专利名称：一种弥散型透气砖及底吹惰性气体净化铝合金熔体方法
技术领域：
本发明涉及铝合金熔体净化领域，尤其涉及到一种在铝熔炼 炉炉床用透气砖，以及从透气砖底部吹入惰性气体净化铝合金熔 体的方法。
背景技术：
中国原铝产量位居世界第一位，铝合金熔炼技术也朝着高效 无污染的领域研究和发展。当前在中国乃至世界铝合金精炼技 术，还处于二十世纪上半叶铝熔炼技术的完善和细节调整，基本 状况是原铝在反射炉内熔化，投入所需配制成合金成份的金属 或中间合金元素；近年来为了提高熔化率、节约能源的合金化处 理技术，发展了电磁搅拌，不足是铝液暴露在空气(炉气)中氧 化加剧，烧损大，造渣多。再说大电流强磁场多少对周围人体存 在危害，同时由于投资大，运行成本高，而难于推广应用。再者， 铝是活泼元素，在熔化过程中A1+H20—Al203+H形成夹杂一 气，污染了金属熔体的纯净度，严重影响金属制品的机械性能和
使用性能。现行采用的是盐类熔剂对铝熔体进行净化变质处理， 来减少金属熔体的遗传性。在熔炉内基本采用氯盐、氟盐熔剂处
理，形式上有用预制的块状，粉状；有直接投入、撒入、喷入铝
熔体中，同熔体中的非金属夹杂物质反应和氢分压吸附，脱附， 来净化金属熔体。但是由于外来盐类熔剂的加入，给金属熔体带
入碱金属或碱土金属元素，又引入5 %。以下的水量 A1+H20—A1203+H，又造成污染铝液，也就是熔剂处理存在着 很大的局限性，这也是近年来发展炉外在线净化的原因。再者， 熔剂处理某种程度增加铝氧化，同时盐类反应造成大量污染环境 的有害白色烟气和大量含C1、 F废弃炉渣。其对作物，树木，人 类生活美好环境具有很大的毁灭性。因此研究无污染源精炼铝合 金具有重大的意义。
随着不粘铝高性能耐火材料的研究深入和发展，类似钢精炼 技术的无污染源的铝精炼过程成为可行，作为发展中国家的世界 第一产铝大国，研究开发无污染源精炼技术势在必行。透气砖系 统在钢铁行业应用已成熟，现在他们大多采用直缝式生产透气 砖，但因其在铝液中存在耐侵蚀和渗透问题未能应用。国内外透 气砖在铝熔炼应用研究也刚刚开展，其成份多以AL203为主，均 未能解决粘铝及铝液渗透问题。 本
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供
不粘铝、不渗铝只透气的特种高强耐火材料弥散微孔透气砖，制 造炉底床，及不需人工搅拌、电磁搅拌，不用盐类熔剂等具有 污染源的精炼方式。
本发明是通过如下方式实现的用SiN烧结SiC的弥散微孔 透气砖，设计在铝熔炼炉炉床。通过PLC控制从透气砖底部吹入 惰性气体，控制吹入惰性气体压力和流量，形成沸腾脉冲变化， 实现搅拌及脉冲形成弥散小气泡浮选除气实现熔铝净化之目的。 采用从透气砖底部吹入惰性气体形成脉冲流传热传质，增加 炉内惰性气氛，减少烧损，提高熔化率，进行合金化，净化变质 过程，实现了无废气排放，无污染环境的炉渣，是一项低成本， 可操作的、环保的、高效的铝合金精炼新技术。
本发明可实现无污染环境的废气，炉渣量比现行降低30% 以上；节约能源，降低综合燃料>1%，提高熔化率>18%;金属 铝损耗比现行下降50%，铝熔体中H含量下降> 30%。
图1本发明熔铝吹气搅拌及净化原理示意本发明
具体实施例方式
现结合附图详述本发明
具体实施例方式我们研究用SiN烧结 SiC的弥散微孔透气砖，设计在铝熔炼炉炉床，其制备方法如下:A采用SiC+制孔剂+添加剂+粘结剂，经混练压制成坏料； B经干燥焙烧发泡成型；
C在高温1400—150(TC氮化炉内，经6小时以上烧结成SiN-SiC
透气砖。
这种透气砖是一种高温耐火材料，该材质耐高温〉170(TC，荷 重软化温度〉1450。C，耐压强度(110(TCX3h) 〉90Mpa，热震稳 定(IIO(TC水冷)>25次，更为重要的是气体可弥散透过，孔隙 度〉30%，同时该耐火材质与铝液不浸润，界面角大，再加上三维 弥散状微孔直径微细，只透气不渗铝的特种材料。
将这种SiN烧结SiC的弥散微孔透气砖，设计在铝熔炼炉炉 床上，通过PLC控制从透气砖底部吹入惰性气体，控制吹入惰性 气体压力和流量，形成沸腾脉冲变化，促使铝液三维对流传热传 质，既减少铝液的温差又促使合金元素弥散。因为铝热容大但黑 度较低，热利用率比钢低，采用搅拌可增加对流热传导。通过 PLC控制吹入透气砖惰性气体造成金属熔体波浪式流动形成有规 律无顺序的对流、湍流搅拌过程，随着气体逸出铝液充满炉膛， 从而实现在惰性气体保护下的合金化处理过程。
在整个熔炼过程中分为两个过程搅拌过程及净化过程。 过程描述
在透气砖前设有并联的两根管道， 一路为低压进气管道，由 压力调节阔及电磁阀1组成；另一路为高压进气管道，由压力调
节阀及电磁阀2组成。
A、 搅拌时，电磁阀1不工作，低压处于常停状态，电磁阀 2处于正常工作。
从而使得金属熔体波浪式流动形成有规律无顺序的对流、湍 流搅拌过程，随着气体逸出铝液充满炉膛，从而实现在惰性气体 保护下的合金化处理过程。
B、 净化时电磁阀l处于工作状态，电磁阀2不工作，高 压处于常停状态；
净化的目的在于除去金属中的氧化合和铝液中游离的氢原 子，这些氢原子在金属凝固时会产生针孔或气孔，以上均会造成 金属材料的具遗传性的冶金缺隙。
通过这种脉冲产生的气泡细小弥散，且因脉冲气泡又防止 "合泡"问题和上下气泡碰撞聚集长大，从而全面提高了对铝液 中游离的H或其共存杂相的分压和碰撞捕捉几率，达到小气泡 浮选净化之目的。
在搅拌时，过程B工作；在精炼时，过程A、 B交替执行。
权利要求
1 . 一种弥散型透气砖及底吹惰性气体净化铝合金熔体方法， 其特征在于用SiN烧结SiC的弥散微孔透气砖，设计在铝熔炼炉炉床；通过PLC控制从透气砖底部吹入惰性气体， 控制吹入惰性气体压力和流量，形成沸腾脉冲变化，实现 搅拌及脉冲形成弥散小气泡浮选除气实现熔铝净化之目的。
2. 根据权利要求1所述的一种弥散型透气砖及底吹惰性气体 净化铝合金熔体方法，其特征在于所述的SiN烧结SiC的弥散微孔透气砖其制备方法为A采用SiC +制孔剂+添加剂+粘结剂，经混练压制成 坏料；B经干燥焙烧发泡成型；C在高温1400—1500。C氮化炉内，经6小时以上烧结成 SiN-SiC透气砖。
3. 根据权利要求1所述的一种弥散型透气砖及底吹惰性气体 净化铝合金熔体方法，其特征在于所述的搅拌及脉冲形 成弥散小气泡浮选除气过程为搅拌时，电磁阀1不工作，低压处于常停状态，电磁阀2处于正常工作。 净化时电磁阀1处于工作状态，电磁阀2不工作，高压 处于常停状态。
全文摘要
一种弥散型透气砖及底吹惰性气体净化铝合金熔体方法，其特征在于用SiN烧结SiC的弥散微孔透气砖，设计在铝熔炼炉炉床；通过PLC控制从透气砖底部吹入惰性气体，控制吹入惰性气体压力和流量，形成沸腾脉冲变化，实现搅拌及脉冲形成弥散小气泡浮选除气实现熔铝净化之目的。采用从透气砖底部吹入惰性气体形成脉冲流传热传质，增加炉内惰性气氛，减少烧损，提高熔化率，进行合金化，净化变质过程，实现了无废气排放，无污染环境的炉渣，是一项低成本，可操作的、环保的、高效的铝合金精炼新技术。
文档编号C22C21/00GK101121970SQ200610110580
公开日2008年2月13日 申请日期2006年8月9日 优先权日2006年8月9日
发明者柯东杰 申请人:柯东杰