CN101693953B - 一种全密封铝合金在线精炼装置 - Google Patents

Abstract

一种全密封铝合金在线精炼装置，属于铝合金在线精炼技术领域：所述外部保温层(9)、内部保温层(8)构成匣体，匣体上部的炉盖(20)与匣体共同形成一个密闭的空腔，在空腔分别设置有铝液进口(2)、出口(3)，在匣体内设有一堵隔断墙(10)，隔断墙与空腔下部留有间距；在匣体的上部设有加热棒(6)，炉盖(20)壁设置有连通氮气管路(12)的覆盖气体入口(5)，匣体下端设有连通保安气源(14)的透气砖(7)；本发明通过电解铝铝液精炼的精炼炉、精炼炉生产气体中断时的保安系统、精炼炉生产气体中断时发出报警信号的警示系统的共同作用下；使本发明具有安全、可靠、简单、实用、投资少、维护量小除气效果好的特点。

Description

一种全密封铝合金在线精炼装置

【技术领域】

本发明属于铝合金在线精炼技术领域，尤其是涉及一种全密封铝合金在线精炼装置。

【背景技术】

公知的，随着用户对于铝的深加工质量的要求越来越高，但是铝液中的氢含量是影响铝产品质量的主要原因，由于电解铝所用的原材料(Al2O3和AlF3等)有良好的吸水性能，所携带的水分进入电解液后，或与氟化盐发生水解反应，或被电解成氢和氧，析出的氢通过扩散和Al2O3寄生机制进入铝液，这是电解铝液中氢的主要来源。水分与铝反应所产生的氢通过Al2O3夹杂物-气体寄生机制进入铝液，对电解铝液中氢的形成有重要影响；铝电解过程生成的氢通过扩散和寄生机制对铝液的污染，是短流程工艺影响铝熔体冶金质量的主要根源。

目前国内主要采用以下方法对铝液进行精炼。1、熔炼炉及保温炉内化学熔剂精炼除气。2、熔炼炉及保温炉内惰性气体间断除气。3、在线石墨转子精炼除气。以上所述方法中第一、二种因除气效果差，连续生产随时间、温度变化又重新吸氢，造成产品质量不合格，因此只适用于简单的初级铝及铝合金制品的制造及加工。高精度铝及铝合金制品的制造及加工普遍采用在线石墨转子精炼除气，在线精炼除气装置工作原理是，从保温炉流出的铝熔体经流槽进入精炼炉精炼室，铝熔体在精炼室内与转子弥散的氮气通过气泡浮游法除去其中溶解的氢及部分夹杂物，然后进入加热室对铝熔体进行调整。铝熔体在经过过滤箱的初级及二级过滤板除去铝熔体中的夹杂物后，倒入轧机进行生产。该装置具有除气、搅拌、过滤、连续作业的功能，除气效果好、铝液内部金相组织均匀产品质量好等特点。在生产实践中我们发现此装置存在以下问题：1、系统密封差，熔体表面易氧化。2、旋转机械故障率高、维护成本高。3、石墨转子消耗量大，生产成本相对较高。4、石墨粉末对熔体有污染。

参考文献：电解铝液中氢形成机理《中南大学学报(自然科学版)》2007年06期，贺永东；张新明。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种全密封铝合金在线精炼装置，所述的全密封新型铝合金在线精炼装置，通过电解铝铝液精炼的精炼炉、精炼炉生产气体中断时的保安系统、精炼炉生产气体中断时发出报警信号的警示系统的共同作用下；使本发明具有安全、可靠、简单、实用、投资少、维护量小除气效果好的特点。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种全密封铝合金在线精炼装置，包括用于电解铝铝液精炼的精炼炉结构；用于精炼炉生产气体中提供氮气的供气系统及精炼炉生产气体中断时的保安系统；用于精炼炉生产气体中断时发出报警信号的警示系统；所述的电解铝铝液精炼的精炼炉结构由外部保温层、内部保温层构成匣体，在匣体上部由保温层构成的炉盖与匣体共同形成一个密闭的空腔，在所述匣体上部两侧的室壁分别设置有铝液进口、出口，在匣体内进口、出口之间的室壁上设有一堵隔断墙，所述隔断墙的上端略高于进口、出口的水平面，隔断墙的下部与空腔下部室壁之间留有间距；在匣体内进口、出口的上部设有加热棒，所述空腔上端的炉盖壁设置有连通氮气管路的覆盖气体入口，匣体下端室壁设有连通保安气源的透气砖；在匣体的出口一侧外部面设有电磁搅拌器；在所述匣体下部的室壁设有连通外部的放铝口共同形成所述电解铝铝液精炼的精炼炉结构；所述精炼炉生产气体中提供氮气的供气系统及气体中断时的保安系统，其中精炼炉生产气体中提供氮气的供气系统由炉盖设置的覆盖气体入口通过氮气管路连通氮气进入处的氮气气源，所述氮气进入处的氮气管路还分别通过玻璃转子流量计、逆止阀连通保安气源管路后与匣体下端透气砖连通和通过氮气管路连通控制器；其中精炼炉生产气体中断时的保安系统，保安气源通过阀门连通另一具有电磁阀的阀门后由保安气源管路分别连接逆止阀、匣体下端透气砖形成完整的精炼炉生产气体中断时的保安系统所述的全密封铝合金在线精炼装置，所述精炼炉生产气体中断时发出报警信号的警示系统，所述控制器分别连接电磁阀，氮气管路形成完整的精炼炉生产气体中断时发出报警信号的警示系统。

所述的全密封铝合金在线精炼装置，所述匣体上部两侧的室壁上的铝液进口、出口为对应设置。

所述的全密封铝合金在线精炼装置，所述外部保温层内的内部保温层为包含炉盖全部包裹或除了上端炉盖外全部包裹。

所述的全密封铝合金在线精炼装置，在空腔内进口、出口上部设置的加热棒为至少一根。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

所述的全密封铝合金在线精炼装置，本发明设计精炼炉精炼室与加热室为一个腔室，并使所述腔室成为密闭型，在所述匣体顶部安装一组加热棒形成电辐射加热器，用于保持铝熔体温度。避免了在线石墨转子精炼除气装置的石墨转子、机械旋转、液压升降的背景技术缺陷。并通过在精炼室顶部的炉盖加装一覆盖气体入口，由于氮气覆盖保证精炼室内充满氮气，使铝熔体彻底与空气隔绝杜绝熔体表面氧化。为防止生产过程中气体意外中断，并且本发明设有一套保安系统，可以在生产气体中断后立即投入保安气源，并通过控制器发出报警信号。

【附图说明】

图1是本发明的在线精炼装置示意图；

图2是图1的在线精炼装置内部结构示意图；

图3是本发明的全密封铝合金在线精炼装置旋流弥散型透气装置及保安装置系统结构示意图；

在图中：1、放铝口；2、进口；3、出口；4、电磁搅拌器；5、覆盖气体入口；6、加热棒；7、透气砖；8、内部保温层；9、外部保温层；10、隔断墙；11、氮气进入；12、氮气管路；13、逆止阀；14、保安气源；15、控制器；16、电磁阀；17、玻璃转子流量计；18、保安气源管路；19、阀门；20、炉盖。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；

结合图1、2或3中本发明所述的一种全密封铝合金在线精炼装置，包括用于电解铝铝液精炼的精炼炉结构；用于精炼炉生产气体中提供氮气的供气系统及精炼炉生产气体中断时的保安系统；用于精炼炉生产气体中断时发出报警信号的警示系统；所述的电解铝铝液精炼的精炼炉结构由外部保温层9、内部保温层8构成匣体，在匣体上部由保温层构成的炉盖20与匣体共同形成一个密闭的空腔，在所述匣体上部两侧的室壁分别设置有铝液进口2、出口3，在匣体内进口2、出口3之间的室壁上设有一堵隔断墙10，所述隔断墙10的上端略高于进口2、出口3的水平面，隔断墙10的下部与空腔下部室壁之间留有间距；在匣体内进口2、出口3的上部设有加热棒6，所述空腔上端的炉盖20壁设置有连通氮气管路12的覆盖气体入口5，匣体下端室壁设有连通保安气源14的透气砖7；在匣体的出口3一侧外部面设有电磁搅拌器4；在所述匣体下部的室壁设有连通外部的放铝口1共同形成所述电解铝铝液精炼的精炼炉结构；所述精炼炉生产气体中提供氮气的供气系统及气体中断时的保安系统，其中精炼炉生产气体中提供氮气的供气系统由炉盖20设置的覆盖气体入口5通过氮气管路12连通氮气进入11处的氮气气源，所述氮气进入11处的氮气管路12还分别通过玻璃转子流量计17、逆止阀13连通保安气源管路18后与匣体下端透气砖7连通和通过氮气管路12连通控制器15；其中精炼炉生产气体中断时的保安系统，保安气源14通过阀门19连通另一具有电磁阀的阀门19后由保安气源管路18分别连接逆止阀13、匣体下端透气砖7形成完整的精炼炉生产气体中断时的保安系统。

所述的全密封铝合金在线精炼装置，所述精炼炉生产气体中断时发出报警信号的警示系统，所述控制器15分别连接电磁阀16，氮气管路12形成完整的精炼炉生产气体中断时发出报警信号的警示系统；所述匣体上部两侧的室壁上的铝液进口2、出口3为对应设置；所述外部保温层9内的内部保温层8为包含炉盖20全部包裹或除了上端炉盖20外全部包裹；在空腔内进口2、出口3上部设置的加热棒6为至少一根。

实施本发明所述的全密封铝合金在线精炼装置，本发明采用底部吹气精炼技术，在精炼炉的精炼室底部设置一套由氮气气源11连通氮气管路12后分别通过玻璃转子流量计17、逆止阀13连通保安气源管路18后与匣体下端透气砖7连通和由炉盖20设置的覆盖气体入口5通过氮气管路12连通氮气气源11；并加装另一套由保安气源14通过阀门19连通另一具有电磁阀的阀门19后连接匣体下端透气砖7构成备用的的旋流弥散型透气装置。所述装置的工作原理是：从旋流弥散型透气装置的底部“也就是电解铝铝液精炼的精炼炉结构”通入氮氯混合气体“氮氯混合比例约为20∶1”经旋流弥散型透气砖7装置变成弥散的混合气体进入铝精炼炉熔炉体内，通过气泡浮游法除去其中溶解的氢及部分夹杂物，所述精炼炉内由于设置了隔断墙10装置，使铝熔液产生旋流，并借助电磁搅拌器4使铝熔体产生旋转起到搅拌作用，由隔断墙10形成的特殊流道，使铝熔体经过过滤箱的初级及二级过滤板除去铝熔体中的夹杂物后，倒入轧机进行生产。

制作时，底部加装好保温材料，根据预留的位置安装好旋流弥散型透气装置“透气砖7”，再在底部铺一层干式防渗料压实。侧部加装好保温材料，将事先制作好的精炼装置内胆磨具放好用高强度不沾铝浇注料(AL2O390^c/_o)一次浇铸成型。炉盖采用硅酸铝保温材料及高强度不沾铝浇注料(AL2O390^c/_o)留出加热器空洞一次浇铸成型。经固化后自然风干。根据图3提供的连接方法连接旋流弥散型透气装置。各系统连接调试正常后进行烘炉，烘炉结束即可投入生产。

Claims (4)

1.一种全密封铝合金在线精炼装置，包括用于电解铝铝液精炼的精炼炉结构；用于精炼炉生产气体中提供氮气的供气系统及精炼炉生产气体中断时的保安系统；用于精炼炉生产气体中断时发出报警信号的警示系统，其特征在于：所述的电解铝铝液精炼的精炼炉结构由外部保温层(9)、内部保温层(8)构成匣体，在匣体上部由保温层构成的炉盖(20)与匣体共同形成一个密闭的空腔，在所述匣体上部两侧的室壁分别设置有铝液进口(2)、出口(3)，在匣体内进口(2)、出口(3)之间的室壁上设有一堵隔断墙(10)，所述隔断墙(10)的上端略高于进口(2)、出口(3)的水平面，隔断墙(10)的下部与空腔下部室壁之间留有间距；在匣体内进口(2)、出口(3)的上部设有加热棒(6)，所述空腔上端的炉盖(20)壁设置有连通氮气管路(12)的覆盖气体入口(5)，匣体下端室壁设有连通保安气源(14)的透气砖(7)；在匣体的出口(3)一侧外部面设有电磁搅拌器(4)；在所述匣体下部的室壁设有连通外部的放铝口(1)共同形成所述电解铝铝液精炼的精炼炉结构；所述用于精炼炉生产气体中提供氮气的供气系统及精炼炉生产气体中断时的保安系统，其中精炼炉生产气体中提供氮气的供气系统由炉盖(20)设置的覆盖气体入口(5)通过氮气管路(12)连通氮气进入(11)处的氮气气源，所述氮气进入(11)处的氮气管路(12)还通过玻璃转子流量计(17)、逆止阀(13)连通保安气源管路(18)后与匣体下端透气砖(7)连通，同时，氮气进入(11)处的氮气管路(12)还连通控制器(15)；其中精炼炉生产气体中断时的保安系统，保安气源(14)通过阀门(19)连通另一具有电磁阀的阀门(19)后由保安气源管路(18)分别连接逆止阀(13)、匣体下端透气砖(7)形成完整的精炼炉生产气体中断时的保安系统；所述控制器(15)分别连接电磁阀(16)，氮气管路(12)形成完整的精炼炉生产气体中断时发出报警信号的警示系统。

2.根据权利要求1所述的全密封铝合金在线精炼装置，其特征在于：所述匣体上部两侧的室壁上的铝液进口(2)、出口(3)为对应设置。

3.根据权利要求1所述的全密封铝合金在线精炼装置，其特征在于：所述外部保温层(9)内的内部保温层(8)为包含炉盖(20)全部包裹或除了上端炉盖(20)外全部包裹。

4.根据权利要求1所述的全密封铝合金在线精炼装置，其特征在于：在空腔内进口(2)、出口(3)上部设置的加热棒(6)为至少一根。

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