CN101984098A - 铝熔体在线除气方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝熔体在线除气方法，包括以下步骤：一.待净化的铝熔体首先通过熔体进口进入设有陶瓷过滤板6的流道2以去除熔体中的大尺寸夹渣；二.在熔体进口和熔体出口之间设计一个由加速管路3和气体混合管4构成的小直径通道；三.熔体经设有挡块的二次混合管5进一步与混合气体混合均匀；四.排入静置室11，气泡均匀分散上浮，同时逸出的气体在液面上方形成一个氩气的保护层；五.处理后的气体通过尾气采集装置12收集，熔体从静置室的熔体出口处流出。本发明的方法可以有效保证铝熔体与足够数量的净化气体在密闭空间内充分混合反应，缩短了氢在熔体中的扩散路程，达到高效除氢的目的。

Description

铝熔体在线除气方法
技术领域
本发明涉及一种金属熔体在线除气方法，特别是一种去除铝熔体中气体的铝熔体在线净化方法。
背景技术
为了保证铝材及其合金冶金质量，需要对精炼后的铝熔体进行净化，降低铝熔体中的氢含量是铝熔体净化的主要目的之一。目前铝熔体在线除氢净化方法主要依据气泡浮游理论，即在铝熔体中吹入大量气泡，利用氢在铝熔体和气泡中的分压差使铝熔体中的氢不断扩散进入气泡中，并随着气泡上浮到熔体表面而逸出，从而达到除氢目的。
经文献检索发现，目前铝熔体在线除氢方法主要采用旋转喷吹法，例如中国发明专利“一种3104铝合金扁锭铸造在线除气除渣精炼方法”(授权号ZL2((710048986.X)，在除气流槽段设置旋转喷吹除气转子将净化气体直接喷入到流槽熔体中，带动熔体中的氢和夹渣上升到熔体表面除气并除渣，从而提高除气效率。
通过分析发现，旋转喷吹在线除气方法存在一定的局限。净化气体在除气箱中分布不均，转子周围的除气箱中心主体区铝熔体中气含量相对较高，而远离转子的边角区熔体中净化气体含量很少，这就无法保证全部熔体都能与足够数量的气泡进行充分接触。而为了改善边角区的气体分布情况，则需要增大转子转速，而这又会导致铝熔体液面的波动加剧，熔体吸氢情况加剧，不利于铝熔体的净化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铝熔体在线除气方法，使全部铝熔体均匀地与足够数量的气泡充分接触，消除了原有发明中极易发生的液面翻腾造成的吸氢，显著提高除气效果。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种铝熔体在线除气方法，包括以下步骤：
一.待净化的铝熔体首先通过熔体进口1进入设有陶瓷过滤板6的流道2以去除熔体中的大尺寸夹渣；
二.在熔体进口和熔体出口之间设计一个由加速管路3和气体混合管4构成的小直径通道，加速管路3外设有电磁泵7，气体混合管4的内壁上设有多个末端连接输入混合气体装置的喷气管8。熔体通过电磁泵7加速流动，确保设计流量。加速的流体强烈冲击到喷气管8上形成紊流，有效剪切破碎气泡并充分混合；
三.熔体经设有挡块9的二次混合管5进一步与混合气体混合均匀；
四.熔体排入大截面静置室11，流速放缓，气泡均匀分散上浮，且熔体表面平稳不翻滚，同时逸出的气体在液面上方形成一个氩气的保护层，防止吸氢；
五.处理后的气体通过尾气采集装置12收集，熔体从静置室的熔体出口13流出，进入后续工艺。
优选地，本发明的铝熔体在线除气方法，通过在喷气管8的熔体逆流一侧开设喷孔，使所述混合气体与铝熔体逆向流动，两者充分接触。
优选地，本发明的铝熔体在线除气方法，步骤二所述的混合气体优选为氩气和少量氯气的混合气体。
优选地，本发明的铝熔体在线除气方法，通过在气体混合管4和二次混合管周围安置加热器10，使熔体维持恒定的温度。
本发明具有以下优点：
1.可以有效保证全部铝熔体与足够数量的净化气体在密闭空间内充分混合反应，强化了气液接触，缩短了氢在熔体中的扩散路程，达到高效除氢的目的；
2.本发明中气体进入熔体并在封闭空间中进行搅拌混合，提高了气体利用率；
3.熔体与气体有充分混合的空间和时间，可保证少量氯气完全与熔体反应，形成无害反应物残渣进入铝渣中排除，因此本发明可以适用于少量加氯脱气操作。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的铝熔体在线除气方法的示意图。
图中的附图标记为：1、熔体进口；2、流道；3、加速管路；4、气体混合管；5、二次混合管；6、陶瓷过滤板；7、电磁泵；8、喷气管；9、挡块；10、保温加热装置；11、静置室；12、尾气采集装置；13、熔体出口；14、流槽；A、混合气体。
具体实施方式
图1是本发明的铝熔体在线除气方法的示意图，包括铝熔体进口1、流道2、加速管路3、气体混合管4、二次混合管5、陶瓷过滤板6、电磁泵7、喷气管8、挡块9、保温加热装置10、静置室11、尾气采集装置12、熔体出口13等组成。流道2、加速管路3、气体混合管4、二次混合管5均由陶瓷管制成，它们依次通过法兰连接，在气体混合管4和二次混合管5周围设有保温加热装置10。流道2的前端为熔体进口1，末端设有10～50目的陶瓷过滤板6。加速管路3设有电磁泵7。气体混合管4在长度方向上设有多个喷气管层，每层由沿周向均布的多个陶瓷喷气管8组成，且这些陶瓷喷气管8在气体混合管4横截面投影上均匀分布。
如图1所示，待净化的铝熔体由熔体进口1处进入流道2，流道2末端设有陶瓷过滤板6以去除熔体中的大尺寸夹渣并与加速管路3相连，熔体流经陶瓷过滤板6后继续流动进入加速管路3。加速管路3设有电磁泵7，其末端与气体混合管4相连，熔体被电磁泵7加速后继续流动进入气体混合管4，气体混合管4在长度方向上设有多层喷气管8，每层喷气管8沿周向均布，且这些喷气管8在气体混合管4横截面投影上均匀分布，每个喷气管8的熔体逆流一侧开设多个喷孔。同时，氩气和氯气混合气体A从气体混合管4上的多个喷气管8上的喷孔处喷出，这样铝熔体与净化气体逆向流动，两者充分接触。气体混合管的末端与二次混合管5相连，在电磁泵7推动下熔体夹带净化气体的铝熔体进入二次混合管5，然后进入大直径的熔体静置室11底部。在气体混合管4和二次混合管5的周围安置保温加热装置10以保证熔体的温度。
熔体从二次混合管5进入到截面突然扩大的静置室11，熔体流速放缓，气泡均匀分散上浮，并在上浮过程中不断吸氢并逸出熔体液面，可以保证液面平稳不翻滚，同时液面上方由逸出的气体形成一个氩气的保护层，防止吸氢。静置室11的熔体液面下方设有熔体出口13，经净化处理后的熔体自出口13流出进入后续工序。在静置室11的顶部设有尾气采集装置12以收集逸出熔体液面的气体。由于尾气采集装置12可对尾气进行采集处理，且熔体与气体有充分混合的空间和时间以保证净化气体完全与熔体反应，为提高除气效率，采用氩气和少量氯气的混合气体A(其中氩气占混合气体A体积的0.5％～3.0％)。
实施例一
其实施结果如下：铝熔体流量10T/h，在熔体入口处的铝熔体的氢含量是0.34ml/100g铝液，在出口处铝熔体的氢含量是0.08ml/100g铝液，除氢效率达到了76％。
本发明最重要的创新点在于，在熔体进口和熔体出口之间设计一个由加速管路和气体混合管构成的小直径通道，使待处理的铝熔体经电磁泵加速后强烈冲击到喷气管上形成紊流，有效剪切破碎气泡并使熔体与氩气和氯气混合气体充分混合，随后熔体在二次混合管中的挡块的阻碍下，在封闭空间中继续以紊流状态流动，进一步保证气体与熔体充分混合，这样有效保证全部熔体与足够数量的净化气体充分接触，同时缩短氢在铝熔体中的扩散路程，达到高效除氢的目的。截面较大的静置室可以保证熔体流速放缓，气泡均匀分散上浮，保证熔体表面平稳不翻滚，同时逸出的气体在液面上方形成一个氩气的保护层，防止吸氢。处理后的气体可通过尾气采集装置进行处理，不会对环境造成危害。

Claims (4)

1.一种铝熔体在线除气方法，其特征在于，包括以下步骤：
一.待净化的铝熔体首先通过熔体进口进入设有陶瓷过滤板(6)的流道(2)以去除熔体中的大尺寸夹渣；
二.在熔体进口和熔体出口之间设计一个由加速管路(3)和气体混合管(4)构成的小直径通道，加速管路(3)外设有电磁泵(7)，气体混合管(4)的内壁上设有多个末端连接输入混合气体装置的喷气管(8)；熔体通过电磁泵(7)加速流动，确保设计流量；加速的流体强烈冲击到喷气管(8)上形成紊流，有效剪切破碎气泡并充分混合；
三.熔体经设有挡块的二次混合管(5)进一步与混合气体混合均匀；
四.熔体排入大截面静置室(11)，流速放缓，气泡均匀分散上浮，且熔体表面平稳不翻滚，同时逸出的气体在液面上方形成一个氩气的保护层，防止吸氢；
五.处理后的气体通过尾气采集装置(12)收集，熔体从静置室(11)的熔体出口处流出，进入后续工艺。
2.如权利要求1所述的在线除气方法，其特征在于，通过在喷气管(8)的熔体逆流一侧开设喷孔，使所述混合气体与铝熔体逆向流动，两者充分接触。
3.如权利要求1或2所述的在线除气方法，其特征在于，步骤二所述的混合气体优选为氩气和少量氯气的混合气体。
4.如权利要求1或2所述的在线除气方法，其特征在于，通过在气体混合管(4)和二次混合管(5)周围安置保温加热装置(10)，使熔体维持恒定的温度。
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