一种铝合金精炼导炉工艺及铝合金精炼方法与流程

本发明涉及铝合金炼制领域，具体而言，涉及一种铝合金精炼导炉工艺及铝合金精炼方法。

背景技术：

铝及铝合金熔体中含有大量的氢、金属及非金属夹杂，若以上有害杂质在铸造之前不及时除去，会在铸棒内部和表面形成气孔、夹杂、疏松、光亮晶粒、羽毛晶等铸造缺陷，严重影响铸棒质量。这些缺陷在挤压加工后会遗传到铝挤压材中，降低产品的疲劳性能和耐蚀性。因此，在铝合金熔炼过程中，必须对熔体进行净化。铝及铝合金除渣用精炼熔剂的主要成分由氯化钠、氯化钾和氯化镁等组成，其中氯盐成份占80％以上。上述氯盐密度较轻，能够很好的铺展在铝熔体的表面，但是仅含氯盐的熔剂对渣的吸附和溶解的能力有限。

在熔炼炉内，铝合金熔炼过程中会出现大量的氧化膜，且经过搅拌、打渣剂后会在熔体表面形成一层熔渣。虽然在熔炼炉内进行了扒渣处理，但只能除去大部分尺寸较大的表面熔渣，对于尺寸较小的熔渣或熔体内部熔渣，仍需要通过精炼去除。目前，比较常用的熔体精炼方式是在静置炉内使用精炼剂、打渣剂、覆盖剂等粉状熔剂，或采用Ar、Cl₂、N₂气体，也有在静置炉与铸造盘间采用在线除气除渣精 炼装置。但对于30吨以上大容量静置炉而言，采用粉状熔剂精炼，由于无机械搅拌作用，熔剂与熔体接触范围小，精炼效果差；采用气体精炼，尤其是对于单炉门静置炉，由于精炼管限制，难以保证实际生产中精炼效果；若同时配合在线除气除渣精炼装置使用，生产成本又比较高。

技术实现要素：

本发明提供了一种铝合金精炼导炉工艺及铝合金精炼方法，旨在改善铝合金精炼工艺产率低，产出废渣较多的问题。

本发明是这样实现的：

一种铝合金精炼导炉工艺，包括以下步骤：将熔炼炉熔炼后的铝合金液体与多个熔剂块进行接触反应,形成初精炼铝合金液体；将初精炼铝合金液体导入静置炉内。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，铝合金液体与多个熔剂块进行接触反应是将铝合金液体从熔炼炉导入放置有多个熔剂块的导流槽内，导流槽的两端连通熔炼炉与静置炉。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，将多个熔剂放置在所述导流槽内是将多个熔剂块先放置于笼子内，再将装有多个熔剂块的笼子放置于导流槽内。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，将多个熔剂块放入笼子内是将熔剂块以堆放的方式放置于笼子中，并使多个熔剂块之间形成供铝合金液体通过的曲折通道。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，将笼子放入导流槽是将笼子放置于导流槽靠近静置炉处。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，铝合金液体与多个熔剂块进行接触反应是将铝合金液体从熔炼炉导入连通熔炼炉与静置炉的导流槽，待铝合金液体在导流槽内流动平稳后，将装有多块熔剂块的笼子放入所述导流槽内。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，多个熔剂块堆放时形成的堆积高度与铝合金液体在导流槽内流动时的高度相匹配。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，熔剂块的成分主要包括：MgCl₂、KCl和Na₃AlF₆。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，熔剂块选用尺寸为8-12cm的熔剂块。

一种铝合金精炼方法，其特征在于，包括上述的铝合金精炼导炉工艺。

本发明的有益效果是：

本发明通过上述设计得到的铝合金精炼导炉工艺，操作方便，且通过在导炉过程中使熔炼后的铝合金液体与熔剂块充分接触反应生成初精炼铝合金液体进入后续生产工艺，能够有效提高铝合金产率，减少废物产生量，而本发明通过上述设计得到的铝合金精炼方法能够提高铝合金产率，减少原料浪费，同时，由于在导炉过程中就与溶剂块充分接触反应，故缩短了整个精炼过程所需时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的铝合金精炼导炉工艺的流程图；

图2是本发明第一和第二实施例提供的铝合金精炼导炉工艺的装置图；

图3是本发明实施方式提供的笼子的结构图；

图4是本发明第三实施例提供的铝合金精炼导炉工艺的装置图。

图标：10-熔炼炉；20-静置炉；30-导流槽；40-笼子；41-熔剂块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例提供的铝合金精炼导炉工艺进行具体说明。

参见图1-图4，一种铝合金精炼导炉工艺，其导炉过程主要包括以下步骤：

S101、将熔炼炉10熔炼后的铝合金液体与多个熔剂块41进行接触反应,形成初精炼铝合金液体。在在导炉过程中就与溶剂块充分接触反应，节省了整个精炼过程所需时间。

其中，熔剂块41为铝合金精炼所需要用到的熔剂结成的块状物，首先，选择市售的普通的含有MgCl₂、KCl和Na₃AlF₆的熔剂块41，所选用的熔剂块41的尺寸为8-12cm，且选用的熔剂块41的尺寸为不规则形状。

选用熔剂块41的尺寸不宜过大和过小，该尺寸大小的熔剂块41相互之间堆放形成的孔隙较大，便于铝合金液体通过，同时熔剂块41与铝合金液体的接触面积足够大，使得熔剂块41能够充分与铝合金熔液反应，若尺寸再大则熔剂块41与铝合金熔液的接触面积就会变小，影响精炼效果，若尺寸过小，则相邻熔剂块41之间形成的间隙过小会导致铝合金液体流通不畅；而熔剂块41选用不规则形状则能够有效增大其与铝合金液体的接触面积。

熔剂块41的作用:其一，改变铝熔体对氧化物(氧化铝)的润湿性，使铝熔体易于与氧化物(氧化铝)分离，从而使氧化物(氧化铝)大部分进入熔剂块41中而减少了熔体中的氧化物的含量。其二，熔剂块41能改变熔体表面氧化膜的状态。这是因为它能使熔体表面上那层坚固致密的氧化膜破碎成为细小颗粒，因而有利于熔体中的氢从氧化膜层的颗粒空隙中透过逸出，进入大气中。其三，熔剂块41层的存在，能隔绝大气中水蒸气与铝熔体的接触，使氢难以进入铝熔 体中，同时能防止熔体氧化烧损。其四，熔剂块41能吸附铝熔体中的氧化物，使熔体得以净化。总之，熔剂块41精炼的除去夹杂物作用主要是通过与熔体中的氧化膜及非金属夹杂物发生吸附，溶解和化学作用来实现的。

其次，将多块熔剂块41以堆放的方式放置于笼子40中，使得多个熔剂块41之间形成供铝合金液体通过的曲折通道，曲折通道是相邻的熔剂块41之间形成的间隙，通道的曲折性有利于使得铝合金液体在通道内停留的时间越长，与熔剂块41的接触面积更大，其与熔剂块41的反应也更充分。合理地排列熔剂块41，能够使得形成的通道具有更好地流通性，且使得熔剂块41与铝合金液体具有更大的接触面积。同时，熔剂块41放置后的高度应与铝合金液体在导流槽30流动平稳时的高度相匹配，这样才能更好地保证铝合金液体与熔剂块41充分接触。需要说明的是，本发明也可以是先将放置有熔剂块41的笼子40放入导流槽30中，再打开阀门将铝合金液体导入导流槽30中或者直接在导流槽30中堆放熔剂块41而不采用笼子40，但这种方式效果相较于前述方式效果略差。

再次，打开熔炼炉10的阀门排出铝合金液体于导流槽30内，待铝合金液体在导流槽30内流动平稳后将放置有熔剂块41的笼子40放置于导流槽30中靠近静置炉20处，使得熔剂块41在笼子40内与铝合金液体接触反应，反应后的铝合金液体为初精炼铝合金液体。

将放置有熔剂块41的笼子40放置于导流槽30中靠近静置炉20处是由于：靠近熔炼炉10侧铝合金液体流速大，为减小熔剂块41对铝合金液体的流动阻力，熔剂块盛放装置优选放置于靠近静置炉的一侧。

如图3所示，在上述操作过程中所用到的笼子40是由多根直径为13-18mm的优质不锈钢筋焊接制作而成的笼子40，且该笼子40的孔洞尺寸应小于熔剂块41的尺寸。制作笼子40的不锈钢钢筋直径不宜过大，过大会导致其重量增加，使得工人在抬笼子40的过程中较为吃力，也不宜过小，过小则笼子40不够结实，承受不住熔剂块的重量。笼子40孔洞的尺寸小于熔剂块41的尺寸才能使得熔剂块41不易掉落出笼子40。

S102、将初精炼铝合金液体导入静置炉20内。

具体地，将从穿过笼子40的初精炼铝合金液体继续通过导流槽30导流入静置炉20内。

以下结合实施例对本发明的特性和性能作进一步详细描述。

第一实施例

请参见图1和图2，将市售的含有MgCl₂、KCl和Na₃AlF₆等物质且尺寸为8-12cm的不规则形状的熔剂块41放入由多根直径为13-18mm的优质不锈钢经焊接制作而成的笼子40内，这些笼子40的孔洞的尺寸小于熔剂块41的尺寸。在放置过程中合理地排列熔剂块41，使相邻熔剂块41之间形成足够大的曲折通道以保证铝合金液体能够顺畅通过，同时熔剂块41的堆放高度与铝合金液体流动时的高度基本相同。

选用40％纯铝水、60％铝型废材一共30吨，在熔炼炉10内进行熔化，熔化完成后，打开熔炼炉10的阀门，将铝合金液体导入导流槽30中，待铝合金液体在导流槽30内流动平稳后，现场两名工人将 笼子40抬至导流槽30靠近静置炉20处放置，铝合金液体在笼子40内与熔剂块41充分接触后生成初精炼铝合金液体，初精炼铝合金液体再经导流槽30流入静置炉20内，导炉过程完成。

导炉结束后，在静置炉20内撒入打渣剂，半小时后进行了扒渣处理，扒渣后总重量见表1。

第二实施例

请参见图1和图2，将市售的含有MgCl₂、KCl和Na₃AlF₆等物质且尺寸为8-12cm的不规则形状的熔剂块41放入由多根直径为13-18mm的优质不锈钢经焊接制作而成的笼子40内，这些笼子40的孔洞的尺寸小于熔剂块41的尺寸。在放置过程中合理地排列熔剂块41，使相邻熔剂块41之间形成足够大的曲折通道以保证铝合金液体能够顺畅通过，同时熔剂块41的堆放高度与铝合金液体流动时的高度基本相同。

将盛放有熔剂块41的笼子40由两名工作人员抬至导流槽30上靠近静置炉20处。

选用35％纯铝水、65％铝型废材一共35吨，在熔炼炉10内进行熔化，熔化完成后，打开熔炼炉10的阀门，将铝合金液体导入导流槽30中，铝合金液体在笼子40内与熔剂块41充分接触后生成初精炼铝合金液体，初精炼铝合金液体再经导流槽30流入静置炉20内，导炉过程完成。

导炉结束后，在静置炉20内撒入打渣剂，半小时后进行了扒渣处理，扒渣后总重量见表1。

第三实施例

请参见图1和图4，将市售的含有MgCl₂、KCl和Na₃AlF₆等物质且尺寸为8-12cm的不规则形状的熔剂块41合理地堆积在导流槽30靠近静置炉20处，在熔剂块41的堆积过程中，要使得相邻熔剂块41之间形成足够大的曲折通道以保证铝合金液体能够顺畅通过，同时熔剂块41的堆放高度与铝合金液体流动时的高度基本相同。

选用45％纯铝水、55％铝型废材一共40吨，在熔炼炉10内进行熔化，熔化完成后，打开熔炼炉10的阀门，将铝合金液体导入导流槽30中，使得铝合金液体与熔剂块41充分接触后生成初精炼铝合金液体，初精炼铝合金液体再经导流槽30流入静置炉20内，导炉过程完成。

导炉结束后，在静置炉20内撒入打渣剂，半小时后进行了扒渣处理，扒渣后总重量见表1。

第一对比例

将40％纯铝水、60％铝型废材一共30吨，在熔炼炉10内进行熔炼，熔炼后直接通过导流槽进入静置炉中，在静置炉中加入精炼剂和扒渣剂静置一段时间进行扒渣处理。

扒渣后总重量见表1。

第二对比例

将35％纯铝水、65％铝型废材一共35吨，在熔炼炉10内进行熔炼，熔炼后直接通过导流槽进入静置炉中，在静置炉中加入精炼剂和扒渣剂静置一段时间进行扒渣处理。

扒渣后总重量见表1。

第三对比例

将45％纯铝水、55％铝型废材一共40吨，在熔炼炉10内进行熔炼，熔炼后直接通过导流槽进入静置炉中，在静置炉中加入精炼剂和扒渣剂静置一段时间进行扒渣处理。

扒渣后总重量见表1。

第四对比例

整个铝合金精炼系统采用具有在线除气除渣装置的系统。对40％纯铝水、60％铝型废材一共30吨，进行精炼。

精炼后总重量见表1

第五对比例

整个铝合金精炼系统采用具有在线除气除渣装置的系统。对35％纯铝水、65％铝型废材一共35吨，进行精炼。

精炼后总重量见表1

第六对比例

整个铝合金精炼系统采用具有在线除气除渣装置的系统。对45％纯铝水、55％铝型废材一共40吨，进行精炼。

精炼后总重量见表1

表1扒渣或精炼后铝合金总重量及精炼前后百分比

三个实施例均采用本发明的三种不同操作方法对不同量的铝合金原材料进行加工，第一对比例至第三对比例仅采用在静置炉中加入精炼剂和扒渣剂的方式对铝合金液体进行加工，在进入静置炉前铝合金液体未与熔剂块进行接触反应，第四对比例至第六对比例是采用在线除气除渣装置对铝合金原材料进行加工无铝合金液体与熔剂块进行接触反应步骤。

根据上表可以看出，各实施例产率均比对比例高，三个实施例的产率均在95％以上，其中第三实施例产率相较第一实施例和第二实施例产率最低，可见将熔剂块放置于笼子内再放入导流槽中，能够提高铝合金产率。

第一实施例与第一对比例和第四对比例进行比较其产率高于第一对比例和第四对比例超过2％，说明炼制40％纯铝水、60％铝型废材一共30吨的情况下，采用本发明提供的铝合金精炼导炉工艺产率较其他精炼工艺好；第二实施例与第二对比例和第五对比例进行比较其产率高于第二对比例和第五对比例同样超过2％，说明炼制35％纯铝水、65％铝型废材一共35吨的情况下，采用本发明提供的铝合金精炼导炉工艺产率较其他精炼工艺好。第三实施例与第三对比例和第六对比例进行比较其产率高于第三对比例和第六对比例超过1％，说明炼制45％纯铝水、55％铝型废材一共40吨的情况下，采用本发明提供的铝合金精炼导炉工艺产率较其他精炼工艺好。以上推知，相同原材料，相同重量的情况下，采用本发明的铝合金精炼方法所得铝合金产率高于其他两种精炼方式。工业生产中，由于原材料及生产环境的限制，产生废物是无可避免的。想要提高产率的难度相当大。通过本发明的设计能够使30吨以上铝合金炼制过程中产率提高到1％以上已经是一个突破性的进展，产率的提高的同时就降低了废品的产生量，实现了资源的节约。

综上所述，可以推知，本发明设计得到的铝合金精炼导炉工艺及铝合金精炼方法能够提高铝合金精炼的生产效率，降低资源浪费。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。