鎂合金熔鑄過程中應采取的安全措施

由于鎂合金具有比強度高、導熱導電性、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世紀綠色工程材料”,在汽車工業(yè)、電子通訊、國防軍工等領域有廣闊的開發(fā)應用前景但是,由于鎂合金的特殊化學性質,鎂極易氧化,如果在熔煉鑄造過程中采取措施不當,當反應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)展鎂材生產必須首先解決鎂合金熔鑄生產過程中的安全問題。

1．加強各個環(huán)節(jié)的隔絕保護

應嚴防液態(tài)金屬與水接觸,如果冷卻水落入結晶槽內或液態(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,都極易引起鎂液的燃燒、飛濺甚至爆炸等,因此應注意熔劑或保護性氣體的使用,特別是在添加熔劑、扒底渣、倒爐、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,要嚴加看管,不允許跑漏金屬,為確保安全,可適當增加冷卻裝置。應密切觀察,發(fā)現(xiàn)個別地方出現(xiàn)氧化燃燒時應及時撒上溶劑進行撲滅。有條件的應配備專用滅火裝備,如從美國進口的專門用于撲滅鎂合金火災的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,目前國內尚無企業(yè)生產),嚴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．控制使用材料質量

大多數熔鹽都有潮解性、吸濕性,裸露在空氣中易受潮,有的化工材料還含有結晶水,在工藝過程中,液態(tài)金屬直接見水就產生飛濺性爆炸,因此熔劑和原料在加入前應加熱烘干,是十分必要的,如有的單位規(guī)定鎂錠應預熱到150℃方可加入。精煉或保護性氣體應干燥純凈。國內某鎂廠曾發(fā)生過因保護性氣體使用不當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,只有經過充分地預熱干燥后方可裝入;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,加入前需要進行必要的烘烤,脫去結晶水,又如,含氯鹽的渣質鎂―鋯中間合金,極易吸水,加入前需要充分進行預熱干燥。

3．加強制度建設及人員和工具設備的管理

建立完善的操作規(guī)程和管理制度,對操作人員進行必要的培訓,使其能夠嚴格執(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,否則管子里灌進金屬就會造成燒傷事故,同時對設備應經常進行檢查,防止漏水、漏油,對密封熔煉的應經常檢查其密封效果。

2003年4月3日國內某鎂合金壓鑄廠發(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)生反應引起爆炸,在壓室處引起燃燒,爆炸產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。由于操作工嚴格按照操作規(guī)程在指定區(qū)域進行操作,沒有造成人員傷亡,熔爐和壓鑄機均是鎂合金生產專用,質量較好,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,按照平時的訓練,進行了搶險工作:立即打開D級滅火器撲滅了明火,打開卷簾門并切斷了設備電源,關閉冷卻水,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,壓鑄機和熔爐質量較好,配套消防安全措施到位及人員的較高素質是阻止發(fā)生毀滅性連壞爆炸事故的關鍵,從而有效防止了事故的擴大。