CN106222445B - 一种铝液精炼设备及铝液精炼工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝液精炼设备及铝液精炼工艺，涉及铝液熔铸技术领域。铝液精炼设备包括两个支架、抬包、出液控制装置、搅拌装置以及往抬包内喷入惰性气体和精炼剂的喷粉装置。抬包具有用于与熔炼炉连通的出液口，出液控制装置安装在抬包的外壁靠近出液口的位置用于打开或关闭出液口。搅拌装置包括用于伸入容纳腔内搅拌铝液的转轴，转轴内具有贯通转轴两端的气粉通道。该铝液精炼设备可在熔炼前对铝液进行精炼处理，同时达到除碱、除渣、除气效果，实现提高铝液质量的目的，精炼后的铝液可直接从出液口流入熔炼炉进行精炼，可不用在熔炼炉进行熔炼，克服了需要定期对清理熔炼炉的费时费力、铝液质量不高的问题。

Description

一种铝液精炼设备及铝液精炼工艺

技术领域

本发明涉及铝液熔铸技术领域，具体而言，涉及一种铝液精炼设备及铝液精炼工艺。

背景技术

目前，铝及铝合金熔铸是利用电解铝液(或铝锭)、返回废料、中间合金为主要原料，经熔化、保温、精炼、铸造后形成外形各异的产品，如扁锭、圆锭、铸轧卷等。其主要的工艺过程为熔炼、熔体处理、铸造三个方面。这三个方面都涉及到对液态铝及铝合金进行四个方面的处理:即合金化、温度与成分均匀化、净化以及细化处理。所以从技术的层面来讲，熔铸的关键点或者是核心就是如何解决以上四个方面的熔融金属铝液处理问题。铝及铝合金熔铸工艺过程中，对熔液里所溶入的气体和含有的非金属夹杂物处理不当时，就会在铸锭中造成疏松、气孔、夹渣等冶金缺陷，这些缺陷直接影响着最终产品质量，特别是内部组织和性能。因此，必须采取措施予以防止和清除。为了防止和清除上述的冶金缺陷，除对熔铸过程的熔液氧化和烧损采取防止措施外，关键在于采取熔液处理技术。近年来，熔液处理技术取得了显著的进展，主要是采用熔融金属的净化技术。

现使用的技术通常是电解铝液倒入熔炼炉中再进行精炼处理，该方法存在以下不足，如：1)、对于大熔池的熔炼炉来讲，需要将整个熔池的铝液搅动起来进行精炼处理，由于面积较大，铝液较多，存在不均匀性；2)、多次的精炼剂添加，搅拌扒渣等工序人工操作较多，人为因素影响极大，存在不稳定不可控的情况；3)、在操作过程中经常开关炉门导致铝溶液及炉膛温度散失增大，增加能源消耗；4)、熔炼炉中的精炼过程所产生的渣易沉积凝结在炉壁及炉底，由于电解铝液中含渣量较大，致使熔炼炉在使用了一段时间后就需要进行彻底清理，以保证熔炉的容量和铝液纯净，但清理工作比较困难，费时费力，也极易使炉衬遭受损伤，在重新烘炉升温的过程中，致使能源浪费加剧；5)、在线精炼处理工艺由于存在较大的铝液温度降低，为保证铸造温度就需要保温炉的温度相对提高，但这样即增加了能源消耗，也使铝液的内部组织结构难以控制；6)、在线精炼时产生的渣在设备使用过程中清渣困难等因素也制约着产品质量的提高。并且，目前现有市场上缺乏能够在熔炼前单独对铝液进行精炼处理以同时达到除碱、除渣、除气效果的精炼设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝液精炼设备，该设备可在熔炼前对铝液进行精炼处理，同时达到除碱、除渣、除气效果，实现提高铝液质量的目的，降低对熔炼炉的依赖和损坏。

本发明的另一目的在于提供一种铝液精炼工艺，该工艺通过在熔炼步骤前，将铝液置于上述铝液精炼设备中，对铝液进行精炼处理，达到去除氢气和铝液杂质的效果，实现提高铝液质量的目的。

本发明的实施例是这样实现的：

一种铝液精炼设备，其包括：固定安装在工作台上的两个支架、抬包、出液控制装置、搅拌装置以及喷粉装置；

抬包的两侧分别与两个支架连接，抬包内具有用于容放铝液的容纳腔、进液口、以及用于与熔炼炉连通的出液口，进液口和出液口分别与容纳腔连通，出液控制装置安装在抬包的外壁靠近出液口的位置用于打开或关闭出液口；

搅拌装置包括用于伸入容纳腔内搅拌铝液的转轴，转轴内具有贯通转轴两端的气粉通道；

喷粉装置包括喷粉机和用于输送惰性气体和精炼剂的输送管，输送管的一端与喷粉机连接，另一端与转轴连接且与气粉通道连通。

一种铝液精炼工艺，其包括：将铝液置于上述所述的铝液精炼设备中进行精炼处理，精炼处理的条件是：精炼剂使用量为1～2kg/TAl、预吹扫时间为1min、后吹扫时间为1min，吹入的惰性气体的气流量为260～360L/min、精炼时间为1～2min/TAl，静置3～5min。

本发明实施例的一种铝液精炼设备及铝液精炼工艺的有益效果是：本发明的铝液精炼设备包括固定安装在工作台上的两个支架、抬包、出液控制装置、搅拌装置以及喷粉装置；抬包具有容纳腔和用于与熔炼炉连通的出液口，搅拌装置包括用于伸入容纳腔内搅拌铝液的转轴，转轴内具有贯通转轴两端的气粉通道；喷粉装置包括喷粉机和用于输送惰性气体和精炼剂的输送管，输送管的一端与喷粉机连接，另一端与转轴连接且与气粉通道连通。本发明提供的铝液精炼设备通过设置的喷粉机往抬包内喷入精炼剂，同时在搅拌轴的作用下，对铝液进行精炼处理，达到对铝液的除碱、除渣、除气的效果，保证铝液的质量；精炼后的铝液在出液控制装置的控制作用下可再从出液口流入到熔炼炉进行熔炼，而不用再进行精炼处理，避免了铝液在熔炼炉中搅拌不均匀性、反复开关炉门导致的能源消耗增大的问题，同时也克服了清理熔炼炉的费时费力、铝液质量不高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的第一视角下铝液精炼设备的主体图；

图2为本发明实施例提供的第二视角下铝液精炼设备的主体图；

图3为本发明实施例提供的第一视角下出液控制装置堵流状态的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的出液控制装置放流状态的示意图；

图5本发明实施例提供的第二视角下出液控制装置堵流状态的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的紧锁机构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的搅拌装置的结构示意图；

图8为图7中升降机构的结构示意图；

图9为滑动框的结构示意图；

图10为转轴和转动机构的结构示意图；

图11为转轴的剖视图；

图12为主动轴、从动轴和搅拌轴相互配合的局部剖视图；

图13为搅拌轴靠近从动轴的一端的局部示意图；

图14为搅拌盘的结构示意图。

图标：100-铝液精炼设备；110-工作台；120-支架；130-抬包；132-进液口；133-出液口；134-盖体；140-控制主机；150-出液控制装置；151-固定架；151a-第一支撑架；151b-第二支撑架；152-驱动轴；153-主动连杆；154-从动连杆；155-堵杆；155a-第一铰接部；155b-第二铰接部；155c-固定座；155d-活动杆体；156-堵头；157-动力装置；157a-缸体；157b-活塞；157c-传动杆；158-锁紧机构；158a-锁紧块；158b-上抵接板；158c-下抵接板；158d-连接板；158e-锁紧销；161-容置腔；162-止挡件；163-液位测距仪；164-燃烧装置；164a-燃烧头；164b-助燃风机；165-倾翻装置；165a-涡轮；165b-蜗杆；165c-第三驱动电机；165d-第三传动带；170-搅拌装置；171-转轴；172-转动机构；172a-第二驱动电机；172b-主动轮；172c-第二传动带；172d-从动轮；173-升降机构；174-气粉通道；176-主动轴；176a-第一轴套；177-从动轴；177a-第二轴套；177b-第一腔体；177c-第二腔体；177d-连接柱；177e-卡块；178-搅拌轴；178a-配合腔；178b-卡合槽；179-搅拌盘；179a-导流孔；179b-搅拌叶；179c-螺纹孔；181-立柱；181a-滑轨；181b-第一限位块；181c-第一限位行程开关；181d-第二限位块；181e-第二限位行程开关；182-横梁；182a-滑动框；182b-支撑梁；182c-滚轮；183-第一驱动电机；184-定位轮；185-第一传动带；186-压盖；187-隔热套；188-轴承；190-喷粉装置；191-喷粉机；192-输送管；193-旋转接头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参阅图1和图2，本实施例提供的铝液精炼设备100，其包括：固定安装在工作台110上的两个支架120、抬包130、出液控制装置150、搅拌装置170、喷粉装置190以及控制主机140。

抬包130的两侧分别与两个支架120连接。抬包130内具有用于容放铝液的容纳腔、进液口132、以及用于与熔炼炉连通的出液口133。出液口133与进液口132相对设置，进液口132和出液口133分别与容纳腔连通。精炼前的铝液从进液口132流入，精炼结束后，铝液从出液口133流出。出液口133的位置可通过设置流槽，供铝液流入到熔炼炉中。另外，抬包130的顶部具有盖体134，盖体134与抬包130可拆卸连接，用于打开或封闭容纳腔。盖体134上设置有供转轴171伸入的孔。出液控制装置150安装在抬包130的外壁靠近出液口133的位置用于打开或关闭出液口133。

搅拌装置170包括用于伸入容纳腔内搅拌铝液的转轴171、驱动转轴171旋转的转动机构172和驱动转轴171相对于抬包130运动的升降机构173。升降机构173安装在工作台110靠近抬包130的位置，转动机构172与升降机构173连接。升降机构173驱动转轴171相对于抬包130上下移动。工作时，升降机构173驱动转轴171向下移动，从盖体134上的孔伸入到容纳腔中对铝液进行搅拌；搅拌结束后，铝液需要静置反应时，升降机构173驱动转轴171向上移动到抬包130外。转轴171内具有贯通转轴171两端的气粉通道174。

喷粉装置190包括喷粉机191和用于输送惰性气体和精炼剂的输送管192，输送管192的一端与喷粉机191连接，另一端与转轴171连接且与气粉通道174连通。喷粉机191为现有结构。

以下对本实施例提供的铝液精炼设备100的出液控制装置150、搅拌装置170以及倾翻装置165的具体结构及其工作过程进行详细说明。

请参阅图3～图6，出液控制装置150包括安装在抬包130靠近出液口133侧壁的固定架151、转动连接至固定架151的驱动轴152、主动连杆153、从动连杆154、堵杆155、连接至堵杆155端部的堵头156和用于驱动驱动轴152转动的动力装置157。动力装置157和驱动轴152传动连接，用以驱动驱动轴152转动。堵杆155具有第一铰接部155a和第二铰接部155b，第一铰接部155a相对于第二铰接部155b靠近堵头156。主动连杆153的一端与驱动轴152固定连接，且另一端与第一铰接部155a铰接。从动连杆154的一端与固定架151铰接，且另一端与第二铰接部155b铰接，出液口133的形状和堵头156的形状匹配。

固定架151具有第一支撑架151a和第二支撑架151b，驱动轴152转动连接在第一支撑架151a上。第二支撑架151b设置在第一支撑架151a下方位置。从动连杆154的一端铰接于第二支撑架151b的端部，且另一端铰接于堵杆155。

主动连杆153与第一支撑架151a的铰接点为第一铰接点，从动连杆154与第二支撑架151b的铰接点为第二铰接点，第二铰接点位于第一交接点斜下方的位置，即在竖直方向上，第一铰接点相对于第二铰接点远离出液口133，在水平方向上，第一铰接点相对于第二铰接点靠近出液口133。

在本实施例中，主动连杆153的个数为两个，从动连杆154设置在两个主动连杆153的中间，设置两个主动连杆153使得出液控制装置150的结构更稳定，使用寿命更长久。当然，在其他的实施例中，主动连杆153的个数也可以是一个。

堵杆155包括固定座155c和活动杆体155d，固定座155c套设在活动杆体155d外，且活动杆体155d和固定座155c螺纹连接。堵头156与活动杆体155d靠近抬包130的端部连接。这样，通过旋转活动杆体155d可以调节堵头156塞入出液口133中的长度。第一铰接部155a和第二铰接部155b均设置于固定座155c。

堵头156的形状随出液口133的形状、大小灵活选取，只需保证堵头156能够将出液口133封堵住。为了保证良好的密封性，一般需要保证堵头156三分之一以上的部分能够伸入到出液口133中，对于堵头156的材料，根据冶金行业的特殊性，一般优选为选取耐高温的钢制材料。

在本实施例中，堵头156的形状优选为圆锥形，且堵头156靠近堵杆155一端的直径大于堵头156远离堵杆155一端的直径，出液口133和堵头156相匹配保证密闭。冶金行业中的高温液体对堵头156具有膨胀作用，圆锥形的堵头156受热膨胀最均匀，可以在膨胀后仍然后保持很好的密封作用。在其他的实施例中，堵头156的形状可以为圆台形。

为了防止抬包130内铝液的重量过大，压迫堵头156导致堵头156与出液口133直接出现缝隙漏液的现象。在本实施例中，出液控制装置150还包括用于固定主动连杆153的锁紧机构158，以防止堵头松动。

锁紧机构158包括锁紧块158a和锁紧销158e。锁紧块158a呈U形，锁紧块158a具有容置腔161，锁紧块158a的开口端与固定架151铰接，锁紧销158e穿过锁紧块158a的封闭端并与锁紧块158a螺纹连接。

锁紧块158a包括上抵接板158b、下抵接板158c、连接板158d。上抵接板158b和下抵接板158c的一端即开口端，分别与固定架151铰接。上抵接板158b和下抵接板158c的另一端即封闭端通过连接板158d相连。固定架151、上抵接板158b、下抵接板158c和连接板158d共同围成容置腔161。连接板158d开设有螺孔，锁紧销158e的一端穿过螺孔进入到容置腔161，锁紧销158e和连接板158d螺纹连接。当然，在其他的实施例中，锁紧块158a可以是一体成型的整体结构。

主动连杆153的侧壁具有可伸入该容置腔161中用于抵住锁紧销158e的止挡件162，止挡件162与主动连杆153滑动连接。在本实施例中，止挡件162为圆柱体结构，主动连杆153上设有与止挡件162配合的圆孔供止挡件162滑动。需要锁紧时，将锁紧块158a转动至两个主动连杆153的中间位置，手动将止挡件162的一部分推入至容置腔161内，再旋转锁紧销158e，使锁紧销158e往止挡件162方向移动并抵紧止挡件162，即可防止堵头156受到铝液的压迫出现松动的情况。当然，在其他的实施例中，止挡件162也可以是方块结构或长椭圆形结构，相应地，主动连杆153上设有与止挡件162配合的方孔。

在本实施例中，动力装置157为气缸驱动装置。气缸驱动装置包括缸体157a、可在缸体157a内伸缩的活塞157b以及传动杆157c。传动杆157c的一端与驱动轴152固定连接，且另一端与活塞157b铰接，缸体157a安装在抬包130靠近出液口133的侧壁位置。当然，在其他的实施例中，动力装置157也可是电机，电机的输出轴通过齿轮、啮合装置与驱动轴152传动连接，以驱动驱动轴152转动，实现主动连杆153的转动，进而实现堵头156封闭或打开出液口133的目的。

该出液控制装置150的工作过程是：缸体157a与控制主机140电连接，控制主机140控制缸体157a启动，带动活塞157b运动，驱动与活塞157b铰接的传动杆157c绕驱动轴152转动，驱动轴152在传动杆157c的带动下转动。驱动轴152转动，使得主动连杆153绕驱动轴152运动，主动连杆153和从动连杆154同时铰接在堵杆155上，形成驱动力臂。主动连杆153和从动连杆154的设置方式使得堵杆155能够从圆周运动状态转到水平运动状态，堵杆155水平运动堵住和放开出液口133，实现自动堵流功能。堵头156和堵杆155由主动连杆153和从动连杆154控制，活塞157b在伸缩时，堵头156和堵杆155只能按照固定的运动轨迹运动，只要初始安装时准确定位到基准位置，堵头156必将准确地塞进出液口133。通过旋转活动杆体155d，使得堵杆155可调整堵头156塞入出液口133的深度，使得出液控制装置150具有限流功能，根据堵头156塞入出液口133的深度大小，调整出液口133和堵头156的间隙大小，实现限流功能，调节铝液的流出量、流出速度，提高工艺的可控性。

当堵流动作完成后，转动锁紧机构158，使止挡件162卡入容置腔161，拧紧锁紧销158e，使其与止挡件162相抵紧。进而将整个出液控制装置150锁紧，防止在突然断电或断气的情况下出现堵头156松动漏液，也让整个出液控制装置150工作更稳定。因此，出液控制装置150动作可靠，转动灵活自如，还能实现限流的功能，整个出液控制装置150运转平稳、安全。

请参阅图7～图14，另外，在本实施例中，升降机构173包括安装在工作台110上的立柱181、横梁182、第一驱动电机183、定位轮184、以及与第一驱动电机183和定位轮184配合的第一传动带185。在本实施例中，第一驱动电机183安装在立柱181的顶端，定位轮184安装在立柱181的底端，当然，在其他的实施例中，可以是第一驱动电机183安装在立柱181的底端，定位轮184安装在立柱181的顶端。

横梁182包括滑动框182a和支撑梁182b，支撑梁182b的一端与滑动框182a连接，另一端往抬包130方向延伸用于安装转动机构172和转轴171。滑动框182a套设于立柱181，立柱181设置有滑轨181a，滑动框182a设置有与滑轨181a配合的滚轮182c。滚轮182c与滑轨181a相互配合，减小了滑动框182a与立柱181之间的摩擦，使得滑动框182a在立柱181上的滑动更加顺畅，进一步使得第一驱动电机183能够更好地带动横梁182上下运动，降低负荷。

在本实施例中，第一传动带185为链条，第一驱动电机183的输出轴上套设有与第一传动带185配合的齿轮，定位轮184套设有与第一传动带185配合的齿轮，两个齿轮均与链条配合。第一传动带185的一端绕在第一驱动电机183的输出轴上且与滑动框182a靠近第一驱动电机183的一端连接。第一传动带185的另一端绕在定位轮184上且与滑动框182a靠近定位轮184的一端连接。这样，第一传动带185形成环状结构。

当然，第一驱动电机183与控制主机140电连接，第一驱动电机183的输出轴的旋转方向由控制主机140控制。当第一驱动电机183的输出轴顺时针(如图8所示)旋转时，第一传动带185顺时针旋转，使滑动框182a向上移动；当第一驱动电机183的输出轴逆时针(如图8所示)旋转时，带动第一传动带185逆时针旋转，使滑动框182a向下移动，进而实现转轴171的升降。

当然，在其他的实施例中，第一传动带185可以为皮带，第一驱动电机183的输出轴上套设有相应的皮带轮，定位轮184套设有相应的皮带轮，两个皮带轮均与皮带配合，这样也可实现滑动框182a的升降效果。还需要说明的是，在其他实施例中，升降机构173也可以通过丝杆传动等驱动方式实现滑动框182a的升降，该驱动方式为现有结构，其在本实施例中不作详细说明。

另外，为防止滑动框182a过度上下移动，在本实施例中，立柱181的顶部靠近第一驱动电机183处设置有第一限位块181b，立柱181的底部设置有第二限位块181d。滑动框182a靠近第一驱动电机183的一端设置有与第一限位块181b配合的第一限位行程开关181c。滑动框182a远离第一限位块181b的一端设置有与第二限位块181d配合的第二限位行程开关181e。第一限位行程开关181c和第二限位行程开关181e均与控制主机140电连接。

当横梁182向上运动至靠近第一限位块181b处时，第一限位行程开关181c的触杆与第一限位块181b接触，则触杆将其与第一限位块181b的接触信号传递至第一限位行程开关181c内部，第一限位行程开关181c则控制第一驱动电机183停止上升方向的转动，横梁182则不再上升。第二限位块181d与第二限位行程开关181e的工作原理与第一限位块181b和第一限位行程开关181c的工作原理相同。

由于转轴171需要经常处于高温铝液中搅拌，其结构容易出现损坏，需要经常更换和维护。为了便于拆卸更换，在本实施例中，转轴171包括具有相同轴线的依次连接的主动轴176、从动轴177、搅拌轴178(如图11和图12所示)。气粉通道174依次贯穿主动轴176、从动轴177以及搅拌轴178。主动轴176外套设有第一轴套176a，从动轴177外套设有第二轴套177a，第一轴套176a与支撑梁182b连接。当然，第一轴套176a与主动轴176之间具有轴承188。第一轴套176a与第二轴套177a同轴线连接，具体地，第二轴套177a的圆周与第一轴套176a的周边通过法兰盘连接。第一轴套176a顶部设置有压盖186，用于防止轴承188松动。

从动轴177的两端分别开设置有开口相反的第一腔体177b和第二腔体177c。主动轴176的一端伸入第一腔体177b内与从动轴177螺纹连接，另一端用于与转动机构172连接。从动轴177靠近第二腔体177c的底壁设置有连接柱177d，搅拌轴178的一端设置有配合腔178a，连接柱177d伸入配合腔178a内、从动轴177靠近第二腔体177c的内壁设置有三个卡块177e，搅拌轴178的顶端的外壁设置有与卡块177e一一配合的卡合槽178b，卡合槽178b呈L形，相应地，其数量为三个，沿第二腔体177c圆周方向均匀分布。在本实施例中，卡块177e通过固定销与从动轴177的侧壁连接，当然，在其他的实施例中，卡块177e可与从动轴177一体成型。

安装时，将主动轴176插入从动轴177的第一腔体177b内，沿螺纹方向转动实现主动轴176与从动轴177的连接。将搅拌轴178的顶部插入到从动轴177的第二腔体177c，此时，从动轴177的连接柱177d插入搅拌轴178的配合腔178a中。卡块177e沿“L”形的卡合槽178b的形状，从字母“L”的顶部沿竖直方向滑动到其尾部，再旋转搅拌轴178，使卡块177e沿水平方向卡入到“L”形的卡合槽178b的横向槽中，以实现从动轴177与搅拌轴178的连接。拆卸时，只需要按安装时的相反方向操作，即可将搅拌轴178拆卸。这种连接方式可以实现只针对搅拌轴178的拆卸更换，不用更换主动轴176和从动轴177等驱动部位的零件，非常方便省力。

搅拌时，通常是搅拌轴178伸入到铝液中进行搅拌，为了保证搅拌轴178能够耐高温、耐氧化，本实施例中，搅拌轴178采用石墨材质制成，使其具有耐高温、耐氧化、耐腐蚀等特点，使其能够长期地在具有高温铝液中进行搅拌工作，不易损坏，延长使用寿命。需要指出的是，在其他实施例中，卡块177e的数量可是一个、两个或多个，卡合槽178b的数量与卡块177e对应。

另外，由于在搅拌工作时，第二轴套177a非常靠近铝液甚至出现浸入到铝液中的现象，热量容易从第二轴套177a外壁传递到从动轴177，导致从动轴177出现受热膨胀的现象，进一步导致其卡死搅拌轴178或者不转动的结果。因此，在本实施例中，从动轴177的外壁与第二轴套177a的内壁之间设有隔热套187，隔热套187套设在从动轴177上。隔热套187可防止第二轴套177a外壁的热量传递至从动轴177，避免从动轴177出现热胀冷缩的现象影响其与搅拌轴178的连接效果。

为了提高搅拌轴178的搅拌效果，在本实施例中，在搅拌轴178远离从动轴177的一端即搅拌轴178的底端设置有搅拌盘179。搅拌盘179上具有多个上下贯通的供铝液流过的导流孔179a，任意相邻两个导流孔179a之间具有斜向的搅拌叶179b(如图14所示)，用于强化搅拌效果。搅拌盘179的中心设置上下贯通螺纹孔179c，搅拌盘179与搅拌轴178通过螺纹孔179c螺纹连接，便于拆卸更换。需要说明的是，当搅拌盘179与搅拌轴178连接时，搅拌盘179并不堵塞气粉通道174。

在本实施例中，转动机构172包括第二驱动电机172a、主动轮172b、从动轮172d、以及与主动轮172b和从动轮172d配合的第二传动带172c。主动轮172b套设于第二驱动电机172a的输出轴上，从动轮172d套设于主动轴176上。在本实施例中，第二传动带172c为三角皮带，主动轮172b和从动轮172d均为三角带轮。当然，在其他的实施例中，第二传动带172c可以是链条，主动轮172b和从动轮172d则相应是齿轮。还需要指出的是，在其他实施例中，转动机构172的传动方式还可以是涡轮蜗杆传动等方式。当然，第二驱动电机172a与控制主机140连接，其与本实施例的其他电机一起由同一台控制主机140控制。当然，在其他的实施例中，第二驱动电机172a也可独立控制。

在本实施例中，喷粉装置190的输送管192通过旋转接头193(现有结构)与主动轴176的顶端连接。喷粉机191与控制主机140连接，其可往抬包130内单独喷惰性气体或喷入喷惰性气体和粉状精炼剂的气粉混合物，具体喷入物质的类型、喷入量等参数均受控制主机140控制。控制主机140为现有结构，其控制程序均可根据时间情况设置和调整。

升降机构173和转动机构172的相互配合作用能够使得搅拌轴178在铝液精炼过程中能够很好地对铝液进行搅拌，以及调整搅拌轴178伸入铝液的高度；在喷粉机191的作用下，喷出的气粉混合物经输送管192、气粉通道174、再从搅拌轴178的底端进入到铝液内部，使精炼剂与铝液充分混合，提高净化效果；再配合搅拌盘179的搅拌效果，通过搅拌铝液将惰性气体通过打散成微小气泡，将精炼剂均匀分布到铝液中，气泡的气分压为零，由于铝液中的氢分压高，所以铝液中的氢气不断向气泡中扩散，同时铝液中使用精炼剂精炼出的非金属夹杂被吸附在气泡表面，随着气体气泡上浮至液面上，杂质液面下的铝液通过打开出液控制装置150，在重力作用流入到熔炼炉中进行熔炼。然后铝液加注完成后统一对抬包130内部进行清渣清底处理工作。

另外，在本实施例中，为了更精确地控制铝液的流出量，在盖体134上设置有液位测距仪163(如图1和图2所示)，该液位测距仪163为激光测距仪(现有技术)。需要指出的是，该液位测距仪163安装在盖体134的位置，且位于出液口133的正上方，以使该测量的数据能够准确反应铝液的液面高度。液位测距仪163与控制主机140连接，控制主机140通过对液位测距仪163的检测数据进行实时分析，可控制出液控制装置150的打开或闭合，随着铝液的流出，液位下降到预定值时，则关闭出液控制装置150，避免杂质流入到熔炼炉中即可。

另外，在本实施例中的铝液精炼设备100还包括燃烧装置164(现有技术)。燃烧装置164包括燃气供给机构(图未示)、空气供给机构即助燃风机164b，以及燃烧头164a(如图1和图2所示)。燃气供给机构和空气供给机构分别与燃烧头164a连接。燃烧头164a安装在盖体134上，用于对抬包130内部进行预热或对铝液进行加热。相应地，盖体134上安装有排烟阀，排烟阀用于与排烟管连接。

在上述结构的基础上，为了便于清理抬包130，抬包130与支架120转动连接，支架120上设置倾翻装置165，用于驱动抬包130倾斜，便于操作人员清理抬包130内的残渣等物质。倾翻装置165安装在其中一个支架120上。在本实施例中，倾翻装置165为涡轮蜗杆机构(现有技术)，其包括第三传动带165d、第三驱动电机165c、蜗杆165b以及涡轮165a(如图1和图2所示)。涡轮165a转动安装在支架120上，且与抬包130同轴，。蜗杆165b与涡轮165a配合，且蜗杆165b通过第三传动带165d与第三驱动电机165c的输出轴配合。需要对抬包130进行清理时，启动第三驱动电机165c，使抬包130倾斜，打开盖体134，露出容纳腔，以便于操作工人进行清洁工作。

综上，本发明提供的铝液精炼设备100通过设置的喷粉机191往抬包130内喷入精炼剂，同时在搅拌轴178的作用下，对铝液进行精炼处理，达到对铝液的除碱、除渣、除气的效果，保证铝液的质量；精炼后的铝液在出液控制装置150的控制作用下可再从出液口133流入到熔炼炉进行熔炼，而不用再进行精炼处理，避免了铝液在熔炼炉中搅拌不均匀性、反复开关炉门导致的能源消耗的问题，同时也克服了清理熔炼炉的费时费力、铝液质量不高的问题。

总之，本实施例的铝液精炼设备100具有以下优点：

(1)结构简单、安全可靠，投资少，维护量小，员工劳动强度减少。

(2)实现对电解铝液进入熔炼炉前的净化处理，且除碱、除渣、除气等精炼净化工艺能够同时进行，大幅度的降低进入熔炼炉的渣含量及碱金属含量，提高铝液的纯净度。

(3)改善现熔铸工艺流程复杂，需要多次精炼及扒渣的情况。优化工艺，缩短整个工序的时间，减轻员工劳动强度，确保铝液质量。

(4)延长熔炼炉的使用周期，减少熔铸熔炼设备投资。包含减少清炉次数及目前情况下清炉工作对熔炼炉体的损坏。

(5)由于精炼时，铝液的温度高且需要不断地加热，导致铝液中的活性核较少；为细化晶粒，国内采用的固液比一般为：3:7或4:6，甚至某些合金达到5:5，而采用本实施例提供的铝液精炼设备100可以使固液比降低到1:9，固体料的大幅减少有利于减少能源消耗，提高环保性，同时保证铝液质量。

实施例2

本实施例提供的铝液精炼工艺，该铝液精炼工艺在铝液熔炼前对铝液进行精炼净化处理。本实施例提供的铝液精炼工艺包括：将铝液置于实施例1中的铝液精炼设备100中进行精炼处理，精炼处理的条件是：精炼剂使用量为1.5kg/TAl、预吹扫时间为1min、后吹扫时间为1min，吹入的氩气的气流量为300L/min、精炼时间为1min/TAl，静置4min。

其中，氩气压力为0.5～0.6MPa。所用精炼剂为PROMAG RI，其成分为：MgK₂Cl₄和K₃Mg₂Cl₇。当然，在其他的实施例中，氩气可以替换成氖气或氦气或氮气等惰性气体。

精炼处理结束后，控制主机140打开出液控制装置150，铝液从出液口133流入到后续步骤的熔炼炉中再进行熔炼、铸造等工艺。需要说明的是，上述参数的设置均可在控制主机140上完成。

采用本实施例提供的铝液精炼工艺的对铝液进行熔炼前的精炼净化处理，实现了对铝液的除碱、除渣、除气的效果，改善现熔铸工艺流程复杂，需要多次精炼及扒渣的情况。有助于优化熔铸工艺，缩短整个工序的时间，减轻员工劳动强度，同时确保铝液的质量，使的利用该铝液熔铸得到的产品的品质也更有保障。

当然，在其他的实施例中，精炼处理的条件还可以是：精炼剂使用量为1kg/TAl、预吹扫时间为1min、后吹扫时间为1min，吹入的氖气的气流量为260L/min、精炼时间为1min/TAl，静置3min；或者精炼剂使用量为2kg/TAl、预吹扫时间为1min、后吹扫时间为1min，吹入的氮气的气流量为350L/min、精炼时间为1min/TAl，静置5min。其效果同本实施例。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铝液精炼设备，其特征在于，包括固定安装在工作台上的两个支架、抬包、出液控制装置、搅拌装置以及喷粉装置；

所述抬包的两侧分别与两个所述支架连接，所述抬包内具有用于容放铝液的容纳腔、进液口、以及用于与熔炼炉连通的出液口，所述进液口和所述出液口分别与所述容纳腔连通，所述出液控制装置安装在所述抬包的外壁靠近所述出液口的位置用于打开或关闭所述出液口；

所述搅拌装置包括用于伸入所述容纳腔内搅拌铝液的转轴，所述转轴内具有贯通所述转轴两端的气粉通道；

所述喷粉装置包括喷粉机和用于输送惰性气体和精炼剂的输送管，所述输送管的一端与所述喷粉机连接，另一端与所述转轴连接且与所述气粉通道连通；

所述搅拌装置还包括驱动所述转轴旋转的转动机构和驱动所述转轴相对于所述抬包运动的升降机构，所述转动机构与所述升降机构连接，所述升降机构包括安装在所述工作台上的立柱、横梁、第一驱动电机、定位轮、以及与所述第一驱动电机和所述定位轮配合的第一传动带，所述第一驱动电机和所述定位轮分别安装在所述立柱的两端，所述横梁包括滑动框和支撑梁，所述支撑梁的一端与所述滑动框连接，另一端往所述抬包方向延伸用于安装所述转动机构和所述转轴，所述滑动框套设于所述立柱，所述立柱设置有滑轨，所述滑动框设置有与所述滑轨配合的滚轮，所述第一传动带的一端绕在所述第一驱动电机的输出轴上且与所述滑动框靠近所述第一驱动电机的一端连接，所述第一传动带的另一端绕在所述定位轮上且与所述滑动框靠近所述定位轮的一端连接；

所述转轴包括具有相同轴线的依次连接的主动轴、从动轴、搅拌轴，所述主动轴外套设有第一轴套，所述从动轴外套设有第二轴套，所述第二轴套与所述支撑梁连接，所述第一轴套与所述第二轴套同轴线连接，所述从动轴的两端分别开设置有开口相反的第一腔体和第二腔体，所述主动轴的一端伸入所述第一腔体内与所述从动轴螺纹连接，另一端与所述转动机构连接，所述从动轴靠近所述第二腔体的底壁设置有连接柱，所述搅拌轴的一端设置有配合腔，所述连接柱伸入所述配合腔内，所述从动轴靠近所述第二腔体的内壁设置有多个卡块，所述搅拌轴的外壁设置有与所述卡块一一配合的卡合槽，所述卡合槽呈L形，所述气粉通道依次贯穿所述主动轴、所述从动轴以及所述搅拌轴；

抬包的顶部具有盖体，盖体与抬包可拆卸连接，用于打开或封闭容纳腔，盖体上设置有供转轴伸入的孔。

2.根据权利要求1所述的铝液精炼设备，其特征在于，所述出液控制装置包括安装在所述抬包靠近所述出液口侧壁的固定架、转动连接至所述固定架的驱动轴、主动连杆、从动连杆、堵杆、连接至所述堵杆端部的堵头和用于驱动所述驱动轴转动的动力装置，所述堵杆具有第一铰接部和第二铰接部，所述第一铰接部相对于所述第二铰接部靠近所述堵头，所述主动连杆的一端与所述驱动轴固定连接，且另一端与所述第一铰接部铰接，所述从动连杆的一端与所述固定架铰接，且另一端与所述第二铰接部铰接，所述出液口的形状和所述堵头的形状匹配。

3.根据权利要求2所述的铝液精炼设备，其特征在于，所述出液控制装置还包括用于固定所述主动连杆的锁紧机构，所述锁紧机构包括锁紧块和锁紧销，所述锁紧块呈U形，所述锁紧块具有容置腔，所述锁紧块的开口端与所述固定架铰接，所述锁紧销穿过所述 锁紧块的封闭端并与所述锁紧块螺纹连接，所述主动连杆的侧壁具有伸入所述容置腔用于抵住所述锁紧销的止挡件，所述止挡件与所述主动连杆滑动连接。

4.根据权利要求2所述的铝液精炼设备，其特征在于，所述堵杆包括固定座和活动杆体，所述固定座套设在所述活动杆体外，且所述活动杆体和所述固定座螺纹连接，所述第一铰接部和所述第二铰接部均设置于所述固定座，所述堵头与所述活动杆体靠近所述抬包的端部连接。

5.根据权利要求4所述的铝液精炼设备，其特征在于，所述堵头为圆锥形或圆台形，所述堵头靠近所述活动杆体一端的直径大于所述堵头远离所述活动杆体一端的直径。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的铝液精炼设备，其特征在于，所述动力装置为气缸驱动装置，所述气缸驱动装置包括缸体、可在缸体内伸缩的活塞以及传动杆，所述传动杆的一端与所述驱动轴固定连接，且另一端与所述活塞铰接，所述缸体安装在所述抬包靠近所述出液口的侧壁位置。

7.根据权利要求1所述的铝液精炼设备，其特征在于，所述转动机构包括第二驱动电机、主动轮、从动轮、以及与所述主动轮和所述从动轮配合的第二传动带，所述主动轮套设于所述第二驱动电机的输出轴上，所述从动轮套设于所述主动轴上。