燒直到金屬完全固化為止，立刻關(guān)閉電源供應(yīng)。避免以下原因引起的損壞：在坩堝中加入鋅、鋁合金；在關(guān)閉期間于400600盛放熔化金屬；不正確的使用保護氣體。6.6.5 間隔一定的時間檢查坩堝，微小的損壞可以通過焊接修補，當(dāng)坩堝壁厚度比原來減少50%時，通常更換新的坩堝。6.7壓鑄壓鑄是鎂合金生產(chǎn)較好的方法，可以以高的生產(chǎn)力生產(chǎn)復(fù)雜、薄壁的零件，和鋁合金相比具有更低的模具損耗。鎂合金的生產(chǎn)即可用冷室機也可用熱室機。為具有更好的性能，建議鎂合金壓鑄使用鋁合金高一些的注射速度，特別是對于薄壁零件。6.7.1

14、 大部分先進的鎂合金壓鑄設(shè)備都裝有安全操作裝置，在壓鑄操作時必須嚴(yán)格遵守安全規(guī)定。6.7.2 保持良好的廠房管理，鎂合金件的壓鑄和表面處理也不例外。6.7.3 由于和水和含水材料的劇烈反應(yīng)，應(yīng)特別注意避免此種情況。6.7.4 熔化金屬進入壓室時偶然的金屬應(yīng)放在壓室下面干燥的容器內(nèi)。避免錘頭潤滑油在引區(qū)域積聚。6.7.5 壓鑄之前，在關(guān)閉期間沖頭上冷卻的水應(yīng)加熱除掉。6.7.6 在模穴上盡量避免使用過量的基于水的潤滑劑，注射料筒上不能積聚水分。6.7.7 如果存在過量的模具潤滑劑，水和含水的流體，金屬偶然流入模具下面的坑中是很危險的，此坑穴要經(jīng)常清理，并且使?jié)櫥瑒┯行欧拧：推渌饘僖粯?，?yīng)避免

15、模具閃光。6.8 機械加工盡管壓鑄件在壓鑄以后，幾乎可以達到精度要求，通常還要進行一些機械加工，壓鑄鎂合金具有優(yōu)良的可加工性能。大部分壓鑄商都可以進行機械加工。但是處理機加工碎屑時，有發(fā)生火災(zāi)的危險。這是由于當(dāng)面積/體積比較大時，很容易升溫到較高的溫度。在加工鎂合金時，必須遵守嚴(yán)格的規(guī)定。絕對不可以在沒有建立安全措施的加工其它金屬的設(shè)備上加工鎂合金。在機加工和處理鎂合金碎屑時，必須遵守以下規(guī)定：6.8.1 請勿吸煙。6.8.2 保持切削刀鋒利，并有足夠的切削角。6.8.3 使用大進給量，以產(chǎn)生較厚的碎屑。6.8.4 不能讓刀具磨擦工件。6.8.5 消除碎屑燃燒的火源。6.8.6 保持加工場所清

16、潔，避免積累過多的碎屑。6.8.7 維持足夠的滅火劑（干燥的沙子，鑄鐵屑，D型滅火器）。6.8.8 使有特殊的抑制性水/油乳性化劑以減少氫氣的生成，并保證乳化劑的充分供應(yīng)。6.8.9 具有保護門的加工室必須通風(fēng)良好，以防止積聚高濃度的氫氣。6.8.10 把濕的碎屑放入通風(fēng)優(yōu)良的鋼桶中，并放在離開機加工和壓鑄場所的位置。運輸濕的碎屑要使用通風(fēng)的運輸工具，并放在通風(fēng)良好的容器中。6.8.11 在進行機加工之前，要首先考慮相關(guān)職能部門制訂的法規(guī)。6.9 研磨研磨鎂粉極易燃燒，對于相關(guān)設(shè)備和操作，必須認(rèn)真考慮采取防火和防止爆炸的措施。6.9.1 在研磨區(qū)絕對不可以燃火，切削，或焊接。6.9.2 維持足

17、夠的滅火劑（干燥的沙子，鑄鐵屑，D型滅火器）。6.9.3 使用僅適用于鎂合金的研磨設(shè)備。6.9.4 使用合適的濕塵收集系統(tǒng)。6.9.5 確保通風(fēng)設(shè)備在研磨之前已正常運行，以除去積聚的氫氣。6.9.6 保證濕塵收集系統(tǒng)有足夠的維護和清理。6.9.7 現(xiàn)場的電氣設(shè)備可以不受爆炸影響，并已正確接地。6.9.8 除非特別注明適用于鎂粉，不能使用真空吸塵器收集鎂粉。6.9.9 工作服應(yīng)是防火材料并且沒有口袋。6.9.10 嚴(yán)禁吸煙。七、滅火7.1 安全措施7.1.1 必須記住，鎂合金鑄錠，壓鑄件和表面處理后的零件只有整體達到初始熔點以發(fā)生才會發(fā)生燃燒。7.1.2 由于高的火焰溫度（3900），鎂合金燃燒

18、會發(fā)出耀眼的白光。這對于沒有經(jīng)驗的人是很可怕的，因此遵守控制和滅火規(guī)定是非常重要的。鎂的熱容只有汽油的一半，只要小心謹(jǐn)慎，鎂合金起火是很容易熄滅的。由于濕氣的存在，要小心發(fā)生飛濺爆炸。切記不可驚慌，更不能用水撲滅鎂合金起火，使用水會導(dǎo)致爆炸和火勢漫延。7.1.3 應(yīng)該有防火隊，進行必要的培訓(xùn)。7.13 應(yīng)避免在鎂合金熔化區(qū)域存放氣瓶，必要時氣應(yīng)存放在防火材料的地板上。在壓鑄機和熔化爐附近，不要使用木板。7.1.4 以防起火時產(chǎn)生大量的煙，應(yīng)準(zhǔn)備必要的呼吸器具。7.2 建筑物廠房應(yīng)使用防火材料，排放管應(yīng)遠離熔化金屬可能溢出的區(qū)域，熔化區(qū)域的地板材料應(yīng)耐熱且不吸水，因普通水泥在金屬溢出時會釋放出水

19、分，建議使用耐火磚和特種水泥。在金屬可能飛濺的區(qū)域，最好使用鋼制地板。要具有良好的排氣系統(tǒng)。在熔化區(qū)域，應(yīng)避免吹強風(fēng)以防止鎂合金氧化。7.3 存放鑄錠，浮渣，加工碎屑和研磨鎂粉的存放應(yīng)遵從：7.3.1 鎂合金要和易燃材料分開存放。7.3.2 干凈的固體鎂合金碎片如水口等應(yīng)存放不能燃燒的容器中，不同的金屬要分開存放。7.3.3 熔化爐和坩堝清理出的爐渣含有很大一部分鎂合金，在固化和冷卻以后，應(yīng)存放在不能燃燒的容器中，干燥的加工屑存放在干燥的鋼桶中。7.3.4 由于發(fā)熱和自燃的危險，濕潤的加工屑不可烘干，應(yīng)放在通風(fēng)良好的容器中，使水和鎂反應(yīng)生成的氫氣跑掉，除非使用特殊合成的可以抑制氫氣生成的冷卻劑

20、 （水油乳化液）。廠房和運輸工具必須通風(fēng)良好。7.4 滅火劑使用以下滅火劑可以控制和撲滅鎂合金起火。7.4.1 干燥的覆蓋劑，低熔點，專門適用于鎂合金。7.4.2 D型滅火器。7.4.3 干燥且不含氧化物的鑄鐵屑。7.4.4 干燥的沙子。最有效的滅火方法是覆蓋劑，可以在液態(tài)鎂表面形成熔化層，從而隔絕氧氣。壓鑄車間應(yīng)備有足夠的覆蓋劑。干燥的鑄鐵屑和沙子會冷卻和滅火。因鎂和硅可能發(fā)生反應(yīng)，在含有大量的液體金屬的坩堝中不可使用含硅的沙子。因D型滅火器可能使火勢漫延，其只能作為一種選擇方法。八、廢品處理8.1 如果加工殘留物的回收不是經(jīng)濟的或?qū)嵱玫?，那么殘留物必須用無危害的方式并符合當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)進行處理。可行的處理方法包括： 溶入5%的氯化鐵水溶液中 溶入海水中 埋入地下 8.2 處理和貯存 加工操作的殘留物必須經(jīng)過處理，要考慮到安全和環(huán)境問題并符