一种S型铝熔体炉外在线净化过滤装置的制作方法

本实用新型涉及一种s型铝合金熔体炉外在线净化过滤装置，属于铝合金熔体净化技术领域。

背景技术：

高强高韧铝合金作为国民经济建设、战略性新兴产业和国防科技工业发展不可缺少的关键材料，具有高的比强度和硬度、易于加工、较好的耐腐蚀性能和较高的韧性、耐久且经济等优点。随着航空航天、交通运输、电子电力、建筑工程相关领域的快速发展，铝合金材料的市场应用需求日趋旺盛，同时，对其质量要求也将日趋严格。

铝合金在熔铸过程中极易吸气氧化，引起铸件或型材产生针孔、气孔、夹渣等一系列缺陷，显著降低铝合金材料的强度、疲劳抗力、应力腐蚀、开裂性能等，甚至造成产品报废。因此，在铝合金熔炼过程中采取专门的工艺装置，消除熔体中的夹杂物，是铝合金熔体净化处理和获得高品质铝合金铸件的关键。

目前，国内所用的铝熔体在线净化处理设备及方法较为初级、传统，难以满足高性能铝合金材料的生产需求：采用吹入氯和氮的混合气体吸附除渣，熔体净化效果有限，氮与铝形成的氮化铝夹杂在铝灰中，构成危废；在线净化设备与空气接触，会引发氢的再吸收或金属氧化，难以保证熔体的纯净度；非封闭式反应室，影响除气效果，产生大量的氧化渣，使得因多次开盖除渣而降低生产效率；烟气未能配备收集系统，增加企业无组织排放，污染环境，影响操作人员身体健康。随着环保需求的日益提高，绿色、节能、高效逐渐成为行业共识，绿色产业链的发展倒逼原材料生产企业不断改进工艺装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是对背景中的缺点和问题加以改进，提供一种节能、清洁、安全、高效的熔体炉外在线净化过滤装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种s型铝合金熔体炉外在线净化过滤装置，主要由熔体净化装置和熔体过滤装置组成，熔体净化装置一端与熔炼炉连接，另一端与熔体过滤装置连接；所述的熔体净化装置包括反应室、气体喷嘴转子和电控密封盖等；所述的反应室由第一反应室、第二反应室和闸门组成，所述的闸门设置在第一反应室和第二反应室之间，通过控制闸门使第一反应室与第二反应室之间相互连通或完全隔离，所述的第一反应室和第二反应室分别设置气体喷嘴转子和电控密封盖，反应室的整体形状为s形，熔体从熔体净化装置入口进入，经第一反应室或第一、二反应室在线净化处理后进入熔体过滤装置。

闸门可完全隔断第一反应室和第二反应室，起到节能降耗的作用。当闸门关闭时，第一反应室和第二反应室完全隔断，仅第一反应室工作，节约能源，降低能耗，减少无组织排放；当闸门开启时，第一反应室和第二反应室之间连通，第一反应室和第二反应室同时工作。s形反应室静态容量为500-1500kg。

所述的反应室为封闭和隔热结构，电控密封盖关闭后，反应室四周全部封闭，保持熔体纯净度，减少无组织排放。反应室完全隔热，保证熔体温度，盖子关闭时可防止外界湿气进入反应室内，保证金属纯度，同时也抑制了烟气的散发。两个反应室的电控密封盖是独立的，可分别单独开启和关闭。

所述的s型铝合金熔体炉外在线净化过滤装置，还包括烟气余热利用管道，烟气余热利用管道呈u形分布在熔体在线净化装置和熔体过滤装置下方，烟气余热利用管道与熔炼炉烟气收集装置连接，余热装置通过有效利用熔炼炉烟气，可减少天然气的使用，更加节能，降低能源消耗。

所述熔体在线净化装置的精炼气体为氩气和氯气。每个反应室安装一个气体喷嘴转子，所述的气体喷嘴转子材质为石墨，通入氯气和氩气，气体通过喷嘴转子形成分散细小的气泡，同时转子旋转搅动熔体使气泡均匀分散到整个熔体中，又可同时搅动熔体进入喷嘴与气泡接触，产生除气、除渣的熔体净化效果。均匀分散的气泡的动量靠旋转转子搅动熔体，动量大，净化效果好。氯气用来除碱金属，氩气代替氮气减少了后续危废的产生。

所述的熔体净化装置设置在地上，地上结构为s形；所述的熔体过滤装置设置在地下，地下结构为立方体结构。

所述的熔体净化装置的熔体入口设置在第一反应室上方，熔体出口设置在第一反应室和第二反应室下方，熔体出口与熔体过滤装置的入口相连。

所述的熔体过滤装置为深床过滤装置，包括过滤床，过滤床由若干层氧化铝球和砂砾层组成，平铺在栅格中；所述的过滤床中设置热电偶以监控和保证余热温度。

为了确保对过滤床温度的控制，除了利用熔炼炉余热预热外，所述的熔体过滤装置还包括电加热器，所述的电加热器水平地浸放在栅格下(过滤床下)的金属熔体中。

本实用新型的节能、清洁、安全、高效的铝熔体炉外在线净化过滤装置，主要包括s形反应室、深床过滤装置、余热利用u形管道等。其中，反应室创新性采用s形设计，可有效避免铝液因乱流而形成氧化渣、气孔等，且熔体在s形弯道流动过程中，充分与旋转转子喷出的气体融合，使净化效果最大化；s形反应室静态容量设置为500-1500kg，“s”连接处设置可开关门卡，根据熔体含量调节反应室大小，处理量小时，关闭一个反应室，节能降耗并防止铝液在流动中发生短路；反应室完全封闭、隔热，在有效防止周围空气进入、保证熔体纯度的同时，也起到保温、抑制烟气散发和加强无组织排放管控的作用。s形反应室的另一端口连接深床过滤装置，过滤床由氧化铝球和砂砾层组成，并配备热电偶监控余热温度。深床过滤装置和净化装置配备连接熔炼炉的管道，可收集熔炼炉环集烟余热再利用，并配备小型电加热器，实现对过滤床温度的精准控制。该s型在线净化过滤装置设计创新性强，装置结构简单、熔体净化效果好，且节能降耗、操作简便高效。

采用上述技术方案，改变了传统的熔体净化模式，使熔体在s形弯道流动过程中，充分与旋转转子喷出的气体融合，达到最大净化效果，密闭的环境保证了熔体的纯净度，减少了无组织排放，保证了作业环境，用熔炼炉余热预热，节约能源消耗，降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型所述的熔体净化过滤装置的俯视图；

图2为本实用新型所述的s形反应室的局部剖面(c-c)结构示意图；

图3为本实用新型所述的熔体过滤装置的局部剖面(d-d)结构示意图。

主要附图标记：

1熔体净化装置2第一反应室

3第二反应室4闸门

5熔体净化装置铝液入口6气体喷嘴转子

7深床过滤第一熔体入口8深床过滤第二熔体入口

9管道入气口10熔体过滤装置

11热电偶12过滤床

13余热利用管道14小型电加热器

15电控密封盖16熔体过滤装置出口

17熔体净化装置第一出口18熔体净化装置第二出口

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种s型铝熔体炉外在线净化过滤装置，该装置主要包括熔体炉外在线净化装置(以下简称为熔体净化装置1)和熔体过滤装置10两部分，熔体净化装置1一端与熔炼炉连接，另一端与熔体过滤装置10连接。在线熔体净化装置1由第一反应室2、第二反应室3、闸门4、气体喷嘴转子6、电控密封盖15组成。反应室由s形的第一反应室2和第二反应室3两部分组成，且由可控闸门4完全隔断。反应室的形状地上结构呈s形，地下结构为立方体结构，总体分为两个反应室，两个反应室由闸门相连。闸门关闭后，第一个反应室2可与熔体过滤装置10相连，节约能源，降低能耗，减少无组织排放。

如图1-3所示，熔体在线净化装置的每个反应室安装一个石墨的气体喷嘴转子6，精炼气体为氩气和氯气。s型铝合金熔体炉外在线净化过滤装置，还包括余热利用管道13，烟气余热利用管道13呈u形分布在熔体净化装置1和熔体过滤装置10下方，烟气余热利用管道13与熔炼炉连接。

如图1-2所示，第一反应室2上方设置熔体净化装置铝液入口5和管道入气口9，第一反应室和第二反应室远离熔体净化装置铝液入口5一端的下方分别设置熔体净化装置第一出口17和熔体净化装置第二出口18。熔体过滤装置中设置深床过滤第一熔体入口7和深床过滤第二熔体入口8，分别与熔体净化装置第一出口17和熔体净化装置第二出口18相连接。

如图1和图3所示，s形反应室的另一端口连接深床过滤装置10，平铺在深床过滤第一熔体入口7和深床过滤第二熔体入口8处的栅格中。过滤床12中配备热电偶11来监控、保证余热温度，过滤床12由几层氧化铝球和砂砾层组成，深床过滤装置和净化装置配备连接熔炼炉的余热利用管道13，可收集熔炼炉环集烟进行余热利用。为了确保对过滤床温度的控制，除了利用熔炼炉余热预热外，还配备小型电加热器14水平地浸在栅格下的金属里。

如图1所示，熔体从熔体净化装置铝液入口5进入，经第一反应室2或第二反应室3后，进入熔体过滤装置。闸门4可完全隔断第一反应室和b，起到节能降耗的作用。烟气余热利用管道13呈u形分布在熔体在线净化装置和过滤装置下方，降低能源消耗。装置配备电控密封盖15，保证熔体纯净度，减少无组织排放，保证工人工作环境安全、清洁。

如图2所示，铝熔体从熔体净化装置铝液入口5涌入，由反应室的熔体净化装置第一出口17和熔体净化装置第二出口18处流入过滤装置，熔体净化装置第一出口17和熔体净化装置第二出口18分别连接深床过滤第一熔体入口7和深床过滤第二熔体入口8。闸门4可调节高度，使得两个反应室连接或隔断。两个反应室的电控密封盖15是独立的，可单独开启和关闭。

如图3所示，铝熔体从深床过滤第一熔体入口7或者深床过滤第二熔体入口8涌入过滤装置，经过滤后从熔体过滤装置出口16流出进入模具形成铝锭。

反应室完全封闭，保持熔体纯净度，减少无组织排放。反应室四周全部完全封闭，包括盖子和反应室所有入口点以及管口涌入口。反应室完全隔热，保证熔体温度，盖子关闭时可防止外界湿气进入反应室内，保证金属纯度。同时也抑制了烟气的散发。

铝熔体从反应室上方入口切入，配备两个石墨的气体喷嘴转子6，通氯气和氩气，气体通过喷嘴转子形成分散细小的气泡，同时转子旋转搅动熔体使气泡均匀分散到整个熔体中，又可同时搅动熔体进入喷嘴与气泡接触，产生除气、除渣的熔体净化效果，均匀分散的气泡的动量靠旋转转子搅动熔体，动量大，净化效果好。氯气用来除碱金属，氩气代替氮气减少了后续危废的产生。

熔体净化装置1和深床过滤装置10底部配备连接熔炼炉的管道，可收集熔炼炉环集烟进行余热利用。为了确保对过滤床温度的控制，除了利用熔炼炉余热预热外，还配备水平浸在栅格下金属中的小型电加热器。余热装置利用熔炼炉烟气，余热利用可减少天然气的使用，更加节能。