CN111854438A - 具有铝精炼功能的冶金炉及铝液的精炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有铝精炼功能的冶金炉及精炼方法，该冶金炉包括炉体，所述炉体具有用于留存铝液的内腔，炉体上设有与内腔连通的炉眼；所述内腔具有第一底面和与第一底面邻接的第二底面，所述第一底面与水平面平行，第二底面呈环状，且第二底面所围空间的横截面积由上至下逐渐减小；所述炉体的壁内设有若干第一多孔砖和若干第二多孔砖，第一多孔砖的顶面与第一底面贯通，第一多孔砖的底部连通有第一分气管，第二多孔砖的顶面与第二底面贯通，第二多孔砖的底部连通有第二分气管，所述第一多孔砖和第二多孔砖均位于炉体的中心轴线和炉眼之间。本发明具有运行成本低、精炼效果好、精炼介质利用率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及具有铝精炼功能的冶金炉及铝液的精炼方法。
背景技术
钢管精炼是铝精炼的常用方法之一，其通过将精炼介质气体通过钢管喷射到铝熔体内部，实现精炼。该技术在实施时，精炼介质气泡大，与铝液接触时间短，与铝液混合均匀性差，除气效果差，操作劳动强度大
为了克服上述问题，研究者们做了大量的改进工作，例如，目前，在国外铝材熔炼以及铸造行业已经广泛地在各种炉底安装多孔透气砖及相应的气体配送调节系统进行有序的底吹搅拌，可克服气泡大、接触时间短、均匀性差等问题。中国专利说明书CN110079688A公开了一种铝液保温砖自动精炼处理的方法，其通过在熔炉的底部布设多块多孔砖，利用多孔砖，把精炼气体充分分散，扩大与铝液的接触面积和延长时间，有利于确保惰性气体充分吸附杂气，但是为了保证熔炉各处铝液与惰性气体充分接触，其所需布设的多孔砖数量大，渗漏点多，增大了熔炉的建设、维护成本，所需的惰性气体量也较大，增大了运行成本。
发明内容
本发明的目的之一在于提供具有铝精炼功能的冶金炉，降低精炼成本；本发明的目的之二在于提供铝液的精炼方法，以简单、高效地实现铝的精炼。
本发明的技术方案如下：
具有铝精炼功能的冶金炉，包括炉体，所述炉体具有用于留存铝液的内腔，炉体上设有与内腔连通的炉眼；所述内腔具有第一底面和与第一底面邻接的第二底面，所述第一底面与水平面平行，第二底面呈环状，且第二底面所围空间的横截面积由上至下逐渐减小；所述炉体的壁内设有若干第一多孔砖和若干第二多孔砖，第一多孔砖的顶面与第一底面贯通，第一多孔砖的底部连通有第一分气管，第二多孔砖的顶面与第二底面贯通，第二多孔砖的底部连通有第二分气管，所述第一多孔砖和第二多孔砖均位于炉体的中心轴线和炉眼之间。
如此，仅在靠近炉眼的位置设置多孔砖，可在铝液转入或转出过程中，通过第一多孔砖和/或第二多孔砖向冶金炉内通入惰性气体和/或活性气体，通入过程中气体被多孔砖细化为毫米级的气泡，产生大量的气液接触表面，从而捕集铝熔体中的有害气体夹杂，提高熔体纯净度，达到自动和高效净化目的；同时，使得熔体的成份更加均匀。本发明仅在炉底部分区域设置多孔砖，在转炉的过程中实现熔体净化，可有效减少设备投资，减少冶金炉的潜在渗漏点，且通入的气体利用率高，可有效降低综合成本。
本发明中，炉体的壁可泛指炉体的外壳，可为侧壁，也可为底壁。
进一步地，第一多孔砖的顶面与第二底面的最小距离为0-30cm；第二多孔砖的顶面与第一底面的最小距离为0-30cm。
优选地，第一多孔砖的顶面与第二底面的最小距离为5-20cm；第二多孔砖的顶面与第一底面的最小距离为5-20cm。
进一步地，将过炉体的中心轴线且平分炉眼的平面记为平分面；第一多孔砖的顶面与所述平分面的最小距离为0-30cm，第二多孔砖的顶面与所述平分面的最小距离为0-30cm。
进一步地，第一多孔砖的顶面与所述平分面的最小距离为0-20cm，第二多孔砖的顶面与所述平分面的最小距离为0-20cm。
将多孔砖设置于铝液在流出冶金炉时的流道的正下方，使得铝液能与惰性气体或活性气体充分接触，保证精炼效果。
进一步地，第一多孔砖的数量为1-3块；第二多孔砖的数量为1-3块。
进一步地，第一多孔砖的数量为2块；第二多孔砖的数量为1块，所述2块第一多孔砖对称地分布于平分面两侧，所述第二多孔砖被平分面平分。
进一步地，第一底面和第二底面之间的夹角为15-25°，进一步为18-22°。
进一步地，所述冶金炉为熔炼炉或保温炉。
基于同一发明构思，本发明还提供一种铝液的精炼方法，在将留存有铝液的冶金炉朝炉眼所在方向倾斜，使得冶金炉内的铝液朝炉眼汇集，并通过炉眼流出；同时，通过第一分气管和/或第二分气管通入惰性气体和/或活性气体。
如此，形成过流式精炼，即炉眼附近边过流，边通入惰性气体或活性气体，脱除铝熔体中的氢等杂质或K、Na、Ca等有害金属。转炉过程、精炼过程一体化，简化了工序。
进一步地，所述惰性气体为氩气；所述活性气体为氯气或四氯化碳。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.所需多孔砖数量少，潜在渗漏点少，运行成本低。
2.多孔砖设置于炉眼附近，能保证所有铝液均可与气体接触，精炼效果好。
3.自动化程度高，在正常转炉过程中即可完成。
4.精炼介质利用率高。
附图说明
图1是本发明的一种具有铝精炼功能的冶金炉的剖视图（非转炉状态）。
图2是本发明的一种具有铝精炼功能的冶金炉的剖视图（转炉状态一：顺时针转动5°）。
图3是本发明的一种具有铝精炼功能的冶金炉的剖视图（转炉状态二：顺时针转动20°）。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
参见图1-图3，具有铝精炼功能的冶金炉，包括炉体，所述炉体具有用于留存铝液的内腔1，炉体上设有与内腔1连通的炉眼2；所述内腔1具有第一底面101和与第一底面101邻接的第二底面102，所述第一底面101与水平面平行，第二底面102呈环状，且第二底面102所围空间的横截面积由上至下逐渐减小；所述炉体的壁内嵌入式地设有若干第一多孔砖4和若干第二多孔砖3，第一多孔砖4的顶面与第一底面101贯通，第一多孔砖4的底部连通有第一分气管6，第二多孔砖3的顶面与第二底面102贯通，第二多孔砖3的底部连通有第二分气管5，所述第一多孔砖4和第二多孔砖3均位于炉体的中心轴线8和炉眼2之间。
第一多孔砖4的顶面与第二底面的最小距离为5cm；第二多孔砖3的顶面与第一底面的最小距离为5cm。
第一多孔砖4的数量为1；第二多孔砖3的数量为1块；将过炉体的中心轴线8且平分炉眼2的平面记为平分面；平分面平分第一多孔砖，平分面平分第二多孔砖3。可选的，作为另一种实施方式，第一多孔砖4的数量为2块；第二多孔砖3的数量为1块，所述2块第一多孔砖4对称地分布于平分面两侧，所述第二多孔砖3被平分面平分。
第一底面101和第二底面102之间的夹角为22°。
多孔砖为由高温多孔陶瓷材料制成，如刚玉氧化铝-铬。可选的，多孔砖呈锥形。多孔砖外包裹有不锈钢壳或镍铬合金壳（壳体），壳体仅顶部开口，分气管连通于壳体的底部。
一种铝液的精炼方法，在将留存有铝液的冶金炉朝炉眼所在方向倾斜，使得冶金炉内的铝液朝炉眼汇集，并通过炉眼流出；同时，通过第一分气管6和/或第二分气管5通入惰性气体和/或活性气体；
其中，铝液从炉眼流出的速率为100-800kg/min；单块多孔砖的气体流量为5-20L/min；
所述惰性气体为氩气；所述活性气体为氯气或四氯化碳。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.具有铝精炼功能的冶金炉，包括炉体，所述炉体具有用于留存铝液的内腔（1），炉体上设有与内腔（1）连通的炉眼（2）；其特征在于，所述内腔（1）具有第一底面（101）和与第一底面（101）邻接的第二底面（102），所述第一底面（101）与水平面平行，第二底面（102）呈环状，且第二底面（102）所围空间的横截面积由上至下逐渐减小；所述炉体的壁内设有若干第一多孔砖（4）和若干第二多孔砖（3），第一多孔砖（4）的顶面与第一底面（101）贯通，第一多孔砖（4）的底部连通有第一分气管（6），第二多孔砖（3）的顶面与第二底面（102）贯通，第二多孔砖（3）的底部连通有第二分气管（5），所述第一多孔砖（4）和第二多孔砖（3）均位于炉体的中心轴线（8）和炉眼（2）之间。
2.根据权利要求1所述的冶金炉，其特征在于，第一多孔砖（4）的顶面与第二底面的最小距离为0-30cm；第二多孔砖（3）的顶面与第一底面的最小距离为0-30cm。
3.根据权利要求2所述的冶金炉，其特征在于，第一多孔砖（4）的顶面与第二底面的最小距离为5-20cm；第二多孔砖（3）的顶面与第一底面的最小距离为5-20cm。
4.根据权利要求1所述的冶金炉，其特征在于，将过炉体的中心轴线（8）且平分炉眼（2）的平面记为平分面；第一多孔砖（4）的顶面与所述平分面的最小距离为0-30cm，第二多孔砖（3）的顶面与所述平分面的最小距离为0-30cm。
5.根据权利要求4所述的冶金炉，其特征在于，第一多孔砖（4）的顶面与所述平分面的最小距离为0-20cm，第二多孔砖（3）的顶面与所述平分面的最小距离为0-20cm。
6.根据权利要求1所述的冶金炉，其特征在于，第一多孔砖（4）的数量为1-3块；第二多孔砖（3）的数量为1-3块。
7.根据权利要求4所述的冶金炉，其特征在于，第一多孔砖（4）的数量为2块；第二多孔砖（3）的数量为1块，所述2块第一多孔砖（4）对称地分布于平分面两侧，所述第二多孔砖（3）被平分面平分。
8.根据权利要求1-7任一项所述的冶金炉，其特征在于，第一底面（101）和第二底面（102）之间的夹角为15-25°。
9.一种铝液的精炼方法，其特征在于，在将留存有铝液的冶金炉朝炉眼所在方向倾斜，使得冶金炉内的铝液朝炉眼汇集，并通过炉眼流出；同时，通过第一分气管（6）和/或第二分气管（5）通入惰性气体和/或活性气体。
10.根据权利要求9所述的精炼方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气；所述活性气体为氯气或四氯化碳。
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