Чушка алюминиевая

Чушка алюминиевая — литой полуфабрикат, предназначенный для дальнейшей переплавки и получения алюминиевого проката, отливок, деформируемых полуфабрикатов. Представляет собой слиток трапециевидного или Т-образного поперечного сечения с одним или несколькими пережимами для удобства деления. Алюминиевые чушки занимают центральное место в технологической цепочке металлообработки: именно в этой форме первичный и вторичный алюминий поступает на литейные и прокатные предприятия.

Из алюминия в чушках методами горячей и холодной деформации производят листы, плиты, полосы, прутки, профили, шины, трубы, катанку, проволоку, поковки и штампованные изделия. Для литейного производства чушки служат шихтой при выплавке фасонных отливок. Таким образом, алюминиевая чушка — это базовый исходный материал для подавляющего большинства видов алюминиевой продукции.

Нормативная база: основные стандарты на алюминиевые чушки

Производство и поставка алюминия в чушках регулируется несколькими межгосударственными стандартами. Каждый из них охватывает определённую область применения:

При заказе алюминиевых чушек необходимо указывать марку алюминия (или сплава) и соответствующий стандарт, поскольку требования к химическому составу, допустимым примесям и маркировке различаются.

Классификация алюминиевых чушек по форме и массе

Согласно ГОСТ 11070-2019, алюминиевые чушки классифицируют по двум признакам:

По форме поперечного сечения

Выделяют два основных типа: трапециевидные и Т-образные. Трапециевидная форма является наиболее распространённой — такое сечение обеспечивает удобство извлечения из изложницы и плотную укладку в пакеты. Т-образные чушки по соглашению с потребителем могут поставляться как с обрезной, так и с необрезной донной и литниковой частью.

Пережимы (сужения) в поперечном сечении предусмотрены для деления чушки на части без применения механической резки. Количество пережимов зависит от длины и массы слитка.

По массе чушки

ГОСТ 11070-2019 подразделяет чушки на два класса:

Конкретные геометрические размеры, форма и масса чушек определяются конструкцией изложниц изготовителя и согласовываются между поставщиком и потребителем. По ГОСТ 295-98 (алюминий для раскисления) стандартные чушки имеют массу до 20 кг, малогабаритные — до 4 кг, а крупногабаритные (более 200 кг) поставляются по отдельному соглашению.

Первичный и вторичный алюминий в чушках

По происхождению сырья алюминиевые чушки подразделяют на первичные и вторичные.

Чушки из первичного алюминия

Первичный алюминий получают электролизом глинозёма (оксида алюминия Al₂O₃). Марки первичного алюминия по ГОСТ 11069-2019 различаются по степени чистоты:

Чушки первичного алюминия технической чистоты (марки А7, А6, А5 и др.) являются наиболее массовой продукцией. Они служат основой для приготовления сплавов, применяются в электротехнике, химическом машиностроении, пищевой промышленности. Для производства деформируемых полуфабрикатов чушки изготавливают с регламентированным отношением массовых долей железа к кремнию (не менее 1,2:1,0), к обозначению марки добавляют букву «П».

Чушки из вторичного алюминия

Вторичный алюминий получают переплавкой лома и отходов алюминиевых сплавов. По ГОСТ 295-98 выпускают чушки марок АВ97, АВ91, АВ87 (цифра обозначает суммарное минимальное содержание алюминия и магния в процентах). Вторичные чушки применяют для раскисления стали, производства ферросплавов и алюминотермии. Их химический состав допускает более высокое содержание примесей по сравнению с первичным алюминием.

Марки алюминиевых сплавов в чушках для литейного производства

Литейные алюминиевые сплавы по ГОСТ 1583-93 поставляются в чушках (металлошихта) и предназначены для фасонного литья. Наиболее распространённые системы сплавов:

Буквенные обозначения в маркировке литейных сплавов расшифровываются следующим образом: «р» — рафинированный, «ч» — чистый (пониженное содержание примесей), «пч» — повышенной чистоты, «оч» — особой чистоты. При заказе чушек из литейных сплавов указывают марку по ГОСТ 1583-93 и необходимые требования к химическому составу.

Деформируемые алюминиевые сплавы: марки и свойства

Для изготовления проката, профилей, труб и других деформируемых полуфабрикатов алюминий и его сплавы поставляются в чушках, а затем отливаются в плоские слитки (по ГОСТ 9498) или цилиндрические слитки (по ГОСТ 19437) для последующей прокатки или прессования. Марки деформируемых сплавов определяет ГОСТ 4784-2019. Основные группы:

Алюминиево-магниевые сплавы (система Al–Mg)

Сплавы АМг6, АМг5, АМг3, АМг2 отличаются высокой коррозионной стойкостью и свариваемостью. Не упрочняются термической обработкой. Широко применяются в судостроении, транспортном машиностроении, химическом оборудовании. Чем выше содержание магния, тем выше прочность, но ниже пластичность и технологичность.

Алюминиево-медные сплавы (дюралюмины, система Al–Cu–Mg)

К этой группе относятся сплавы Д1, Д16, ВД17. Они характеризуются высокой прочностью после закалки и старения, но обладают пониженной коррозионной стойкостью и требуют защитных покрытий (плакирование, анодирование). Применяются в авиастроении, ракетной технике, ответственных нагруженных конструкциях.

Сплавы системы Al–Mg–Si (авиали)

Сплав АД31 — один из самых массовых деформируемых алюминиевых сплавов. Он обладает высокой коррозионной стойкостью, хорошей свариваемостью и пластичностью, но относительно невысокой прочностью. После закалки и искусственного старения (состояние Т1) прочность возрастает. АД31 широко применяется для строительных профилей, электротехнических шин, труб и декоративных элементов.

Высокопрочные сплавы системы Al–Zn–Mg–Cu

Сплавы В95, В96ц обладают наиболее высокими прочностными характеристиками среди алюминиевых сплавов, однако имеют пониженную коррозионную стойкость и склонность к коррозионному растрескиванию. Применяются для высоконагруженных деталей в авиации и ракетостроении.

Легирующие элементы алюминиевых сплавов и их влияние

Алюминий в чушках — это не всегда чистый металл. В большинстве случаев чушка алюминиевая представляет собой технологический сплав с целенаправленно введёнными легирующими добавками. Каждый элемент придаёт сплаву определённые свойства:

Содержание каждого элемента строго регламентировано соответствующими стандартами. При заказе чушек важно указать не только марку, но и конкретное назначение — требования к химическому составу могут варьироваться в зависимости от того, для какого технологического процесса предназначен металл.

Формы поставки алюминия и смежная продукция

Помимо чушек, алюминий поставляется в других формах полуфабрикатов, которые следует различать:

Плоские слитки (слябы)

Плоские слитки по ГОСТ 9498-2019 отливают методом полунепрерывного или непрерывного литья из алюминия и деформируемых сплавов. Они предназначены для прокатки на листы, ленты и другие плоские полуфабрикаты. Слябы имеют прямоугольное поперечное сечение; их размеры и масса определяются технологическими возможностями прокатного оборудования потребителя. Слитки массой 500 кг и более транспортируют непакетированными.

Цилиндрические слитки

Цилиндрические слитки по ГОСТ 19437 используются для прессования (экструзии) профилей, труб, прутков. Их получают полунепрерывным литьём в водоохлаждаемый кристаллизатор.

Гранулы

По ГОСТ 295-98 алюминий для раскисления может поставляться в гранулах чечевицеобразной формы (от эллипсоидной до шарообразной). Гранулы обеспечивают большую скорость растворения в стальном расплаве по сравнению с чушками.

Требования к качеству поверхности алюминиевых чушек

Согласно действующим стандартам, поверхность алюминиевых чушек должна быть чистой, без шлаковых и инородных включений. Допустимые дефекты зависят от назначения:

Для чушек первичного алюминия (ГОСТ 11070-2019) не допускаются дефекты, ухудшающие качество металла при переплавке. Наплывы, неслитины и трещины регламентированы по размерам. На поверхности допускаются следы зачистки и вырубки дефектов. В изломе чушек для раскисления (ГОСТ 295-98) допускается наличие усадочных раковин.

Каждая партия чушек сопровождается документом о качестве, в котором указывают товарный знак изготовителя, марку алюминия или сплава, номер партии, номера плавок, результаты химического анализа и массу партии.

Маркировка алюминиевых чушек

На каждую чушку наносят маркировку несмываемой краской или металлическим клеймом. Она включает товарный знак или наименование изготовителя, марку алюминия (сплава) и номер плавки. Для различения марок применяется система цветной маркировки — вертикальные полосы определённого цвета на торце чушки. Каждой марке алюминия соответствует свой цвет или сочетание цветов.

Для чушек, предназначенных для производства деформируемых полуфабрикатов (с регламентированным отношением Fe/Si), к цветной маркировке добавляется наклонная полоса того же цвета.

Упаковка и транспортирование алюминиевых чушек

Малогабаритные чушки формируют в пакеты. Пакет должен состоять из чушек одной плавки. Укладка бывает параллельной и перекрёстной. Пакеты обвязывают не менее чем двумя поясами, каждый из которых состоит из двух нитей алюминиевой катанки диаметром не менее 9 мм (по ГОСТ 13843) или стальной отожжённой проволоки диаметром не менее 6 мм (по ГОСТ 3282). Допускается упаковка пакетов в стрейч-плёнку.

Крупногабаритные чушки транспортируют непакетированными. Масса алюминиевой катанки, используемой для обвязки, входит в массу нетто пакета и партии. Транспортирование осуществляется железнодорожным и автомобильным транспортом с соблюдением правил крепления грузов.

Хранение алюминиевых чушек

Алюминиевые чушки хранят в условиях, обеспечивающих сохранность их качества. Чушки из алюминия высокой чистоты хранят в крытых складских помещениях. Для чушек технической чистоты допускается хранение на открытых площадках. Гранулы хранят только в закрытых помещениях для исключения попадания атмосферных осадков.

Алюминий в чушках малотоксичен, пожаро- и взрывобезопасен. Согласно ГОСТ 12.1.007 и ГОСТ 12.1.005, алюминий относится к веществам 3-го класса опасности и при воздействии на организм является умеренно опасным веществом преимущественно фиброгенного действия. При работе с алюминиевой пылью необходимо соблюдать санитарно-гигиенические нормы.

Области применения алюминиевых чушек

Алюминиевая чушка является универсальным исходным материалом для множества отраслей промышленности:

Металлургия и литейное производство

В чёрной металлургии алюминий используют как раскислитель стали — для связывания растворённого кислорода в жидком металле. Чушки марок АВ97, АВ91, АВ87 специально предназначены для этих целей. В литейном производстве чушки литейных сплавов (силуминов, например АК7, АК12) применяют для получения фасонных отливок методами литья в кокиль, под давлением, в песчаные формы.

Производство деформируемых полуфабрикатов

Из чушек первичного алюминия и деформируемых сплавов отливают слитки, которые затем перерабатывают в алюминиевый прокат: листы, ленты, плиты, профили, трубы, прутки, проволоку, шины. Это основной путь превращения алюминия в конечную продукцию для строительства, транспорта, электротехники.

Машиностроение

Сплавы системы Al–Mg (АМг6, АМг5) востребованы в транспортном и судовом машиностроении благодаря сочетанию коррозионной стойкости и свариваемости. Дюралюмины (Д16, Д1) применяются в авиастроении и ракетной технике, где требуется высокая удельная прочность.

Электротехника

Алюминий технической чистоты (А5Е, А7Е — с нормируемым электрическим сопротивлением) используется для производства электрических проводов, кабелей, токоведущих шин. Высокая электропроводность алюминия (около 62% от электропроводности меди) в сочетании с малой плотностью делает его основным материалом для воздушных линий электропередачи.

Химическая промышленность и пищевое оборудование

Коррозионностойкие сплавы (АД31, АМг2) находят применение при производстве ёмкостей для хранения и транспортировки кислот, перекиси водорода, органических соединений, пищевых продуктов. Для пищевых применений используются сплавы со специальными ограничениями по содержанию свинца (не более 0,15%) и мышьяка (не более 0,015%).

На что обратить внимание при заказе алюминиевых чушек

Для корректного подбора алюминия в чушках необходимо определить следующие параметры:

Назначение металла — для литья, деформирования, раскисления стали или алюминотермии. От этого зависит выбор стандарта и марки.

Марка алюминия или сплава — конкретная марка по ГОСТ 11069, ГОСТ 4784, ГОСТ 1583 или ГОСТ 295, определяющая химический состав, механические свойства и область применения.

Требования к чистоте — для ответственных применений (электротехника, пищевое оборудование, авиация) могут потребоваться марки повышенной или особой чистоты.

Масса и форма чушки — согласовываются с изготовителем в зависимости от оборудования и технологического процесса потребителя.

Документация — каждая партия должна сопровождаться сертификатом с результатами химического анализа, номерами плавок, массой партии и обозначением стандарта.