CN106119563B - 一种铝液除气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝液除气的方法，包括步骤，在熔融浇包铝液中通入惰性气体并放入转子并使转子在转速为400～500r/min的条件下在铝液转动；加入精炼剂，持续保持通入惰性气体，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣。本发明可以增加铝液中气泡的数量，产生更小的气泡，有效提高除气的效果。
Description
技术领域
本发明属于金属熔炼领域，具体设计一种铝液除气的方法。
背景技术
由于铝合金导线具有普通钢芯铝绞线无法比拟的性能，目前铝合金导线在国际上已广泛应用，其用量已达到导线总量的20％。而在我国，前几年由于装备和工艺不过关，严重影响了铝合金导线的推广和使用。集中表现为导线局部易脆断、弯曲性能差，其主要原因是铝合金液中的镁元素改变了氢在液态铝中的溶解速度，提高了氢的溶解度，使铝合金液的含氢量较普通铝液高很多。如果不除去铝合金液中的氢气和杂质，铝合金导线的弯曲和扭转等机械性能很难达到质量要求。
申请号为201210466698.7的专利公布了“一种用于铝合金材料的喷粉精炼除钙方法”，该方法将粉状的精炼剂及除钙剂混合物放入精炼喷粉机中，调整氮气流量、精炼剂及除钙剂并以氮气为载体直接喷入熔炼炉底部，随着氮气由熔炉底部往上浮而进行除气、除夹杂、除钙，实现了铝液除气、除渣、除钙工艺同步进行，效率高，精炼效果更好，大大缩短了铝合金熔炼时间，节约了能耗，提高了劳动生产率，同时合金质量明显提高。但是铝液除气关键在于除气的质量，尽量减少铝液中的氢气，目前的技术除气不彻底，容易导致最终的产品质量降低，因此，有必要提供一种铝液除气方法，可以更好地去除铝液中的氢气。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种铝液除气的方法，可以更有效地除气，改进产品的质量。
本发明的技术方案为：一种铝液除气的方法，包括以下步骤：
在熔融浇包铝液中通入惰性气体并放入转子并使转子在转速为400～500r/min的条件下在铝液转动；
加入精炼剂，持续保持通入惰性气体，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣。
铝液除气的原理是氢在铝中的溶解度决定于与铝熔体接触的气相中氢气的分压。当铝熔体中的氢含量对应的平衡状态的氢分压大于与铝熔体接触的实际气体中氢分压时，铝熔体中的氢会向气相中扩散而实现除氢。因此为了用尽可能少的惰性气体除掉尽可能多的铝熔体中的氢，在线惰性气体除氢应遵循以下原则：(1)隋性气体中氢和氧的含量越低越好；(2)吹入熔体中的惰性气体形成的气泡数量越多、越细小、越弥散越好；(3)气泡在铝熔体中停留的时间越长越好。
向熔体中通入转子的转速对于铝液除气有着重要的作用，如果转速过快，会导致被分散的气泡横向的速度很大，会与容器壁发生碰撞，微小的气泡会重新结合在一起形成较大的气泡，不利于气泡的增多，同时，高转数可能会使氢气重新又溶解在铝液中，会降低除气的效果，而转子的转速太小，又会导致不能有效地将吹入的气体剪切成微小的气泡，同样不利于除气过程。
进一步地，所述熔融铝液的温度为760℃～790℃。
进一步地，所述通入的惰性气体为氮气或氩气中的一种。
进一步地，所述通入气体为N2与CCl4的混合气体。
进一步地，所述N2与CCl4的体积比为8～9∶1。CCl4可以在高温时分解为C和氯气，氯气可以与铝生成AlCl3气体，同时氯气也可以与氢气结合生成HC1，因此CCl4的加入，不但可以与氢气结合，带出氢气，还可以生成另外的气体，从另一方面，大大增加了气泡的含量，有利于铝液中氢气的去除，而由于HC1属于刺激性的气体，因此，N2和CCl4的比例要合适，避免污染作业环境。
进一步地，所述通入气体的流量为19～21L/min，气体压力保持在0.3～0.6Mpa。气体流量需要保持在合理的范围，一是由于避免气体的浪费，二是气体流量过大会导致铝液翻腾，会产生潜在的安全隐患，三是流量过快，气体可能未进行有效地除气就排出到空气中。
进一步地，所述转子为石墨转子，所述石墨转子分为上下两层旋片，上下两层旋片的转速相同，方向相反。通过此种设置，可以有效地对通入的气体进行剪切，产生更多更细小的气泡，同时会造成紊流，增加气体在铝液中的停留时间，增强除气的效果。
进一步地，在装有铝液的浇包的侧边设有石墨挡板，石墨板表面设有吸气层，所述吸气层为直径为0.1～0.2mm，长度为2～3cm的有机纤维经过700～800℃焙烧而成。通入的惰性气体较少会到达容器侧壁，而经过有机纤维焙烧后的吸气层具有大量的微细孔洞，可以对气体进行吸收，可以提高除气的效果。
进一步地，所述精炼剂为质量比例为5～6∶2～3∶1的硝酸钠、冰晶石、石墨粉混合而成。硝酸钠与石墨在高温的时候会生产碳酸钠、氮气和二氧化碳，二氧化碳和氮气可以作为惰性气体提高除气的效果，而碳酸钠可以进一步分解为氧化纳和二氧化碳，氧化纳作为固体颗粒上浮至铝液表面，同时带出溶液中的残渣。而冰晶石可以促使气泡细化，增加气体与铝液的接触面积，起到加强除气作用的目的。
本发明的对比现有技术的有益效果是：
(1)合适的转子转速可以保证产生细小气泡的同时保证气泡不重新结合、氢气不会冲洗溶解在铝液中。
(2)N2与CCl4混合气体会不断产生其他气体，增加气泡数量，提高除气效果。
(3)除气板的加入可以吸收气泡较少出现的区域，对于除气效果是一个有益的补充。
(4)硝酸钠、冰晶石、石墨粉混合而成的精炼剂不但会产生其他的气体，增加气泡的数量，还可以细化气泡，除去铝液中的残渣。
附图说明
图1为本发明中转子的结构示意图。
图中1、石墨杆，2、上旋片，3，下旋片。
具体实施方式
实施例1
一种铝液除气的方法，包括步骤，在温度为760℃熔融浇包铝液中通入氮气并放入转子并使转子在转速为400r/min的条件下在铝液转动；
加入精炼剂，持续保持通入氮气，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣。
实施例2
一种铝液除气的方法，包括步骤，在温度为790℃熔融浇包铝液中通入氮气并放入转子并使转子在转速为450r/min的条件下在铝液转动；
加入精炼剂，持续保持通入氮气，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣。
实施例3
一种铝液除气的方法，包括步骤，在温度为760℃熔融浇包铝液中通入氮气并放入转子并使转子在转速为500r/min的条件下在铝液转动；
加入精炼剂，持续保持通入氮气，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣。
实施例4
一种铝液除气的方法，包括步骤，在温度为760℃熔融浇包铝液中通入体积比为8∶1的N2与CCl4的混合气体，气体流量为19L/min，气体压力保持在0.6Mpa，并放入转子并使转子在转速为450r/min的条件下在铝液转动；
加入精炼剂，持续保持通入气体，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣。
实施例5
一种铝液除气的方法，包括步骤，在温度为760℃熔融浇包铝液中通入体积比为9∶1的N2与CCl4的混合气体，气体流量为21L/min，气体压力保持在0.3Mpa，并放入转子并使转子在转速为450r/min的条件下在铝液转动；
加入精炼剂，持续保持通入气体，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣。
实施例6
一种铝液除气的方法，包括步骤，在温度为760℃熔融浇包铝液中通入体积比为8∶1的N2与CCl4的混合气体，气体流量为19L/min，气体压力保持在0.6Mpa，并放入转子并使转子在转速为450r/min的条件下在铝液转动；所述转子为石墨转子，所述石墨转子分为上下两层旋片，上下两层旋片的转速相同，方向相反。
加入精炼剂，持续保持通入气体，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣。
实施例7
一种铝液除气的方法，包括步骤，在温度为760℃熔融浇包铝液中通入体积比为9∶1的N2与CCl4的混合气体，气体流量为21L/min，气体压力保持在0.3Mpa，并放入转子并使转子在转速为450r/min的条件下在铝液转动；所述转子为石墨转子，所述石墨转子分为上下两层旋片，上下两层旋片的转速相同，方向相反。
加入精炼剂，持续保持通入气体，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣。
实施例8
一种铝液除气的方法，包括步骤，在温度为760℃熔融浇包铝液中通入体积比为8∶1的N2与CCl4的混合气体，气体流量为19L/min，气体压力保持在0.6Mpa，并放入转子并使转子在转速为450r/min的条件下在铝液转动；所述转子为石墨转子，所述石墨转子分为上下两层旋片，上下两层旋片的转速相同，方向相反。
加入精炼剂，持续保持通入气体，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣。
所述浇包的侧边设有石墨板，石墨板表面设有直径为0.1mm，长度为2cm的有机纤维经过700℃焙烧而成的吸气层。
实施例9
一种铝液除气的方法，包括步骤，在温度为760℃熔融浇包铝液中通入体积比为9∶1的N2与CCl4的混合气体，气体流量为21L/min，气体压力保持在0.3Mpa，并放入转子并使转子在转速为450r/min的条件下在铝液转动；所述转子为石墨转子，所述石墨转子分为上下两层旋片，上下两层旋片的转速相同，方向相反。
加入精炼剂，持续保持通入气体，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣。
所述浇包的侧边设有石墨板，石墨板表面设有直径为0.2mm，长度为3cm的有机纤维经过750℃焙烧而成的吸气层。
如图1所示为实施例6～9中，转子的结构示意图，包括石墨杆1，设置在石墨杆1上的上旋片2和下旋片3，所述上旋片2和下旋片3在转动时，转速相同，方向相反。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近，故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以上述部分实施例作为代表说明本发明申请优异之处。在涉及同一指标的不同测试方案时，采用本发明方案指出的任一均可以，并且均不超出本发明要求保护的范围内。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
Claims (7)
1.一种铝液除气的方法，该方法包括以下步骤：
在熔融浇包铝液中通入惰性气体并放入转子并使转子在转速为400～500r/min的条件下在铝液转动；
加入精炼剂，持续保持通入惰性气体，取出转子停止通气，除去转子和浇包铝液表面的灰渣；
所述转子为石墨转子，所述石墨转子由方向相反的上下两层旋片组成，所述的上下两层旋片的转速相同；
在装有铝液的浇包的侧边设有石墨挡板，石墨挡板表面设有吸气层，所述吸气层为直径为0.1～0.2mm，长度为2～3cm的有机纤维经过700～800℃焙烧而成。
2.根据权利要求1所述的铝液除气的方法，其特征在于，所述的熔融铝液的温度为760℃～790℃。
3.根据权利要求1或2所述的铝液除气的方法，其特征在于：所述通入的惰性气体为氮气或氩气中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的铝液除气的方法，其特征在于：所述通入惰性气体为N2与CCl4的混合气体，N2与CCl4的体积比为8～9:1。
5.根据权利要求3所述的铝液除气的方法，其特征在于：所述通入惰性气体的流量为19～21L/min，气体压力保持在0.3～0.6MPa 。
6.根据权利要求4所述的铝液除气的方法，其特征在于：所述通入惰性气体的流量为19～21L/min，气体压力保持在0.3～0.6MPa 。
7.根据权利要求1或2所述的铝液除气的方法，其特征在于：所述的精炼剂为硝酸钠、冰晶石、石墨粉，三者的质量比为5～6:2～3:1。
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