一种铝液在线精炼装置的制作方法

本发明涉及一种在铝坯连续与半连续铸造之前使用的铝液在线精炼装置。

背景技术：

目前国内外在铸造质量要求较高的铝材坯料时，需要在铸造机之前的流道上安装一种在线精炼装置，对铝液进行在线除气，除渣等净化处理，有时还附有晶粒细化剂加入、搅拌、过滤及加热保温等功能。目前国内外常用的铝液在线精炼装置有以下二种：一种是石墨转子式在线精炼装置，如中国专利201310518883.0，利用一个或多个石墨转子在铝液中的旋转来破碎从石墨转子中喷入的高纯氮气(氩气)，增加气泡数量，扩大汽泡作用面积、延长气泡在铝液内的停留时间，同时石墨转子对铝液较有效的搅拌可增加晶粒细化剂的均匀性，该装置采用插入或硅碳棒加热。该精炼装置的精炼效果好，其除氢率一般≥50％，且石墨转子数量增加时除氢率有所提高。但存在有如下不足：a、运行成本较高：其石墨转子与插入式硅碳棒的消耗量较大，增加石墨转子数量时消耗增加，同时电耗也会增加。b、结构较复杂，设备投资较大。c、精炼效果很难进一步提高。

还有一种透气砖式在线精炼装置，如中国专利201420618086.x利用除气箱底部安装的微孔透气砖透入小气泡的自然上升，电磁搅拌进行精炼，弥散气泡上升过程会对铝液有少许搅拌作用，该精炼装置的结构简单、设备投资小、无转子及其驱动系统、转子升降系统及相应的控制系统。b、运行成本低：无石墨转子的消耗及驱动系统的电耗。但存在有如下不足：a、精炼效果较差：因电磁搅拌配合圆形腔体易将弥散气泡与铝液行成贯性旋流，气泡颗料大，弥散上升的气泡合并及气泡停留时间短一般除氢率只有30-40％。b、搅拌作用差：晶粒细化剂、铝液化学成份及温度均匀性较差。如中国专利200620050898.4利用除气箱底部安装的微孔透气砖透入小气泡的自然上升，电磁搅拌进行精炼，弥散气泡上升过程会对铝液有少许搅拌作用，辐射式加热，该精炼装置a、结构简单、设备投资小、无转子及其驱动系统、转子升降系统及相应的控制系统。b、运行成本低：无石墨转子的消耗及驱动系统的电耗。c、发热系统造价便宜不占位，控制系统成本低。但存在有如下不足：a、精炼效果较差：因电磁搅拌配合圆形腔体易将弥散气泡与铝液行成贯性旋流，气泡颗料大，弥散上升的气泡合并及气泡停留时间短一般除氢率只有30-40％。b、搅拌作用差：晶粒细化剂、铝液化学成份及温度均匀性较差。c、加热效果差：在生产的铝水中表面一般会结成膜及渣，另铝水在室内有一定的深度，辐身的热量无法及时传递，几乎无法弥补因惰性气体除杂所损失的热量，造成后道工序的控制难度加大。d、箱体各部位骤冷骤热太明显：因为没有设置扒渣口，在生产一段时间后必须把盖打开清渣，从而使箱体内的材料在温度急冷急热影响寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铝液在线精炼装置，其设备结构简单、生产成本低，并且产品精炼效果好，产品使用寿命长。

本发明采用的技术方案是：一种铝液在线精炼装置，包括搅拌器、细化砖、除气箱体及铝液保温加热装置，其特征在于：所述除气箱体的中部设有除气室和加热保温室，除气室与加热保温室内胆由多个不粘铝硬质材料做成模块砖彻筑而成，除气室与加热保温室之间设有阻隔墙与铝液通口，除气室内设有扰流砖，除气室的底部装有细化砖与供气管；在箱体上设有进水口、出水口、扒渣口和放水口，在箱体的顶部设有除气室盖和扒渣盖，所述出水口设有潜水砖；在除气室盖上设有机械搅拌器，并位于细化砖上方，所述铝液保温加热装置由硅碳棒和保护套管组成，硅碳棒设置在箱体的加热保温盖上。

本发明加热保温室底部比除气室底部低。

本发明细化砖为纳米气泡细化砖，所述纳米气泡细化砖由透气芯、气室、钢套、气体输入管组成；所述透气芯分为密度不同的上下二部分，其中上部分密度比下部分密度大，上部分为高密压层，下部分为低密压层，高密压层和低密压层的气体路径不同；所述透气芯固定在所述钢套中，且所述透气芯与所述钢套的底部留有间隙，所述间隙为气室，所述气体输入管的一端接在所述钢套的底部，另一端为气体进入接口。

本发明搅拌器的搅拌速度达1000转/分。

本发明纳米气泡细化砖为sic或刚玉弥散微孔透气砖。

本发明铝液保温加热装置为二套或二套以上。

本发明在使用时高纯氢气或氩气由供气管通过纳米气泡细化砖进入除气室内，在机械搅拌器搅动下，与扰流砖发生碰撞，形成不规则铝流，弥散的气泡再次破碎，与铝水进行完全充分的结合，从而使铝液中的有害气体和细小废渣排出，达到提纯铝液的目的；并且高纯氢气或氩气与铝水进行完全充分的结合后，通过过流孔与吸收发热管所加热量后排出，及时地弥补了因精炼时所散失的温度。同时本发明除气室与加热保温室内胆采用模块式结构，可进行彻筑前烘烤，并有效避免了因长其温度变化所产生的开裂，有效解决了浇注料的不良特性。本发明在除气室精炼后产生的浮渣通过除气室与加热除气室中间的阻隔分开，再通过扒渣口及时清除精炼浮渣，无需启开箱盖，减小了温度有散失，减小了炉体各部件的骤冷变化，即提高了生产安全性能又提高了各部件的使用寿命。

本发明具有以下几方面的效果：

1、精炼效果超过现有的石墨转子式与透气砖式精炼装置，其除氢率达到80％以上；

2、精炼可以在短时间即可达到处理效果：铝液流经除气室处理时间明显可缩短，3分钟以内铝水含氢量即可达到0.11cc/100gal；纳米气泡细化砖与机械化打碎结合扰流砖，使处理气体与铝液中渣、气结合更完全，最大范围的扩散，使晶粒细化、化学成份更加均匀稳定；

3、两室有落差及硅碳棒转子，比石墨转子的消耗降低，有效提高了转子的冲刷磨损，转子使用寿命平均在约6个月；每年可节省运行成本3-8万元/套；

4、潜水砖的设计，抑制铝溶体表面的氧化；

5、除气室与加热保温室内胆采用模块式结构，浇注料可以得到提前烘烤，提高了控温变性能，提高加热箱体及其附属部件的使用寿命。

附图说明

图1本发明的总体结构图；

图2为本发明除气箱体内胆的结构图；

图3为本发明除气箱体内胆的模块拼装图；

图4为图3的部分炸开图；

图5为本发明加热保温室的结构图；

图6为本发明除气室的结构图；

图7为扰流砖的结构图；

图8为纳米气泡细化砖的结构图；

图中：1、纳米气泡细化砖；2、搅拌器；3、除气箱体；4、除气箱内胆；5、除气箱盖；6、插入式加热装置；7、潜水砖；8、除气室；9、加热保温室；10、扒渣口；11、清渣口盖；12、进水口；13、出水口；14、放水口；15、扰流砖；16、内胆角模块砖；17、过流孔；18、供气管；19、内胆模块砖，20、气体输入管；21、气室；22、钢套；23、高密压面；24、低密压面。

具体实施方式

如图1－5所示，本发明由除气箱体3、搅拌器2、纳米气泡细化砖1、插入式加热装置6组成；在除气箱体的中设有除气室8、加热保温室9；在除气室8和加热保温室9之间设过流孔17；在除气室8的底部装有纳米气泡细化砖1和供气管18；在除气箱体3的顶部设有除气箱盖5和清渣口盖11；在除气室8一侧上部安装进水口12，另一侧安装扒渣口10；在加热保温室9一侧上部安装出水口13，进水口12和出水口13设有潜水砖7；下部安装放水口14；机械搅拌器机械搅拌系统2安装在对应除气室8上部的除气箱盖5上；铝液保温加热装置为插入式加热装置6，安装在发热保温室9上部的除气箱盖5上，并插入加热保温室9。

如图2、3、4所示，本发明除气箱体内胆4由多个内胆角模块砖16、扰流砖15、内胆模块砖19和纳米气泡细化砖1组合彻筑而成，分为除气室与加热保温室两部分，铝液在除气室内精炼处理后进入保温室沉淀与保温。

如图6所示，除气室底部安装有纳米气泡细化砖1，纳米气泡细化砖1为sic或刚玉弥散微孔透气砖。除气箱盖5对应加热室保温室9，安装有插入式加热装置６，铝水在经过隋性气体处理后，从插入式加热装置6吸收热量后从出水口13流入下游。生产前插入式加热装置6将热量传递到除气室8，将精炼装置内温度提升；加热保温室9比除气室低，有利于残留的金属渣堆积，从放水口14排出。本发明有2组插入式加热装置６，不但可以有效的补偿惰性气体精炼时所散失的热量，还能改善工作过程中的突发烧损，明显提高其温控精度。

如图7所示为除气室8内的扰流砖15，砖为高温耐材制作，工作面向外突出一个长方形，在铝水旋转过程中会把惯性水流扰乱，造成更多的水浪。

如图8所示，纳米气泡细化砖由透气芯、气室、钢套、气体输入管组成；所述透气芯分为密度不同的上下二部分，其中上部分密度比下部分密度大，上部分为高密压层，下部分为低密压层，高密压层和低密压层的气体路径不同；所述透气芯固定在所述钢套中，且所述透气芯与所述钢套的底部留有间隙，所述间隙为气室，所述气体输入管的一端接在所述钢套的底部，另一端为气体进入接口。纳米气泡细化砖由于只透气不渗铝，避免停气时的渗铝，克服以往透气砖要先通气再进铝液及先放净铝液再关气的缺点，简化了操作，提高了透气砖寿命。

本发明搅拌器采用机械搅拌器，同时由变频调速电机驱动，比常规的搅拌转子要短，浸入深度减小，转速提高，可达1000转/分钟。

本发明在使用时，流槽中的铝液经由进液口12经潜水砖7潜入除气室8，经出机械搅拌器2与纳米气泡细化砖1，从过流孔17进入加热保温室9顺插入式加热装置6的发热管边吸收热量边提升，从加热保温室9的出水口13流出；铸造设备内，该装置运行时，高纯氮(氩)气经供气管18进入纳米气泡细化砖1，再通过纳米气泡细化砖1微孔弥散进入除气室8铝液中，形成分散的纳米小气泡，同时开启机械搅拌器2，旋转机械搅拌器作用于铝液，从而使铝液高速旋转，旋转的铝液在扰流砖的作用下使弥散进入铝液内的小气泡再次机械性打细，变得更均匀，细小的气泡在上升过程中将铝液中的有害气体(氢气)、铝渣带出铝液面，再从扒渣口10处扒出铝渣；除气、除渣之后的铝液由铝液通过过流孔17进入加热保温室9内保温和沉淀，保温室主要由插入式加热装置6产生热源加热保温。铝液在连续进入与流出箱体的过程中，该装置连续工作，从而达到连续除气、除渣的效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。