专利名称:定向凝固提纯铝的装置的制作方法
本发明技术涉及到冶金、铸造领域。
在已有技术中，关于用定向凝固法提纯铝，目前，只有日本已达到生产应用的水平。这方面最接近的已有技术是Patent NoJΔJ8216567－KoKai；Japan。这项专利比传统的三层电解法工艺先进，它的装置主要有炉体，结晶器，去脏液包，电磁感应线圈。这项专利比传统的精铝生产省电20％，但是，其装置不适合于提纯含si量多，含Fe量少的铝，而我国的铝资源正是这样。另外，排脏液包的灵活性也不够。
本发明的构思是在微机控制下加热保温铝液，磁场搅拌和定向凝固来提纯精铝。这种方法比三层电解法省电50％以上。该装置适合于提纯高si，低Fe的铝，用这种装置可控制凝固速度在5－10mm／min范围内。提纯方法是在铸型顶部控制铝液的流量，连续地注入铸型内，并以强磁场加以搅拌，在铸型底部设计一个用微机控制的牵引机构，使铝液连续地以5－10mm／min的速度定向凝固。当凝固开始阶段，牵引机构拉引初始凝固座〔27〕，在其后的稳定凝固阶段铸坯不断被切割运走，余下铸坯是被自重和由微机控制的辊轮牵引机构拉引，同时，由于电磁搅拌作用，使凝固前沿的脏液和上部的新鲜铝液不断交换，当铝液中的杂质达到一定浓度时，用真空式排脏液包排除脏液。这样就提纯了铝。
附图是定向凝固法提纯铝的装置。它由四大部分即炉体、结晶器、运动磁场发生器和排脏液包组成。其中，炉体是由保温套〔1〕、加热元件〔2〕、炉管〔3〕、保温填料〔5〕和铸型〔4〕组成；结晶器是一个环状水套〔9〕；运动磁场发生器是由电磁感应线圈〔8〕和隔热水套〔7〕组成；真空式排脏液包是由包体〔25〕和带动包体〔25〕运动的一套传动机构组成。
本实用新型的特征在于结晶器环状水套〔9〕和电磁感应线圈〔8〕的相对配置关系以及为实现这种配置关系而设计的隔热水套〔7〕，使电磁感应线圈〔8〕和结晶器环状水套〔9〕的底部正好位于凝固壳厚度为8－12mm的凝固前沿〔28〕的上方，而隔热水套〔7〕必须置于结晶器环状水套〔9〕的上方，处在保温填料〔5〕与电磁感应线圈〔8〕之间，其隔热水套〔7〕的顶部与电磁感应线圈〔8〕的顶部保持在同一水平位置上。而已有的装置因无法克服运动磁场发生器的电磁感应线圈〔8〕受热而损坏，因此，配置在结晶器环状水套〔9〕的下方二次冷却系统〔26〕区域内。这样，磁场仅能对通过结晶器时对尚未凝固的剩余铝液起搅拌作用，同时，由于磁场要透过较厚的凝固壳才能达到铝液〔6〕中，所以，就大大降低磁场强度，因而减低搅拌效率。本实用新型由于改变了结晶器环状水套〔9〕，电磁感应线圈〔8〕以及隔热水套〔7〕的配置关系，使电磁感应线圈〔8〕处在铝液〔6〕凝固壳厚度为8～12mm的凝固前沿〔28〕的上方，减少了铝液〔6〕的凝固壳的屏蔽作用的影响，因而能起到对铝液〔6〕进行全面激烈地搅拌作用，大大提高了提纯效率，特别对含si高和含Fe低的铝液更能显示出其优点。
下面是本发明的具体实施例。首先将熔化的铝锭(使用电阻炉、甘锅炉皆可)，加热至800℃保温。然后将初始凝固座〔27〕推入结晶器环状水套〔9〕的内圈约2mm深度使之密切接触。开启隔热水套进口〔12〕和出口〔13〕，同时开启结晶器环状水套〔9〕的进水口〔14〕和出水口〔15〕，使结晶器环状水套〔9〕和隔热水套〔7〕中的冷却水畅通。再将加热元件〔2〕通电，以予热铸型〔4〕使其温度达800℃，最后将铝液〔6〕连续注入铸型〔4〕中，同时开动电磁感应线圈〔8〕的电源，控制电压为40V，对铝液〔6〕进行搅拌。随着铝液〔6〕的凝固，在微机控制下初始凝固座〔27〕底部的牵引辊道以5－10mm／min速度拉引初始凝固座〔27〕，其中以6mm／min的速度为宜。当提纯完毕的铸坯〔10〕达一定长度后，被专门的切割机切割运走。余下的铸坯〔10〕就不再用初始凝固座〔27〕，而直接被牵引辊道夹持拉引。当铝液中杂质达一定浓度时，通过滑轮〔16〕、电动机及卷轮〔17〕、小车轮〔18〕、钢丝绳〔23〕、滑杆〔22〕、滑块〔21〕的传动机构，把处于一定温度下的真空式排腔液包体〔25〕，送进铸型〔4〕中，开启接进排气阀〔19〕，使升降气缸〔24〕中活塞上移，此时，铝液则自动被吸进排脏液包体〔25〕中，然后，关闭放气阀〔20〕，再将接进排气阀〔19〕换向，使升降气缸〔24〕中活塞下移，堵塞脏液包体〔25〕底孔，再通过上述传动机构将排脏液包体〔25〕提升运走。继续注入铝液〔6〕，重复上述提纯过程。
微机控制过程如下
本发明不用传统的三层电解法提纯精铝，使纯度为99％的普铝提到99.94％以上。比三层电解法省电50％以上，可使工艺提纯精铝每吨成本下降30％左右。
权利要求
1.一种供冶金、铸造使用的定向凝固提纯铝的装置，是由炉体、结晶器、运动磁场发生器、排脏液包组成，本实用新型的特征在于结晶器环状水套[9]和电磁感应线圈[8]的相对配置关系，以及为实现这种配置关系而设计的隔热水套[7]，其中，电磁感应线圈[8]和结晶器环状水套[9]的底部正好位于凝固壳厚度为8～12mm凝固前沿[28]的上方，而隔热水套[7]必须置于结晶器环状水套[9]的上方，在保温填料[5]与电磁感应线圈[8]之间，其隔热水套[7]的顶部与电磁感应线圈[8]的顶部保持在同一个水平位置上，因而实现了对铝液[6]进行全面激烈地搅拌作用；在整个定向凝固提纯铝的过程中，各参数均采用微处理机程序控制。
2.根据权利要求
1所述的定向凝固提纯铝的装置，上述的结晶器环状水套〔9〕冷却强度应保证其凝固速度为5－10mm／min。
专利摘要
本实用新型是属于冶金、铸造领域里的一项技术问题。主要解决的问题是用一带有微处理机程序控制的结晶器来进行铝的提纯。这种结晶器适合于我国铝资源的状况。其凝固速度可用微机控制在5～10mm/mln范围内，解决了日本专利中的结晶器不适合我国铝提纯这一技术问题。本实用新型如果应用于提纯铝生产上，可比三层电解法省电50％以上，使每吨精铝的成本降低30％左右。
文档编号C22B21/00GK85201157SQ85201157
公开日1986年6月11日 申请日期1985年4月1日
发明者金俊泽, 任忠鸣, 于功利 申请人:大连工学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan