CN205821417U - 一种Al‑Ti‑B生产中在线旋转精炼除渣除气一体机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种Al‑Ti‑B生产中在线旋转精炼除渣除气一体机，主要由机架系统、精炼剂加料系统、石墨转子系统、升降系统以及控制系统组成，将精炼粉装入储料罐里；通过轨道把该装置推到Al‑Ti‑B合金熔炼炉正上方；按升降控制按钮调节石墨转子进入熔体的深度；按石墨转速控制按钮，调节石墨转子的转速到合适程度；按加料量控制按钮，调节螺旋给料的速度，使精炼粉以一定的速度进入流通管里，并在惰性气体的输送作用下经空心传动轴、空心石墨棒及石墨转子被喷进熔体内部，同时完成除渣和除气操作，该装置具有结构简单，操作方便，自动化强度高，生产连续性好，可精确控制，除渣除气效果好，且不会堵塞石墨转子的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种Al-Ti-B中间合金生产过程中的炉内精炼装置，特别是指一种Al-Ti-B生产中在线旋转精炼除渣除气一体机。
背景技术
铝及其合金是现代化工艺中广泛应用和迅速发展的技术材料，由于具有比重小、耐腐蚀、光泽美丽、可回收再利用等优点，在航空、航天、船舶、汽车、轨道交通等领域的应用越来越广泛。世界上铝的产量已经仅次于钢铁而在有色金属中排名第一。然而，铝合金直接铸造加工过程中通常因生成了粗大的柱状或羽毛状晶粒，造成合金综合性能的下降。Al-Ti-B中间合金作为铝合金熔铸过程中重要的细化材料，能够对铝合金产品的组织产生显著的细化作用，不仅提高了铝合金产品的力学性能，减少偏析，降低热裂倾向，还改善了铝合金凝固过程中的补缩，提高了产品的气密性和表面质量。目前，Al-Ti-B中间合金细化剂已经被广泛应用于铝铸件、铝型材、铝线杆、铝板箔等铝合金行业。
Al-Ti-B中间合金生产过程中由于存在高温化学反应及对炉壁的冲刷作用，致使生产过程中不可避免的出现两个不利因素：（1）含渣量高。合金化反应过程中引入了大量的金属化合物杂质（包括铝液的氧化），以及熔盐对耐火材料的腐蚀而产生的夹杂物（如Fe、Si、Mg、Ca等）；（2）含气量多。气体分压一定时，氢的溶解度随温度的升高而增大，660℃时，氢气在铝液中的溶解度为0.65cm3/100gAl，温度升高到850℃时，溶解度已经达到2.01cm3/100gAl，增加了3倍以上。而Al-Ti-B生产过程中通常温度都在850℃左右，如此的高温使熔体内的含氢量显著增多。夹杂物和氢气的存在严重影响了Al-Ti-B中间合金的细化性能，一方面使TiB2粒子团聚、偏析，TiAl3相尺寸粗大，削弱细化效果；另一方面也给被细化合金带入了新的杂质成分，更重要的是恶化了被细化合金的铸造性能、加工性能及力学性能，严重影响下游产品的质量。因此，高精铝材产品细化过程中所需要的Al-Ti-B细化剂必须具有较高的洁净度和较低的氢含量。
为了提高Al-Ti-B中间合金的质量，在生产过程中，必须对熔体进行除渣和除气处理。传统的工艺是把这两个步骤分开处理，即：先进行除渣处理，再进行除气处理。除渣处理时，一般是把熔剂（精炼剂）撒在熔体表面，然后翻动熔体，使熔剂最大范围内与熔体的夹杂物发生反应。反应后得到的固体渣密度一般比铝液小，这些渣会慢慢的上浮起来，最终被表面的覆盖剂吸附聚集后清理掉，即使在这个过程中有少量因各种因素阻碍而没能上浮起来的渣，也可以在接下来的除气过程中被带出熔体表面而被清除。近年来，也有采用一次性在熔体中压入熔剂的办法来加入熔剂，这样可以更大的扩大除渣面积，提高除渣效果。但是，总体说来，这种除渣的方法除渣效果差且不均匀，导致熔体内有的区域干净，而有的区域渣含量高，并且人工操作偶然因素大，除渣效果不稳定。在除气过程中，一般是采用单管喷吹惰性气体（氩气或氮气）的操作方式，一方面可以明显降低熔体中的氢气含量；另一方面尚未浮起来的渣在惰性气体的吸附作用下也会上浮，从而极大改善了Al-Ti-B熔体内的渣含量和氢气含量。然而，单管喷吹惰性气体过程中很容易造成液面的巨大波动，熔体翻动现象非常严重，破坏了表面的氧化膜，致使铝液的氧化加剧。因此，传统的这种除渣和除气操作工艺虽然极大降低了Al-Ti-B合金中的渣含量和氢气含量，可以生产出质量合格的Al-Ti-B中间合金，但这种细化剂并不能满足高精端铝材细化中关于渣含量和氢气含量的要求。
发明内容
为了克服现有除渣和除气技术的不足，我们发明了结构简单，操作方便，自动化强度高，精炼剂添加量可精确控制，且不会堵塞石墨转子，熔体精炼效果的一种Al-Ti-B生产中在线旋转精炼除渣除气一体机。
本实用新型的技术方案如下：
一种Al-Ti-B生产中在线旋转精炼除渣除气一体机，主要由机架系统、精炼剂加料系统、石墨转子系统、升降系统以及控制系统组成，其中机架系统主要由机架基体（4）和起吊挂钩（9）组成；精炼剂加料系统主要由储料罐（1）、小功率变速电机（11）、螺旋给料装置（12）、流通管（13）、流量计（10）组成；石墨转子系统由空心传动轴（14）、传动齿轮（16）、大功率可调电机（2）、电机齿轮（3）、传动皮带（15）、空心石墨棒（6）、石墨转子（17）、档板（5）等组成；升降系统主要由低频电机（19）、电机齿轮（20）、传动链条（21）、升降传动轴承（23）、升降传动轴承齿轮（22）、带齿升降柱（7）、升降旋转齿轮（8）等组成；控制系统（24）主要由加料量控制电路、石墨转子转速控制电路、升降控制电路等组成。
所述的带齿升降柱（7）下面是凹形槽。
采用小功率变速电机（11）带动螺旋给料装置（12）精准控制精炼剂的加入量。
采用低频电机（19）、电机齿轮（20）、传动链条（21）、升降传动轴承（23）、升降传动轴承齿轮（22）、带齿升降柱（7）、升降旋转齿轮（8）等实现该装置的升降。
本发明的工作原理是：将一定重量的精炼粉装入储料罐里；通过轨道把旋转精炼除渣除气一体机推到Al-Ti-B合金熔炼炉正上方，带齿升降柱下面有凹形槽，可以通过在熔炼炉周围安装的轨道进行移动，但此时不忙把石墨转子伸进铝液；打开惰性气体瓶，并调节到一定流量；按升降控制按钮调节石墨转子进入熔体的深度；按石墨转速控制按钮，调节石墨转子的转速到合适程度，调节过程中转速改变不要太快，以防止铝液波动过大；按加料量控制按钮，调节螺旋给料的速度，使精炼粉以一定的速度进入流通管里，并在惰性气体的输送作用下经空心传动轴、空心石墨棒及石墨转子被喷进熔体内部，同时完成除渣和除气操作；操作结束后，按加料量控制按钮，关闭小功率变速电机，停止精炼剂的加入；然后按升降控制按钮，使石墨转子缓慢从熔体内移出；关闭惰性气体瓶，并把该装置推到空地以备下次再用。
本发明的优点：
1、生产连续性好。该装置中带齿升降柱下面是凹形槽，采用轨道来移动位置，而不是传统的四个轮子，这非常有利于工业上的连续生产。因为工业上熔炼炉都是整齐的排成一列，只要在熔炼炉周围铺上两条轨道，那么该精炼装置就可以非常方便的往返与各炉子之间，而且中心定位非常简单，只需要在轨道上标示出停止的位置即可。而轮子虽然运输方便，但是中心定位较麻烦，需要多次调节，而且支撑位置如果有高低起伏，还会使该精炼装置在高速旋转中不稳定，旋转中心不停的移动，增加了铝液表面的波动，从而提高了铝液的氧化程度。
2、提高生产效率，降低生产成本。除渣和除气过程在同一时间段内进行，一方面减少了操作流程，提高生产效率；另一方面缩短了熔体在高温环境存在的时间，减少铝液的氧化，提高铝的利用率，节约成本。
3、除渣效果好。石墨转子的旋转作用，使惰性气体在剪切力的作用下喷入铝液中，破碎了原来大尺寸的气泡，使气泡尺寸得到显著减小。一方面气泡上升动能小，减少了液面的搅动，使液面的更新率低；另一方面精炼剂均匀的进入熔体中，扩大了与熔体的接触面积，有效的捕获氧化物等夹杂，因此，经精炼处理后，Al-Ti-B合金熔体内的渣含量显著降低。
4、除气效果好。由于石墨转子的高速旋转作用，使惰性气体的气泡尺寸显著减小，数量增多，扩大了气泡与铝熔体的接触面积，从而提高了除气效果。
5、炉体寿命长。除渣除气过程中，熔体翻动强度低，减少了与炉壁的冲刷作用，使炉子更干净，使用寿命更长，维护费用降低。
6、加料精确。精炼剂的加料系统采用螺旋给料装置，可以精确控制精炼剂的加入量，而且加料过程均匀连续。
7、设备简单。该在线旋转精炼除渣除气一体机结构简单，操作方便。
附图说明
图1为本发明的结构主视图。
图2为本发明的结构侧视图。
图3为本发明的结构俯视图。
具体实施例
现结合附图1至3详细阐述本发明的具体实施方式：
实施例一、一种Al-Ti-B生产中在线旋转精炼除渣除气一体机，主要由机架系统、精炼剂加料系统、石墨转子系统、升降系统以及控制系统组成，其中机架系统主要由机架基体（4）和起吊挂钩（9）组成；精炼剂加料系统主要由储料罐（1）、小功率变速电机（11）、螺旋给料装置（12）、流通管（13）、流量计（10）组成；石墨转子系统由空心传动轴（14）、传动齿轮（16）、大功率可调电机（2）、电机齿轮（3）、传动皮带（15）、空心石墨棒（6）、石墨转子（17）、档板（5）等组成；升降系统主要由低频电机（19）、电机齿轮（20）、传动链条（21）、升降传动轴承（23）、升降传动轴承齿轮（22）、带齿升降柱（7）、升降旋转齿轮（8）等组成；控制系统（24）主要由加料量控制电路、石墨转子转速控制电路、升降控制电路等组成。
所述的带齿升降柱（7）下面是凹形槽。
采用小功率变速电机（11）带动螺旋给料装置（12）精准控制精炼剂的加入量。
采用低频电机（19）、电机齿轮（20）、传动链条（21）、升降传动轴承（23）、升降传动轴承齿轮（22）、带齿升降柱（7）、升降旋转齿轮（8）等实现该装置的升降。
实际使用时，打开储料罐（1）的顶盖，把一定量的精炼粉装入储料罐里；通过轨道把旋转精炼除渣除气一体机推到Al-Ti-B合金熔炼炉的正上方，但此时不忙把空心石墨棒（6）、档板（5）及石墨转子（17）伸进铝液；打开惰性气体瓶，并调节流量计（10）到一定流量；按升降控制按钮（24），此时低频电机（19）带动电机齿轮（20）转动，通过传动链条（21）又可以让升降传动轴承齿轮（22）、升降传动轴承（23）和升降旋转齿轮（8）发生转动，带齿升降柱（7）向上升起，从而使空心石墨棒（6）、档板（5）及石墨转子（17）进入熔体；按石墨转速控制按钮（24），大功率可调电机（2）带动电机齿轮（3）转动，通过传动皮带（15）使传动齿轮（16）转动，又带动空心传动轴（14）、空心石墨棒（6）和石墨转子（17）的转动，调节石墨转子（17）的转速到合适程度；按加料量控制按钮（24），小功率变速电机（11）带动螺旋给料装置（12）转动，把储料罐（1）里面的精炼粉输送进流通管（13），在惰性气体的运输作用下经空心传动轴（14）、空心石墨棒（6）及石墨转子（17）从底部孔洞（18）喷进熔体内部，同时完成除渣和除气操作；操作结束后，按加料量控制按钮（24），关闭小功率变速电机（11），停止精炼剂的加入；然后按升降控制按钮（24），使空心石墨棒（6）及石墨转子（17）缓慢从熔体内移出；关闭惰性气体瓶，并把该装置推到空地以备下次再用。
综上所述，由于旋转精炼粉被高速旋转的石墨转子抛入Al-Ti-B熔体内部，扩大了与夹杂物的接触面积，液态渣与精炼粉反应后生成密度比Al-Ti-B熔体小的固态渣，并浮到熔体表面。此外，高速旋转的石墨转子还把大尺寸的气泡破碎成尺寸细小的气泡，这些数量众多且分布均匀的小气泡上升过程中有效的吸附了夹杂物，从而使熔体内的渣含量显著降低。同时，惰性气体喷入熔体后形成大量的气泡，这些气泡中氢分压PH2=0，原溶于铝液中的氢气在压力差的作用下会不断向气泡内扩散，由于质量轻，随气泡体积的增加而不断的上浮逸入大气，最终完成熔体中的除气处理。因此，用该在线旋转精炼除渣除气一体机既可以同时完成除渣和除气的操作，缩短工艺流程，又提高了除渣和除气的效果，使最后的Al-Ti-B中间合金质量得到保障。此外，该装置还具有结构简单、操作方便、自动化程度高、精炼剂添加量精确可控的特点，是一种非常理想的在线除渣除气设备。
Claims (4)
1.一种Al-Ti-B生产中在线旋转精炼除渣除气一体机，其特征在于：主要由机架系统、精炼剂加料系统、石墨转子系统、升降系统以及控制系统组成：
其中机架系统主要由机架基体（4）和起吊挂钩（9）组成；精炼剂加料系统主要由储料罐（1）、小功率变速电机（11）、螺旋给料装置（12）、流通管（13）、流量计（10）组成；石墨转子系统由空心传动轴（14）、传动齿轮（16）、大功率可调电机（2）、电机齿轮（3）、传动皮带（15）、空心石墨棒（6）、石墨转子（17）、档板（5）等组成；升降系统主要由低频电机（19）、电机齿轮（20）、传动链条（21）、升降传动轴承（23）、升降传动轴承齿轮（22）、带齿升降柱（7）、升降旋转齿轮（8）等组成；控制系统（24）主要由加料量控制电路、石墨转子转速控制电路、升降控制电路等组成。
2.根据权利要求1所述的一种Al-Ti-B生产中在线旋转精炼除渣除气一体机，其特征在于：带齿升降柱（7）下面是凹形槽。
3.根据权利要求1所述的一种Al-Ti-B生产中在线旋转精炼除渣除气一体机，其特征在于：采用小功率变速电机（11）带动螺旋给料装置（12）精准控制精炼剂的加入量。
4.根据权利要求1所述的一种Al-Ti-B生产中在线旋转精炼除渣除气一体机，其特征在于：采用低频电机（19）、电机齿轮（20）、传动链条（21）、升降传动轴承（23）、升降传动轴承齿轮（22）、带齿升降柱（7）、升降旋转齿轮（8）等实现该装置的升降。
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