CN116356154A - 一种铝合金高炉熔炼净化装置及净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铝合金高炉熔炼净化装置及净化方法，属于熔炼净化技术领域，包括净化腔体，净化腔体内设置有分流块，分流块与净化腔体之间形成上分下合的净化通道。该铝合金高炉熔炼净化装置及净化方法在铝液净化处理的过程中使铝液经历两次净化处理，并通过分流减少单位时间内铝液流经充气区的量，同时增加氮气泡的体积，提高氮气泡浮出铝液的速度，使铝液在进行二次净化之前快速的完成铝液的第一次净化，有效避免第一次净化的氮气泡与第二次净化的氮气泡相遇发生合泡，提高了净化的效果，其次，以递进的方式对铝液进行净化，有效降低了净化过程中对氮气泡高频率、小体积以及大量的追求，相应的可缩短氮气泡静置的时间，提高净化的效率。
Description
技术领域
本发明涉及熔炼净化技术领域，具体为一种铝合金高炉熔炼净化装置及净化方法。
背景技术
铝合金在高炉熔炼的过程中需要对铝液进行净化以排出铝液中的气体和杂质，进而提高铝液的质量，保证能够生产出高质量的铝合金产品。目前氮气净化作为铝液常用的净化方式，通常以氧化铝球作为过滤介质，并将氮气直接通入铝液内，在过滤的过程中，铝液连续的经过氧化铝球过滤层并受到氮气的冲洗得以清除铝液中非金属夹杂物以及溶解的氢，整体净化处理量大，且净化的过程中造成的铝损失量相对较少。
但上述净化过程的效率还有待提高，根据动力学理论，在净化的过程中，氮气泡频率越大、气泡越小、越多，去氢的效果越好，但在实际的净化过程中，铝液通入氮气后需要静置一段时间，待氮气泡浮出铝液后将氢气排出才得以完成净化，氮气泡越小浮出铝液的耗时越长，进而会降低整体净化的效率，且在净化的过程中，过多的氮气泡容易超出临界的频率而发生合泡的现象，相应的会降低去氢的效果。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种铝合金高炉熔炼净化装置及净化方法，由以下具体技术手段所达成：包括净化腔体，净化腔体上设置有顶部进液口和底部出液口，净化腔体内设置有分流块，顶部进液口位于分流块的正上方，底部出液口位于分流块的正下方，分流块与净化腔体之间形成了一个上分下合的净化通道，净化通道包括上凸的分流部分和下凹的聚合部分，分流部分和聚合部分内均设置有过滤单元和充气单元，过滤单元和充气单元均呈左右对称状分布，其中，分流部分内对称的过滤单元位于对称的充气单元之间，聚合部分内对称的充气单元位于对称的过滤单元之间，且分流部分内充气单元产生气泡的体积大于聚合部分内充气单元产生的气泡。
优选技术方案一：所述净化腔体包括外槽体，外槽体内上下限位滑动设置有内框体，分流块连接在内框体内，且分流块与内框体的前后端面均与外槽体相应的内侧面贴合，外槽体的前后内侧壁与内框体构成了净化腔室，分流部分内的过滤单元前后滑动连接在分流块上，聚合部内的过滤单元前后滑动连接在内框体上。
优选技术方案二：所述过滤单元包括网状的矩形腔体，矩形腔体内填充有氧化铝球，矩形腔体的上下端面分别与净化腔体以及分流块相应的面贴合，充气单元包括吹管，吹管上由前至后均匀分布有吹口，吹口顺着铝液流动方向吹出氮气。
优选技术方案三：所述净化通道还包括中间竖直的过渡部分，过渡部分位于分流部分和聚合部分之间且呈左右对称分布并分别将分流部分和聚合部分相应的端部连通，过渡部分呈上宽下窄状结构，且过渡部分和分流部分的连接处设置有针排。
优选技术方案四：所述净化腔体还包括保温对接室，保温对接室上设置有上固定连接口和下固定连接口，二者分别对应顶部进液口和底部出液口，外槽体从左向右限位滑动插接在保温对接室内。
优选技术方案五：所述上固定连接口和底部出液口的口径相等，顶部进液口和下固定连接口均呈漏斗状，且二者的下端口径与底部出液口的口径相等，上端的口径大于底部出液口的口径。
优选技术方案六：所述保温对接室内弹性滑动嵌接有封堵环，封堵环上下对称分布，内框体上和外槽体上均开设有与封堵环相对应的封堵槽，二者相互配合用于对顶部进液口与上固定连接口以及底部出液口与下固定连接口之间的缝隙进行封堵。
一种铝合金高炉熔炼净化方法，采用一种铝合金高炉熔炼净化装置配合完成，包括以下步骤：S1：分流净化，铝液由顶部进液口进入净化通道内的分流部分向左右两个方向分流并在流动的过程中先进行过滤，然后充入氮气。
S2：净化聚合，铝液由分流部分流入聚合部分，并在聚合之前先进行过滤，然后充入氮气。
本发明具备以下有益效果：1、该铝合金高炉熔炼净化装置及净化方法在铝液净化处理的过程中使铝液经历两次净化处理，两次净化处理均在铝液分流的状态下进行，且在第二次净化之前，通过分流减少单位时间内铝液流经充气区的量，并通过增加氮气泡的体积提高氮气泡浮出铝液的速度，使铝液在进行二次净化之前快速的完成铝液的第一次净化，有效避免第一次净化的氮气泡与第二次净化的氮气泡相遇发生合泡的情况，提高净化的效果，其次，两次净化均以先过滤后充气的方式进行且两次充入氮气泡的体积逐渐减小，以递进的方式对铝液进行净化，与现有技术相比，本发明在保证净化效果的基础上，有效降低了净化过程中对氮气泡高频率、小体积以及大量的追求，相应的可缩短氮气泡静置的时间，提高净化的效率，且本发明整体结构简单，长期净化的稳定性高。
2、该铝合金高炉熔炼净化装置及净化方法通过外槽体、内框体以及保温对接室的组合作用，提高了过滤单元更换的便利度，保证过滤单元的净化效果和净化的效率，且具有结构简单、整体性较高以及便于操作的优点，相应的提高了净化环境的稳定性。
3、该铝合金高炉熔炼净化装置及净化方法通过分流部分、聚合部分、过渡部分以及针排的组合作用，在第一次净化和第二次净化之间设置临时滞留区，使连续净化的铝液在此短暂的停留，促进氮气泡的排出，并使排出的氮气泡快速破裂充分完成第一次净化。
4、该铝合金高炉熔炼净化装置及净化方法通过封堵环和封堵槽内，对顶部进液口与上固定连接口以及底部出液口与下固定连接口之间的缝隙进行自适应的封堵，提高了净化环境的密封性。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明更换过滤单元时的结构变化示意图。
图3为本发明局部剖视结构示意图。
图4为本发明图3中A处的放大图。
图5为本发明封堵环和封堵槽的结构示意图。
图中：a、分流部分；b、聚合部分；c、过渡部分；1、净化腔体；101、外槽体；102、内框体；103、保温对接室；2、顶部进液口；3、底部出液口；4、分流块；5、净化通道；6、过滤单元；61、矩形腔体；62、氧化铝球；7、充气单元；71、吹管；72、吹口；8、针排；9、上固定连接口；10、下固定连接口；11、封堵环；12、封堵槽。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1、图2和图3，一种铝合金高炉熔炼净化装置，包括净化腔体1，净化腔体1内设置有分流块4，分流块4与净化腔体1之间形成了一个上分下合的净化通道5，净化通道5包括上凸的分流部分a和下凹的聚合部分b，如图3所示，铝液进入净化腔体1内后落在分流部分a内，在重力的作用下形成两个分流并沿着分流部分a向左右两个方向流动，之后，分流由左右两个方向进入聚合部分b并在重力的作用下沿着聚合部分b向中间汇聚之后流出净化腔体1，分流部分a和聚合部分b内均设置有过滤单元6和充气单元7，如图3所示，过滤单元6和充气单元7均呈左右对称状分布，且分流部分a内对称的过滤单元6位于对称的充气单元7之间，聚合部分b内对称的充气单元7位于对称的过滤单元6之间，分流部分a内充气单元7产生气泡的体积大于聚合部分b内充气单元7产生气泡的体积，如图3所示，铝液在分流部分a内完成分流后会先经过过滤单元6过滤，紧接着由充气单元7将氮气充入铝液，之后在铝液流入聚合部分b内进入过滤单元6之前，氮气泡会吸入部分氢气并浮出铝液将吸入的氢气排出，然后铝液经过聚合部分b内的过滤单元6进行过滤紧接着再次充入氮气，最后由底部出液口3流出，在整个净化的过程中，铝液会经历两次净化处理，两次净化处理均在铝液分流的状态下进行，且在第二次净化处理之前，通过分流减少单位时间内铝液流经充气区的量，并通过增加氮气泡的体积提高氮气泡浮出铝液的速度，使氮气泡在铝液进入聚合部分b内的过滤单元6之前，快速的完成第一次的净化，有效避免第一次净化的氮气泡与第二次净化的氮气泡相遇发生合泡的情况，提高净化的效果，其次，两次净化均以先过滤后充气的方式进行且两次充入氮气泡的体积逐渐减小，以递进的方式对铝液进行净化，与现有技术相比，本发明在保证净化效果的基础上，有效降低了净化过程中对氮气泡高频率、小体积以及大量的追求，相应的可缩短氮气泡静置的时间，提高净化的效率，且本发明整体结构简单，长期净化的稳定性高。
参阅图2和图3，净化腔体1上设置有顶部进液口2和底部出液口3，顶部进液口2位于分流块4的上方并正对着分流部分a的最高点，底部出液口3位于分流块4的下方并正对着聚合部分b的最低点，净化腔体1包括外槽体101，外槽体101内上下限位滑动设置有内框体102，如图3所示，内框体102的内顶部呈上凸的弧形，底部呈下凹的弧形，顶部进液口2位于内框体102上，底部出液口3贯穿内框体102的底部和外槽体101的底部，分流块4连接在内框体102内，分流块4的顶面呈上凸的弧形，底面呈下凸的弧形，且分流块4与内框体102的前后端面均与外槽体101相应的内侧面贴合，外槽体101的前后内侧壁与内框体102构成了净化腔室，分流部分a内的过滤单元6前后滑动连接在分流块4上，聚合部分b内的过滤单元6前后滑动连接在内框体102上，在更换过滤单元6的过程中，只需要上移内框体102即可将过滤单元6暴露出来，对其进行更换，如图2所示，内框体102上移后，过滤单元6随之上移并暴露在外槽体101外，便于对过滤单元6进行更换，保持过滤单元6的净化效果和净化的效率，且净化腔体1具有结构简单、整体性较高的优点，相应的提高了净化环境的稳定性。
参阅图1和图2，净化腔体1还包括保温对接室103，保温对接室103上设置有上固定连接口9和下固定连接口10，二者分别对应顶部进液口2和底部出液口3，外槽体101从左向右限位滑动插接在保温对接室103内，如图1所示，上固定连接口9用于对接铝液的输入端，铝液由输入端流出依次经过上固定连接口9、顶部进液口2进入净化腔体1内，下固定连接口10用于对接铝液的输出端，铝液由底部出液口3流出经过下固定连接口10流入输出端，在更换过滤单元6的过程中，只需要将外槽体101从保温对接室103内拉出，如图2所示，之后上移内框体102即可对过滤单元6进行更换，整体结构简单，净化环境稳定且便于操作。
参阅图1、图3和图5，上固定连接口9和底部出液口3的口径相等，顶部进液口2和下固定连接口10均呈漏斗状，且二者的下端口径与底部出液口3的口径相等，上端的口径大于底部出液口3的口径，如图5所示，在铝液由上固定连接口9流入顶部进液口2的时候，可有效避免铝液由二者连接处向外溢出情况的发生，同理，铝液由底部出液口3流入下固定连接口10的时候，同样可以防止铝液外溢，另外，保温对接室103内弹性滑动嵌接有封堵环11，封堵环11上下对称分布，内框体102上和外槽体101上均开设有与封堵环11相对应的封堵槽12，二者相互配合用于对顶部进液口2与上固定连接口9以及底部出液口3与下固定连接口10之间的缝隙进行封堵，如图5所示，在净化的过程中，封堵环11对应嵌接在相应的封堵槽12内，对顶部进液口2与上固定连接口9以及底部出液口3与下固定连接口10之间的缝隙进行封堵，提高净化环境的密封性，而在更换过滤单元6的时候，随着外槽体101的滑动，封堵环11受力移出相应的封堵槽12，而当外槽体101复位的时候，封堵环11会再次嵌接在相应的封堵槽12内。
参阅图2、图3和图4，过滤单元6包括网状的矩形腔体61，矩形腔体61内填充有氧化铝球62，矩形腔体61的上下端面分别与净化腔体1以及分流块4相应的面贴合，充分的对铝液进行过滤，充气单元7包括吹管71，吹管71上由前至后均匀分布有吹口72，且吹口72顺着铝液流动方向吹出氮气，降低铝液意外滞留在吹口72处的风险。
参阅图2和图3，净化通道5还包括中间竖直的过渡部分c，过渡部分c位于分流部分a和聚合部分b之间且呈左右对称分布，并分别将分流部分a和聚合部分b相应的端部连通，过渡部分c呈上宽下窄状结构，且过渡部分c和分流部分a的连接处设置有针排8，在净化的过程中，由分流部分a流入聚合部分b的铝液需要经过中间的过渡部分c，如图3所示，过渡部分c的上端与分流部分a之间形成一个临时滞留区，铝液受到过渡部分c下端的流量抑制，在持续过滤的过程中，会在临时滞留区短暂的停留，促进氮气泡的浮出，针排8位于滞留区的上方，可使浮出铝液的氮气泡快速破裂完成当前净化。
一种铝合金高炉熔炼净化方法，采用一种铝合金高炉熔炼净化装置配合完成，包括以下步骤：S1：分流净化，铝液由顶部进液口2进入净化通道5内的分流部分a向左右两个方向分流并在流动的过程中先进行过滤，然后充入氮气。
S2：净化聚合，铝液由分流部分a流入聚合部分b，并在聚合之前先进行过滤，然后充入氮气。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种铝合金高炉熔炼净化装置，其特征在于：包括净化腔体(1)，净化腔体(1)上设置有顶部进液口(2)和底部出液口(3)，净化腔体(1)内设置有分流块(4)，顶部进液口(2)位于分流块(4)的正上方，底部出液口(3)位于分流块(4)的正下方，分流块(4)与净化腔体(1)之间形成了一个上分下合的净化通道(5)；
净化通道(5)包括上凸的分流部分(a)和下凹的聚合部分(b)，分流部分(a)和聚合部分(b)内均设置有过滤单元(6)和充气单元(7)，过滤单元(6)和充气单元(7)均呈左右对称状分布；
其中，分流部分(a)内对称的过滤单元(6)位于对称的充气单元(7)之间，聚合部分(b)内对称的充气单元(7)位于对称的过滤单元(6)之间，且分流部分(a)内充气单元(7)产生气泡的体积的大于聚合部分(b)内充气单元(7)产生的气泡。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金高炉熔炼净化装置，其特征在于：所述净化腔体(1)包括外槽体(101)，外槽体(101)内上下限位滑动设置有内框体(102)，分流块(4)连接在内框体(102)内，且分流块(4)与内框体(102)的前后端面均与外槽体(101)相应的内侧面贴合，外槽体(101)的前后内侧壁与内框体(102)构成了净化腔室，分流部分(a)内的过滤单元(6)前后滑动连接在分流块(4)上，聚合部分(b)内的过滤单元(6)前后滑动连接在内框体(102)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种铝合金高炉熔炼净化装置，其特征在于：所述过滤单元(6)包括网状的矩形腔体(61)，矩形腔体(61)内填充有氧化铝球(62)，矩形腔体(61)的上下端面分别与净化腔体(1)以及分流块(4)相应的面贴合，充气单元(7)包括吹管(71)，吹管(71)上由前至后均匀分布有吹口(72)，且吹口(72)顺着铝液流动方向吹出氮气。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金高炉熔炼净化装置，其特征在于：所述净化通道(5)还包括中间竖直的过渡部分(c)，过渡部分(c)位于分流部分(a)和聚合部分(b)之间且呈左右对称分布并分别将分流部分(a)和聚合部分(b)相应的端部连通，过渡部分(c)呈上宽下窄状结构，且过渡部分(c)和分流部分(a)的连接处设置有针排(8)。
5.根据权利要求2所述的一种铝合金高炉熔炼净化装置，其特征在于：所述净化腔体(1)还包括保温对接室(103)，保温对接室(103)上设置有上固定连接口(9)和下固定连接口(10)，二者分别对应顶部进液口(2)和底部出液口(3)，外槽体(101)从左向右限位滑动插接在保温对接室(103)内。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金高炉熔炼净化装置，其特征在于：所述上固定连接口(9)和底部出液口(3)的口径相等，顶部进液口(2)和下固定连接口(10)均呈漏斗状，且二者的下端口径与底部出液口(3)的口径相等，上端的口径大于底部出液口(3)的口径。
7.根据权利要求5或6所述的一种铝合金高炉熔炼净化装置，其特征在于：所述保温对接室(103)内弹性滑动嵌接有封堵环(11)，封堵环(11)上下对称分布，内框体(102)上和外槽体(101)上均开设有与封堵环(11)相对应的封堵槽(12)，二者相互配合用于对顶部进液口(2)与上固定连接口(9)以及底部出液口(3)与下固定连接口(10)之间的缝隙进行封堵。
8.一种铝合金高炉熔炼净化方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种铝合金高炉熔炼净化装置配合完成，包括以下步骤：
S1：分流净化：铝液由顶部进液口(2)进入净化通道(5)内的分流部分(a)，向左右两个方向分流并在流动的过程中先进行过滤，然后充入氮气；
S2：净化聚合：铝液由分流部分(a)流入聚合部分(b)，并在聚合之前先进行过滤，然后充入氮气。
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