专利名称：熔融铝基合金气动搅拌混匀装置及其方法
技术领域：
本发明属于合金的制造，尤其涉及含铝或铝硅锰的合金生产装置。
背景技术：
炼钢过程中，需向钢液中加O. 25-1 kg / t的招，以脱氧洁净化钢液。由于金属铝的比重小，其加入到比重大的钢液中，不容易溶于钢液，绝大部分金属铝会浮于钢液面上，与渣反应而被氧化，造成损失。为此，应用比重大的铝基合金，如铝铁合金、铝硅锰合金，取代金属铝脱氧，提高铝的收得率。现在炼钢使用的铝铁或铝硅锰合金是由单炉或双炉的重熔方法取得的。单炉冶炼铝铁合金是中频感应炉先融化钢，待钢水温度、成分合适后，再加入电解铝，由人工搅拌混和铝和钢液，然后倒入专用的合金包，再浇注成块状合金；双炉冶炼是采用一台中频感应炉专门炼钢，一台炉子专门融化电解铝或硅锰，然后分别将铝液和钢液或铝液和硅锰液兑入合金包内，采用人工在包内搅拌，然后浇铸成块状合金。其缺陷是由于铝的比重为2. 7g/cm3，熔点667°C左右，钢的比重为7. 8g/cm3，熔点1510°C左右；硅锰合金的比重为6. 3g/cm3，熔点1510°C左右；当采用重熔法生产铝合金时，铝和钢或铝和硅锰的比重差异过大，熔点悬殊，采用人工搅拌很难撹拌均匀，同一包或同一炉的合金浇铸成块状合金，不同部位或浇铸的不同时间的合金化学成分偏差很大，如铝的含量偏差值可高达50%以上，这给炼钢脱氧造成非常大的困难由于铝的含量差异大，所加入同样量的铝合金，当铝合金中铝含量过低时，钢液脱氧不足，钢的质量变差；而铝含量过高，会影响浇铸的顺利进行，钢的二次氧化现象严重，同样影响钢的质量；采用人工搅拌，耗时费工，劳动强度大、工作环境恶劣，铝的氧化损失大，冶炼效率低
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明公开了一种熔融铝基合金气动搅拌混匀装置，还提供其混匀方法。经过搅拌，合金成分分布均匀，改善产品质量，有利于炼钢脱氧；减轻劳动强度，降低铝合金属氧化损失，提高铝合金生产效率，降低生产成本。熔融铝基合金气动搅拌混匀装置，包括合金包和搅拌装置，重熔的铝基合金液兑入合金包中进行搅拌，特点是所述的合金包衬底部为圆弧形，便于液态金属的流动和混合，避免产生金属沉淀的“死角”;所述搅拌装置由喷枪、连接器、供气管、减压阀和气源连接构成；搅拌操作时，操作人员手执连接器位置，喷枪一端插入合金包，另一端与气体连接器连接，连接器后端与供气管连接，供气管由减压阀与气源连接。本发明所述的合金包由包壳和包衬构成，包衬由耐火材料筑成，底部为圆弧形，圆弧半径R为合金包直径D的1/6-1/2。合金包用以将重熔的合金液转运至浇铸工位，并作均匀化容器。圆弧形包衬，气体搅拌时，金属流动顺畅，两种金属搅拌均匀，避免形成金属沉积“死角”。本发明所述的喷枪由钢管构成，钢管表面敷设耐火材料。喷吹时喷枪头部插入合金包底部，带有压力的气体由喷枪喷入合金包，搅拌合金液上下翻滚，混匀合金成分。
本发明所述的气体连接器由双层管套设而成，内管一端涂设耐火材料，与喷枪连接，另一端与供气管连接，外管上设卡紧螺栓，喷枪与内管连接后，由卡紧螺栓卡紧，防止喷吹气体时喷枪脱落。本发明所用的气源为与铝、钢或硅锰不发生化学反应的气体，为氩气或氮气。本发明的熔融铝基合金气动搅拌混匀方法，按以下步骤进行1、准备连接喷吹设备，关闭减压阀。2、冶炼招基合金
按设定配比重熔电解铝、钢或硅锰。合金成分
①铝铁合金Al20-60% (Wt)，其余主要为Fe_元素和其它微量残余元素。铝硅锰合金All. 5_10%(wt)，其余为S1、Mn和其它微量残余元素。②冶炼方式 单炉冶炼
冶炼铝铁合金时一台中频炉先重熔废钢，熔化后形成的钢液钢液合适后加入电解铝
块； 冶炼铝硅锰合金时一台中频炉先重熔硅锰合金，熔化后加入电解铝。双炉冶炼一台中频炉重熔废钢或电解铝硅锰合金，另一台中频炉重电解铝。3、混冲合金液
单炉冶炼的铝基合金液立即兑入合金包中，包口区预留200-350mm的防溢段(金属液面与包口顶端面的间距)，避免喷吹搅拌时合金液体溢出合金包。双炉冶炼时，熔化的铝液先倒入到合金包中，在根据合金成分规格要求，计算出需兑入合金包内的钢液或硅锰合金重量。4、运送合金包
合金包运至搅拌工位，操作人员站在操作平台上操作。5、喷吹搅拌
①下枪喷枪插入合金包，枪头可直至包衬底部。②开启减压阀送出气体气体压力O. 1-0. 3MPa，调节气压控制搅拌强度。③喷吹搅拌时间2. 5_6min，根据合金量与温度，予以调控。合金液的搅拌功一是来自混冲过程获得的搅拌功，合金液体产生流动，二是来自喷吹气体，强烈的气流冲击、搅拌分层的金属液，上下翻滚，混匀合金成分。6、浇铸
①提枪喷吹结束，立即提起喷枪，关闭减压阀。②合金包中的合金液注入合金的型具中，冷凝成块状。与现有技术相比，优点是，构思新颖，结构简单、合理，操作方便；喷吹搅拌，使不同比重的金属液体迅速混合，成分分布均匀，偏差小，质量稳定；减轻劳动强度，改善操作人员的操作环境，降低铝金属氧化损失；提高效率，降低成本。
下面对照附图对本发明作进一步说明。
图1是熔融铝基合金气动搅拌混匀装置结构示意图。图2是图1之合金包结构示意图。图中1、合金包2、包衬 3、喷枪 4、气体连接器 5、供气管 6、减压阀
7、气源。
具体实施例方式由图1、图2可以看出，熔融铝基合金气动搅拌混匀装置，由合金包和搅拌装置构成，合金包衬底部的圆弧形。搅拌装置由喷枪3、气体连接器4、供气管5、减压阀6和气源7连接构成；喷枪一端插入合金包，另一端与气体连接器连接，连接器后端与供气管连接，供气管由减压阀与气源连接。由图1、图2还可以看出，合金包由包壳和包衬构成，包衬由耐火材料筑成，底部为圆弧形，圆弧半径R为合金包直径D的1/3。合金包用以将重熔的合金液转运至浇铸工位，并作均匀化容器。圆弧形包衬，气体搅拌时金属流动顺畅，避免形成金属沉积“死角”。由图1、图2还可以看出，喷枪由钢管构成,钢管表面敷设耐火材料。喷吹时喷枪头部插入合金包底部，带有压力的气体由喷枪喷入合金包，搅拌合金液上下翻滚，混匀合金成分。 由图1、图2还可以看出，气体连接器由双层管套设而成，与喷枪连接(喷枪由涂设的耐火材料包裹)，另一端与供气管连接，外管上设卡紧螺栓，喷枪与内管连接后，由卡紧螺栓卡紧，防止喷枪气体时喷枪脱落。本发明的熔融铝基合金气动搅拌混匀方法，按以下步骤进行1、准备连接喷吹设备，关闭减压阀。2、冶炼招基合金
按设定配比重熔电解铝、钢或硅锰。①合金成分
铝铁合金Al20-60% (wt)，其余主要为Fe_元素和其它微量残余元素。铝硅锰合金All. 5-10%(wt)，其余为S1、Mn元素和其它微量残余元素。②冶炼方式 单炉冶炼
冶炼铝铁合金时一台中频炉先重熔废钢，熔化后形成的钢液钢液合适后加入电解铝
块；
冶炼铝硅锰合金时一台中频炉先重熔硅锰合金，熔化后加入电解铝。双炉冶炼一台中频炉重熔废钢或电解铝硅锰合金，另一台中频炉重电解铝。3、混冲合金液
单炉冶炼的铝基合金液立即兑入合金包中，包口区预留200-350mm的防溢段(金属液面与包口顶端面的间距)，避免喷吹搅拌时合金液体溢出合金包。双炉冶炼时，熔化的铝液先倒入到合金包中，在根据合金成分规格要求，计算出需兑入合金包内的钢液或硅锰合金重量。4、运送合金包
合金包运至搅拌工位，操作人员站在操作平台上操作。
5、喷吹搅拌汽源压力彡2MPa
①下枪喷枪插入合金包，枪头可直至包衬底部。②开启减压阀送出气体气体压力O. 1-0. 3MPa，调节气压控制搅拌强度。③喷吹搅拌时间2. 5_6min，根据合金量与温度，予以调控。合金液的搅拌功一是来自混冲过程获得的搅拌功，合金液产生流动；二是来自喷吹气体，强烈的气流冲击、搅拌分层的金属液，上下翻滚，混匀合金成分。6、浇铸
①提枪喷吹结束，立即提起喷枪，关闭减压阀。②合金包中的合金液注入合金的型具中，冷凝成块状。
权利要求
1.熔融铝基合金气动搅拌混匀装置，包括合金包和搅拌装置，其特征在于所述的合金包包衬底部为圆弧形，便于液态金属的流动和混合，避免产生金属沉淀的“死角”;所述搅拌装置由喷枪(3)、连接器(4)、供气管(5)、减压阀(6)和气源(7)连接构成；搅拌操作时，操作人员手执连接器位置，喷枪一端插入合金包，另一端与气体连接器连接，连接器后端与供气管连接，供气管由减压阀与气源连接。
2.根据权利要求1所述的熔融铝基合金气动搅拌混匀装置，其特征在于所述的合金包由包壳I和包衬2构成，包衬由耐火材料筑成，底部为圆弧形，圆弧半径R为合金包直径D的1/6-1/2 ;合金包用以将重熔的合金液转运至浇铸工位，并作均匀化容器。
3.根据权利要求1所述的熔融铝基合金气动搅拌混匀装置，其特征在于所述的喷枪由钢管构成，钢管表面敷设耐火材料，喷枪头部插入合金包底部，带有压力的气体由喷枪喷入合金包，搅拌合金液上下翻滚，混匀合金成分。
4.根据权利要求1所述的熔融铝基合金气动搅拌混匀装置，其特征在于所述的气体连接器由双层管套设而成，内管一端涂设耐火材料，与喷枪连接，另一端与供气管连接，外管上设卡紧螺栓，喷枪与内管连接后，由卡紧螺栓卡紧，防止喷吹气体时喷枪脱落。
5.本发明的熔融铝基合金气动搅拌混匀方法，按以下步骤进行 1)、准备连接喷吹设备，关闭减压阀； 2)、冶炼铝基合金 按设定配比重熔电解铝、钢或硅锰 ①合金成分 铝铁合金A120-60%(wt)，其余主要为Fe_元素和其它微量残余元素， 铝硅锰合金All. 5-10%(wt)，其余为S1、Mn和其它微量残余元素； ②冶炼方式 单炉冶炼冶炼铝铁合金时一台中频炉先重熔废钢，熔化后形成的钢液钢液合适后加入电解招块； 双炉冶炼一台中频炉重熔废钢或电解铝硅锰合金，另一台中频炉重电解铝； 3)、混冲合金液 单炉冶炼的铝基合金液立即兑入合金包中，包口区预留200-350mm的防溢段(金属液面与包口顶端面的间距)，避免喷吹搅拌时合金液体溢出合金包；双炉冶炼时，熔化的铝液先倒入到合金包中，在根据合金成分规格要求，计算出需兑入合金包内的钢液或硅锰合金重量; 4)、运送合金包 合金包运至搅拌工位，操作人员站在操作平台上操作； 5)、喷吹搅拌 ①下枪喷枪插入合金包，枪头可直至包衬底部， ②开启减压阀送出气体气体压力O.1-0. 3MPa，调节气压控制搅拌强度， ③喷吹搅拌时间2.5-6min，根据合金量与温度，予以调控； 6)、浇铸 ①提枪喷吹结束，立即提起喷枪，关闭减压阀， ②合金包中的合金液注入合金的型具中，冷凝成块状。
全文摘要
熔融铝基合金气动搅拌混匀装置及其方法，属于合金的制造，涉及含铝或铝硅锰的合金生产装置。该装置包括合金包和搅拌装置，特点是所述的合金包衬底部为圆弧形；所述搅拌装置由喷枪、连接器、供气管、减压阀和气源连接构成；搅拌时，喷枪一端插入合金包，另一端与气体连接器连接，连接器后端与供气管连接，供气管由减压阀与气源连接。本发明的熔融铝基合金气动搅拌混匀方法，按准备、冶炼铝合金、混冲合金包、运送合金包、喷吹搅拌、浇铸步骤进行。优点是，构思新颖，结构简单、合理，操作方便；喷吹搅拌，使不同比重的金属液体迅速混合，成分分布均匀，偏差小，质量稳定；减轻劳动强度，改善操作环境，降低铝金属氧化损失；提高效率，降低成本。
文档编号C21C7/00GK103060520SQ20131001732
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者唐希伦 申请人:马鞍山市润通冶金材料有限公司