CN103866140A

CN103866140A - 一种偏析法连续铸锭装置

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Publication number: CN103866140A
Application number: CN201410115548.0A
Authority: CN
Inventors: 李霞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: CN103866140B

Abstract

本发明提供一种偏析法连续铸锭装置，该装置通过链轮链条机构带动多个锭模连续循环运动，每个锭模内利用偏析原理使铸锭中杂质元素、夹杂物富集于液相区，通过导轨控制锭模转动不同的角度分别倒出液相和铸锭。本发明利用偏析原理来控制铸锭成分和提高铸锭纯净度的同时，还能进行连续铸锭，具有高品质、高效率、低成本、品质均匀的优点。

Description

一种偏析法连续铸锭装置

技术领域

本发明涉及的是一种金属冶炼技术领域的铸锭装置，特别是一种控制铸锭成分和提高铸锭纯净度的偏析法连续铸锭装置。

背景技术

在公知技术中，金属熔体在铸锭凝固过程中，杂质元素、夹杂物等会由于偏析作用在铸锭中上部形成“V”形偏析物富集区，难以去除，降低了铸锭品质。

偏析法又称凝固提纯法，是利用熔融铝凝固结晶时产生偏析现象而提取高纯铝的工艺。偏析法的提纯率受杂质元素实际分配系数Ke制约，为了提高提纯率，应使实际分配系数尽量接近杂质的平衡分配系数：

K _e = K ₀ /[ K ₀ +（1-K ₀ ）exp（-Rδ/D）]

在上式中：

K _e 为实际分配系数；

K ₀ 为平衡分配系数；

R为铝的凝固速度；

δ为扩散层厚度；

D为扩散系数。

由上式可知，降低凝固速度R，减薄扩散层厚度δ，提高扩散系数D，就可以使实际分配系数向平衡分配系数靠近，从而提高提纯效率。

现有技术中，偏析法多为静态铸锭或半连续铸锭，生产效率低导致生产成本高。经文献检索发现，中国专利申请号为201210401987.9的发明《一种连续偏析提纯精铝及高纯铝的方法及设备》提出了一种连续偏析提纯精铝及高纯铝的方法及设备，该发明在从结晶器不断牵引出精铝或高纯铝的同时，源源不断往坩埚中流入铝熔体原料，保证坩埚内铝熔体总量不变。

该发明的实质是一种加大了铝熔体总量的半连续铸造方法。因为随着偏析物不断扩散到铝熔体中，坩埚内铝熔体的夹杂含量会越来越高，导致成品铝锭的纯度会越来越低。经过一段时间，当成品铝锭的纯度接近甚至低于铝熔体原料的纯度时，就没有继续提纯的意义。即使是已经提纯出的成品铝锭，也是先牵引出的部分纯度高，后牵引出的部分纯度低，品质不均匀。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种偏析法连续铸锭装置。该装置通过链轮链条机构带动多个锭模连续循环运动，每个锭模内利用偏析原理使铸锭中夹杂元素、夹杂物富集于液相区，通过导轨控制锭模转动不同的角度分别倒出液相和铸锭。针对不同的要求，可以控制偏析程度来达到控制铸锭成分和提高铸锭纯净度的目的。

本发明的优点在于：利用偏析原理来控制铸锭成分和提高铸锭纯净度，铸锭品质高；能进行连续铸锭，生产效率高，因此降低了生产成本；每个锭模工况相同，所以铸锭品质均匀。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括：链轮链条机构、锭模、锭模轮、导轨、保温隧道、磁力搅拌器。所述链轮链条机构上设置若干个用来盛放原料的锭模，在电机的驱动下由链条带动锭模进行步进式循环运动。所述锭模通过铰链连接到链轮链条机构的链条上，在随链条循环运动的同时，锭模还可通过铰链在链条运动方向的法平面内转动不同角度以便实现各种功能，角度垂直向上时，可向锭模注入原料，角度水平时，可将锭模内液相倒出，角度垂直向下时，可将铸锭倒出；锭模内腔设置拔模角方便脱模；锭模底部设置锭模轮。所述锭模轮安装于锭模底部，锭模运动时，锭模轮沿导轨的走向在导轨上滚动，方便锭模的移动，使导轨对锭模的导向更加灵活。所述导轨相对链条行走轨迹以平行走向和螺旋走向设置，平行走向时，引导锭模随链条平行移动，螺旋走向时，引导锭模随链条移动并绕铰链转动角度；导轨对锭模进行导向以实现不同功能，根据功能的不同可以依次分为：脱模剂喷涂段、原料注入段、偏析凝固段、剩液倒出段、冷却倒锭段。所述保温隧道设置于部分导轨上，锭模从其内穿过时，降低锭模内熔体的凝固速度，从而提高杂质元素实际分配系数。所述磁力搅拌器固定于保温隧道上，位于保温隧道内锭模的正上方，一方面对熔体进行搅拌，促进杂质元素扩散，提高杂质元素实际分配系数；另一方面通过磁力搅拌时的热效应，使偏析物富集区保持为液相。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中偏析凝固段铸锭示意图。

图3为本发明中剩液倒出段铸锭示意图。

图4为本发明中冷却倒锭段铸锭示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明主要由链轮链条机构1、锭模2、锭模轮3、导轨4、保温隧道5、磁力搅拌器6组成。链轮链条机构1能够在电机驱动下进行步进式循环运动；锭模2是铸锭模具，具有一定脱模角方便脱模，锭模2通过铰链安装在链条上，在随链条循环运动的同时，锭模2还能通过铰链在链条运动方向的法平面内转动；锭模轮3安装于锭模2底部，锭模2随着链条运动时，锭模轮3在导轨4上滚动，使锭模2运动更加灵活；导轨4用于锭模2的导向，以平行走向和螺旋走向设置，引导锭模2的运动以实现不同功能，根据功能的不同依次分为：脱模剂喷涂段a、原料注入段b、偏析凝固段c、剩液倒出段d、冷却倒锭段e；保温隧道5由保温材料做成，固定于导轨偏析凝固段c上，使锭模2所盛熔体在穿过其内时能降低凝固速度，从而提高杂质元素实际分配系数；磁力搅拌器6位于保温隧道5内锭模2的正上方，一方面利用磁场和漩涡的原理对熔体进行搅拌，促进杂质元素扩散，提高杂质元素实际分配系数，另一方面由于磁力搅拌时的热效应，在铸锭上部形成如图2所示液相区7。

本发明工作流程如下：

在脱模剂喷涂段a，向锭模2中喷涂脱模剂方便脱模；

在原料注入段b，向锭模2中注入金属熔体原料；

在偏析凝固段c，锭模2在保温隧道内间歇步进，依次步进到各个磁力搅拌器6下方进行搅拌、加热，在流场和热场的综合作用下，在锭模2内逐渐形成如图2所示凝固状态，偏析物富集于液相金属7中；

在剩液倒出段d，锭模2在导轨4导向作用下，偏转到水平方向，如图3所示，液相金属7从锭模2内流出，进入剩液收集箱；

在冷却倒锭段e，锭模2在导轨4导向作用下，继续偏转到垂直向下，如图4所示，通过压缩空气等对铸锭8进行冷却，加速铸锭冷却收缩，在重力作用下铸锭8掉出，即为成品；

锭模2继续步进时又进入脱模剂喷涂段a，如此循环。

实施例1：

某再生铝原料成分：硅 Si：0.35%，铜 Cu：0.25%，镁 Mg：1.10%，锌 Zn： 0.18%，铁 Fe：0.76%，经过偏析法连续铸锭装置后，得到铸锭成分为：硅 Si：0.23%，铜 Cu：0.05%，镁 Mg：0.68%，锌Zn：0.08%，铁Fe：0.16%。达到6063铝合金的成分标准。

实施例2：

某电解原铝纯度99.871%,夹杂元素主要有：硅 Si：0.016%，锌 Zn： 0.018%，铁 Fe：0.068%，镓Ga：0.015%，其他：0.012%.经过偏析法连续铸锭装置后，得到铸锭成分为：硅 Si：0.009%，锌 Zn：0.006%，铁 Fe：0.020%，镓Ga：0.006%，其他：0.009%。纯度达到99.949%。

Claims

1.一种偏析法连续铸锭装置,包括：链轮链条机构、锭模、锭模轮、导轨、保温隧道、磁力搅拌器,其特征是：所述链轮链条机构上设置若干个用来盛放原料的锭模，可带动锭模进行步进式循环运动；所述锭模通过铰链连接到链条上，可随链条移动，并可绕铰链转动角度，角度垂直向上时，可向锭模注入原料，角度水平时，可将锭模内液相倒出，角度垂直朝下时，可将铸锭倒出，锭模设置拔模角，锭模上设置锭模轮；所述锭模轮安装于锭模底部，锭模的运动带动锭模轮在导轨上滚动；所述导轨相对链条行走轨迹以平行走向和螺旋走向设置，平行走向时，引导锭模随链条平行移动，螺旋走向时，引导锭模随链条移动并绕铰链转动角度；所述保温隧道设置于部分导轨上，使锭模从其内穿过；所述磁力搅拌器固定于保温隧道上，位于保温隧道内锭模的正上方。

2.根据权利要求1所述的偏析法连续铸锭装置，其特征是链轮链条机构在电机驱动下由链条带动锭模进行步进式循环运动。

3.根据权利要求1所述的偏析法连续铸锭装置，其特征是通过锭模随链条的移动和其在链条运动方向的法平面内的转动来实现各种功能，锭模内腔设置脱模角方便脱模。

4.根据权利要求1所述的偏析法连续铸锭装置，其特征是通过锭模轮沿导轨的走向在导轨上滚动，使导轨对锭模的导向更加灵活。

5.根据权利要求1所述的偏析法连续铸锭装置，其特征是通过导轨的走向来引导锭模的运动以便实现不同功能，根据功能的不同可以依次分为：脱模剂喷涂段、原料注入段、偏析凝固段、剩液倒出段、冷却倒锭段。

6.根据权利要求1所述的偏析法连续铸锭装置，其特征是通过保温隧道使其内锭模所盛熔体降低凝固速度，从而提高杂质元素实际分配系数。

7.根据权利要求1所述的偏析法连续铸锭装置，其特征是通过磁力搅拌器对熔体进行搅拌，促进杂质元素扩散，提高杂质元素实际分配系数；而且通过磁力搅拌时的热效应，使偏析物富集区保持为液相。