CN116790897A - 一种铝熔体连续除气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种铝熔体连续除气的方法，其特征在于：包括沿铝熔体流动方向依次设置的旋转除气箱、虹吸半真空除气箱、静置箱。旋转除气箱内设置有旋转喷吹装置。虹吸半真空除气箱上连接有抽气管，内部设置有隔板，隔板下端与虹吸半真空除气箱的底部相连接。铝熔体进入旋转除气箱，惰性气体通过旋转喷吹装置底部的孔进入熔体，并在离心力的作用下分散到旋转除气箱的熔体中进行除气。铝熔体在虹吸半真空的作用下进入虹吸半真空除气箱，通过抽气管将虹吸半真空除气箱抽气至半真空状态。铝熔体进入静置箱净化。本发明将旋转除气和虹吸半真空除气相结合，能够对铝熔体进行连续除气和连续供给。
Description
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域，具体涉及金属熔体净化，特别是一种铝熔体连续除气的方法。
背景技术
氢是铝熔体中溶解的主要气体。由于氢在液态和固态铝中的溶解度相差很大，在铸锭或铸件凝固时，氢的溶解度下降，后从熔体中析出，从而在铸件中形成针孔或者疏松，严重影响铸件的质量和力学性能。因此，在铸造之前，必须要除去溶解在铝熔体内的氢。
铝熔体除氢净化技术按作用原理可分为吸附除氢净化和非吸附除氢净化两大类，吸附除氢净化通过往铝熔体中加入吸附剂(如气体、固体净化剂等)，使得吸附剂与熔体接触的过程中，与铝熔体发生化学的、物理的或机械的作用，从而达到除氢的目的。而非吸附净化是通过某些物理作用(如真空、超声波等)，改变铝熔体-气体系统的平衡状态，从而达到使气体从容体中分离出来的目的。
目前，吸附法铝熔体除氢主要包括熔剂净化法和旋转喷吹法，其依据是气泡浮游理论。在铝熔体中吹入大量气泡，利用氢在铝熔体和气泡中的分压差使铝熔体中的氢不断扩散进入气泡中，并随着气泡上浮到熔体表面而逸出，从而达到除氢目的。因此气泡越细小，除气效率越高。按照气体的导入方法可分为单管法、多孔吹头法、固定喷头法和旋转喷吹法。所用气体也包括氩气、氮气惰性气体和含氯气、六氯乙烷等的活性气体。当旋转喷吹法用于铝合金熔体的连续除气时，通常设置一个或者多个底部联通的除气箱。但是，净化气体在除气箱中分布不均，转子周围的中心区铝熔体中净化气含量相对较高，而远离转子的边角区熔体中净化气体含量很少，这就无法保证全部熔体都能与足够数量的气泡进行充分接触。而为了改善边角区的气体分布情况，则需要增大转子转速，而这又会导致铝熔体液面的波动加剧，熔体氧化增加，不利于铝熔体的净化。因此旋转喷吹法用于连续除气时存在一定的局限。
非吸附净化除氢方法有真空除氢法和超声波除氢法等。其中真空除氢法已经得到工业应用。在真空除氢法中，将坩埚炉密封起来，在熔体液面上的空间里制造真空。由于真空中铝熔体的吸气倾向趋近于零，氢在铝熔体中的溶解度大大降低，促使已溶于铝熔体的氢向真空扩散。但使用这个方法需要将坩埚或炉体封闭，设备复杂，只适用于容量数十到数百公斤的小型坩埚炉，对于数吨到数百吨的大型冶炼炉不能使用。同时，液面致密的氧化膜对氢的扩散有阻碍作用，影响除氢效果。特别地，由于需要密封，真空除气法不能用于连续除气，只能是间歇式作业。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铝熔体连续除气的方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案来实现的：
一种铝熔体连续除气的方法，包括沿铝熔体流动方向依次设置的旋转除气箱、虹吸半真空除气箱、静置箱。旋转除气箱内设置有旋转喷吹装置。虹吸半真空除气箱上连接有抽气管，内部设置有隔板，隔板下端与虹吸半真空除气箱的底部相连接。具体步骤包括：铝熔体首先进入旋转除气箱，气体通过旋转喷吹装置底部的孔进入熔体，连续的气流被破碎成细小的气泡，并在离心力的作用下分散到旋转除气箱的铝熔体中进行除气。随后铝熔体在虹吸半真空的作用下进入虹吸半真空除气箱，通过抽气管将虹吸半真空除气箱抽气至半真空状态，并利用隔板两边的高度差实现虹吸作用，从而达到熔体的连续流动。铝熔体最后进入静置箱实现进一步净化。
作为优选，通过旋转喷吹装置进入的气体为惰性气体，包括氩气、氮气。
作为优选，通过旋转喷吹装置进入的气体为活性气体，包括氯气、六氯乙烷。
作为优选，虹吸半真空除气箱与旋转除气箱之间的进口通道高于虹吸半真空除气箱与静置箱之间的出口通道，其高度差应能保证虹吸通道的顺利流动。
作为优选，旋转除气箱和虹吸半真空除气箱设置有多个，旋转除气箱之间相互连接，虹吸半真空除气箱之间相互连接。
作为优选，气体压力为0.05-0.15MPa，流量为0.05-0.5m3/h
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在旋转除气箱中采用旋转喷吹的方式将气体吹入铝熔体中，将铝熔体内氢气的浓度降低；虹吸半真空除气箱使铝熔体处于一定的真空下，从而让铝熔体中的氢气得以进一步降低；采用本发明的技术，能充分利用旋转除气体法高效快速的特点，又能采用真空除气法熔体表面扰动少，保证熔体能够全部除气，从而提高除氢效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的实施例进行详细阐述。
一种铝熔体连续除气的方法，包括沿铝熔体流动方向依次设置的旋转除气箱、虹吸半真空除气箱、静置箱。旋转除气箱内设置有旋转喷吹装置。虹吸半真空除气箱上连接有抽气管，内部设置有隔板，隔板下端与虹吸半真空除气箱的底部相连接。旋转除气箱和虹吸半真空除气箱均设置一个。
测试装置为1000kg/h的连续熔炼炉。铝熔体经过流槽3到旋转除气箱1内，铝熔体的温度为750℃左右。旋转除气箱1内铝熔体2的高度不低于进口通道6的高度。在旋转除气箱1中安装有旋转喷吹装置4，转速500转/分，所用气体为氮气，流量设置为0.45m3/h，气体压力0.15MPa。气体流量的设置以铝液表面不形成明显的沸腾为标准。
所用气体可为氩气，流量设置为0.05m3/h，气体压力为0.15Mpa。
所用气体可为氯气，流量设置为0.5m3/h，气体压力为0.05Mpa。
所用气体还可以为六氯乙烷等，气体压力控制在0.05-0.15MPa，流量控制在0.05-0.5m3/h。
旋转喷吹装置4的底部有特殊设计的孔5，以保证从外部引入的氮气能有效的破碎成细小的气泡，并在离心力的作用下分散到熔体2中。
旋转除气箱1内经初步除气后的铝熔体2通过进口通道6连续进入密闭的虹吸半真空除气箱11。虹吸半真空除气箱11由高度为c的隔板14分隔为左右两部分，虹吸半真空除气箱11上部安装有抽气管16联通虹吸半真空除气箱11内的空间13。抽气管16上装有阀门15，阀门15的开和关控制虹吸半真空除气箱11内空间13的真空度。真空度的大小控制铝熔体12的高度b+c，真空度越高，b+c的值越大，铝熔体的流动量越大的，除杂效果越好。出口通道17连结真空除气箱11和静置箱21。进口通道6和出口通道17之间有个高度差a，以确保溶体2的连续流动。a的大小取决于空间13的真空度，真空度越高，a的取值可以越小，取值以保证铝熔体能够顺利并连续的流动为前提。在本实施例中，虹吸半真空除气箱11内的真空度设置为46％，b+c的高度设定为1800mm，a的高度设定为300mm。在给定的熔化炉中实现连续生产。
经过虹吸半真空除气箱11进一步除气的铝熔体经过出口通道17进入静置箱21。铝熔体在静置箱21内静置1-2小时，进行进一步的静置除气。此时，铝熔体22的含气量较低。经过密度法测试，密度指数小于0.5％。因此，铝熔体22可以直接用于铸造生产。
对于流量大的熔炼炉，旋转除气箱1和虹吸半真空除气箱11可以重复设置，形成四箱，五箱，甚至更多的串联或者并联箱数。例如，可以采用串联两个旋转除气箱1、一个真空除气箱11和一个静置箱21形成四箱体系。还可以采用串联两个旋转除气箱1、两个真空除气箱11和一个静置箱21形成五箱体系。此外，还可以并联两个串联的旋转真空除气箱1和真空除气箱11，然后串联一个静置箱21形成五箱体系。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种铝熔体连续除气的方法，其特征在于：包括沿铝熔体流动方向依次设置的旋转除气箱、虹吸半真空除气箱、静置箱，旋转除气箱内设置有旋转喷吹装置，虹吸半真空除气箱上连接有抽气管，内部设置有隔板，隔板下端与虹吸半真空除气箱的底部相连接，形成虹吸半真空系统；具体步骤包括：铝熔体首先进入旋转除气箱，气体通过旋转喷吹装置底部的孔进入铝熔体，连续气体流被破碎成细小的气泡，并在离心力的作用下分散到旋转除气箱中的铝熔体中；铝熔体进入虹吸半真空除气箱，通过抽气管抽气实现半真空，并通过虹吸原理实现连续流动；铝熔体最后进入静置箱进行静置净化。
2.根据权利要求1所述的一种铝熔体连续除气的方法，其特征在于：通过旋转喷吹装置进入的气体为惰性气体，包括氩气、氮气。
3.根据权利要求1所述的一种铝熔体连续除气的方法，其特征在于：通过旋转喷吹装置进入的气体为活性气体，包括氯气、六氯乙烷。
4.根据权利要求1所述的一种铝熔体连续除气的方法，其特征在于：虹吸半真空除气箱与旋转除气箱之间的进口通道高于虹吸半真空除气箱与静置箱之间的出口通道，从而实现虹吸流动。
5.根据权利要求1所述的一种铝熔体连续除气的方法，其特征在于：旋转除气箱和虹吸半真空除气箱设置有多个，旋转除气箱之间相互连接，虹吸半真空除气箱之间相互连接。
6.根据权利要求1所述的一种铝熔体连续除气的方法，其特征在于：气体压力为0.05-0.15MPa，流量为0.05-0.5m3/h。
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