由于镁合金具有比强度高、导热导电性、电磁屏蔽性、阻尼减震性及环境相容性等优点,被誉为“21世纪绿色工程材料”,在汽车工业、电子通讯、国防军工等领域有广阔的开发应用前景但是,由于镁合金的特殊化学性质,镁极易氧化,如果在熔炼铸造过程中采取措施不当,当反应激烈时有燃烧和爆炸的危险,不安全,近几年,在熔炼铸造或压铸过程中发生爆炸的事故频频见诸报端。因此,发展镁材生产必须首先解决镁合金熔铸生产过程中的安全问题。
1．加强各个环节的隔绝保护
应严防液态金属与水接触,如果冷却水落入结晶槽内或液态金属渗漏出来与水相遇,将有爆炸危险。镁合金熔液在任何环节出现熔剂或保护性气体对镁液体保护不严,都极易引起镁液的燃烧、飞溅甚至爆炸等,因此应注意熔剂或保护性气体的使用,特别是在添加熔剂、扒底渣、倒炉、铸造等环节。例如在铸造过程中,用SO2气体保护时,要防止液态SO2落到金属液面上。对镁合金熔炉和静置炉的各个流口,要严加看管,不允许跑漏金属,为确保安全,可适当增加冷却装置。应密切观察,发现个别地方出现氧化燃烧时应及时撒上溶剂进行扑灭。有条件的应配备专用灭火装备,如从美国进口的专门用于扑灭镁合金火灾的D级灭火器(该灭火器是美国专门为海军研制的用于扑灭金属锂、钙、镁等火灾,目前国内尚无企业生产),严禁将一般的干粉灭火器、泡沫灭火器及CO2灭火器等用于镁合金灭火。
2．控制使用材料质量
大多数熔盐都有潮解性、吸湿性,裸露在空气中易受潮,有的化工材料还含有结晶水,在工艺过程中,液态金属直接见水就产生飞溅性爆炸,因此熔剂和原料在加入前应加热烘干,是十分必要的,如有的单位规定镁锭应预热到150℃方可加入。精炼或保护性气体应干燥纯净。国内某镁厂曾发生过因保护性气体使用不当而在铸锭时引起熔体爆炸的重大伤亡事故。
对废料的控制,要求镁合金碎屑必须保持干燥,不得有水、油、乳液或为化学试剂所污染,不得混入较多的镁合金粉尘,以免熔化时引起爆炸。镁合金熔炼时最好采取机械化装料,凡是装炉的炉料,只有经过充分地预热干燥后方可装入;所加入的元素或中间合金,所含水分必须符合规定。例如,对MnCl2,加入前需要进行必要的烘烤,脱去结晶水,又如,含氯盐的渣质镁—锆中间合金,极易吸水,加入前需要充分进行预热干燥。
3．加强制度建设及人员和工具设备的管理
建立完善的操作规程和管理制度,对操作人员进行必要的培训,使其能够严格执行操作规程,正确处理各种突发情况。
操作过程中使用的工具,在使用前也要预热干燥,用铁管焊成的工具把,不允许有烧穿的地方,否则管子里灌进金属就会造成烧伤事故,同时对设备应经常进行检查,防止漏水、漏油,对密封熔炼的应经常检查其密封效果。
2003年4月3日国内某镁合金压铸厂发生了1起爆炸事故,起因是在压铸生产过程中,由于冷却锤头的循环水泄漏后与高温镁液接触发生反应引起爆炸,在压室处引起燃烧,爆炸产生的气浪一方面从注料筒倒灌回熔炉泵料室将熔炉密封盖掀翻冲开(变形不能使用);另一方面,直接将十几米外的玻璃窗冲破,卷帘门掀烂,爆炸产生的火焰直接将十几米外的窗户冲向天空,爆炸的声音在几百米外都能听见。由于操作工严格按照操作规程在指定区域进行操作,没有造成人员伤亡,熔炉和压铸机均是镁合金生产专用,质量较好,不仅没有损坏引起更大的爆炸,还有效挡住了飞溅的镁液;操作工也没有慌乱,按照平时的训练,进行了抢险工作:立即打开D级灭火器扑灭了明火,打开卷帘门并切断了设备电源,关闭冷却水,用备用的熔炉盖将被倒灌的气浪冲开盖子的熔炉盖上,整个抢险工作仅仅进行了2分钟,明火很快扑灭,气浪也充分排了出去,从而杜绝了事故的发生。
由此可见,压铸机和熔炉质量较好,配套消防安全措施到位及人员的较高素质是阻止发生毁灭性连坏爆炸事故的关键,从而有效防止了事故的扩大。