CN101768671B - 一种顶角复吹式铝熔体除气方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种顶角复吹式铝熔体除气方法，包括将惰性气体从旋转喷吹装置的顶部进气孔吹入到铝熔体中，同时将惰性气体从除气箱四个边角处设置的喷气装置中的周边进气孔吹入到除气箱边角区域的铝熔体中，所述的旋转喷吹装置中的转子旋转速度为100-400r/min。本发明还提供了一种顶角复吹式铝熔体除气方法采用的装置，包括除气箱本体，所述的除气箱本体四个边角处设置的喷气装置，喷气装置包括喷气管，喷气管上端设有周边进气孔，管体上设有若干个吹气孔。本发明的积极效果是：采用顶角复吹方式，实现了整个熔池中气泡的均匀分布，使得除气箱中心主体区和边角区的铝熔体能够与足够数量的气泡进行充分接触，从而达到高效除氢的目的。

Description

一种顶角复吹式铝熔体除气方法和装置
【技术领域】
本发明涉及金属精炼或重熔的一般方法技术领域，具体地说，是一种顶角复吹式铝熔体除气方法和装置。
【背景技术】
铝熔体的净化是保证纯铝及其合金冶金质量的关键技术，降低铝熔体中的氢含量是铝熔体净化的主要目的之一。目前，大多数铝熔体除氢净化方法都是以气泡浮游理论为基础的，即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，并随气泡上浮至熔体液面逸出，从而达到除氢的目的。
根据气体导入方式的不同，铝熔体除氢净化方法又分为单管法、多孔吹头法、固定喷头法和旋转喷吹法。其中旋转喷吹法利用旋转的喷头将气体破碎成细小的气泡，使之弥散分布在熔体中，因而获得了较好的净化效果，成为目前国内外通用的铝熔体除气方法。
中国专利文献CN1693495A公开了一种铝合金熔体净化的方法，该方法是一种顶底复吹式的铝熔体除气净化方法，即在除气箱上部采用旋转喷吹方式将惰性气体吹入铝熔体中，同时通过除气箱底部安装的透气砖将惰性气体从底部吹入熔体，以保证熔池中气体的均匀分布，提高除氢效果。另外，蒋海燕的“脉冲进气旋转喷吹技术的水力模拟”一文，《中国有色金属学报》2002年第12卷第1期，第44-47页对铝合金熔体除氢旋转脉冲喷吹方法进行了介绍，该项技术可使气泡直径变小，增加气泡与熔体接触的表面积，有利于提高除氢效果。
上述两种方法相对传统的旋转喷吹法具有一定的优势，但是，它们对整个除气箱内铝熔体的除氢仍存在一定的局限：气泡以射流的方式从旋转喷头的喷孔进入铝熔体中，造成除气箱内中心区域气含量较高，而边角区净化气体含量很少，尤其是当除气箱尺寸较大时，气体介质达不到边角区，这样，边角区域的铝熔体不能与足够数量的气泡进行充分接触，导致除气箱边角区域的铝熔体除气效果较差。为了改善边角区气体分布的情况，需要提高旋转喷头的转速，但这又会导致铝熔体液面的波动加剧，熔体吸氢情况加剧，不利于铝熔体的净化。
【发明内容】
本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种顶角复吹式铝熔体除气方法，在降低旋转喷头转速的同时使除气箱内的铝熔体与气泡充分接触，避免液面波动造成吸氢，显著提高除气效果。
本发明的再一的目的是，提供一种顶角复吹式铝熔体除气方法采用的装置。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种顶角复吹式铝熔体除气方法，包括将惰性气体从旋转喷吹装置的顶部进气孔吹入到铝熔体中，同时将惰性气体从除气箱四个边角处设置的喷气装置中的周边进气孔吹入到除气箱边角区域的铝熔体中，所述的旋转喷吹装置中的转子旋转速度为100-400r/min。
所述的旋转喷吹装置的喷吹转子气体流量1.0-3.0m3/h，转子旋转速度为100-200r/min，四个边角处喷气装置通气量0.5-1.0m3/h，处理时间15min。
所述的旋转喷吹装置的喷吹转子气体流量3.0-5.0m3/h，转子旋转速度为200-250r/min，四个边角处喷气装置通气量1.0-2.0m3/h，处理时间15min。
所述的旋转喷吹装置的喷吹转子气体流量5.0-6.0m3/h，转子旋转速度为300-400r/min，四个边角处喷气装置通气量2.0-3.0m3/h，处理时间15min。
为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：
顶角复吹式铝熔体除气方法采用的装置，包括除气箱本体，除气箱本体中间设有旋转喷吹装置，所述的旋转喷吹装置包括旋转杆和旋转喷头，所述的除气箱本体四个边角处设置的喷气装置，喷气装置包括喷气管，喷气管上端设有周边进气孔，喷气管的管体上设有若干个吹气孔。
所述，喷气管材质采用的是石墨或陶瓷。
所述，喷气管直径范围10mm-100mm。
所述，喷气管的管体上的吹气孔的分布自下向上由密至疏排列，吹气孔的直径范围0.5mm-3mm。
本发明的积极效果是：(1)采用顶角复吹方式，实现了整个熔池中气泡的均匀分布，使得除气箱中心主体区和边角区的铝熔体能够与足够数量的气泡进行充分接触，从而达到高效除氢的目的；(2)由于在除气箱边角处设置喷气装置，改善了除气箱内边角区的气体分布状况，相应地可采用较低的旋转喷头转速，减少了液面波动，有利于减少吸氢现象的产生，熔体中气体去除率可达50-60％，处理后的铝熔体气含量最低可达0.08ml/100g铝液；(3)此外除气箱边角处气体的引入推动了熔体流动死区中的铝熔体流动，并与周围铝液产生交换，可以有效解决由于边角区熔体细化变质衰退引起的晶粒粗大等问题。
【附图说明】
附图1是顶角复吹式铝熔体除气方法中所使用的除气箱的结构示意图；
附图2是顶角复吹式铝熔体除气方法中所使用的除气箱的结构俯视图。
图中的标号分别为：
1、除气箱本体      2、铝熔体
3、旋转杆          4、旋转喷头
5、喷气管          6、吹气孔
7、顶部进气孔      8、周边进气孔
9、转动驱动机构    10、旋转喷吹装置
20、角部喷气装置
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明提供的一种顶角复吹式铝熔体除气方法和装置的具体实施方式作详细说明。
实施例1
请参看图1，图1是顶角复吹式铝熔体除气方法中所使用的除气箱的结构示意图，所述的除气箱包括除气箱本体1，除气箱本体1中间设有旋转喷吹装置，所述的旋转喷吹装置由转动驱动机构9驱动，旋转喷吹装置包括旋转杆3和旋转喷头4。所述的旋转杆3通过螺纹与转动驱动机构9相连，旋转杆3上端设有顶部进气孔7，下端通过螺纹与旋转喷头4相连。惰性气体经顶部进气孔7导入到旋转杆3中，再经旋转喷头4上的周边喷气孔在旋转时喷入到铝熔体中。所述的除气箱本体1四个边角处设置的喷气装置，喷气装置包括喷气管5，喷气管5材质采用的是石墨，喷气管5的管直径是50mm。喷气管5上端设有周边进气孔8，喷气管5的管体上设有若干个吹气孔6。所述的吹气孔6的分布自下向上由密至疏排列，吹气孔6的直径是2mm。惰性气体经周边进气孔8导入到喷气管5中，再经喷气管上开设的吹气孔6吹入到铝熔体中。除气箱本体1中容置铝熔体2，所述的顶部进气孔7和周边进气孔8的远端连接输惰性气体的装置(未标示)。请参看图2，图2是顶角复吹式铝熔体除气方法中所使用的除气箱的结构俯视图，旋转喷吹装置10设置在除气箱本体1中间，喷气装置20设置在除气箱本体1的四个边角处。
需要说明的是喷气管5的管直径范围是10mm-100mm，喷气管5材质也可以采用陶瓷。吹气孔6的直径范围0.5mm-3mm。
实施例2
请参看图1，将除气箱本体1中的顶部进气孔7和周边进气孔8的远端连接到输惰性气体的装置上，惰性气体从顶部进气孔7，经过旋转杆3和旋转喷头4吹入到铝熔体2中，同时惰性气体从周边进气孔8，经过喷气管5和吹气孔6吹入到除气箱边角区域的铝熔体2中。所述的旋转喷头4中的转子气体流量1.0-3.0m3/h，转子旋转速度为100-200r/min，四个边角处喷气装置通气量0.5-1.0m3/h，处理时间15min，处理后铝液气体去除率为45-50％。
实施例3
请参看图1，将除气箱本体1中的顶部进气孔7和周边进气孔8的远端连接到输惰性气体的装置上，惰性气体从顶部进气孔7，经过旋转杆3和旋转喷头4吹入到铝熔体2中，同时惰性气体从周边进气孔8，经过喷气管5和吹气孔6吹入到除气箱边角区域的铝熔体2中。所述的旋转喷头4中的转子气体流量3.0-5.0m3/h，转子旋转速度为200-250r/min，四个边角处喷气装置通气量1.0-2.0m3/h，处理时间15min，处理后铝液气体去除率为50-60％。
实施例4
请参看图1，将除气箱本体1中的顶部进气孔7和周边进气孔8的远端连接到输惰性气体的装置上，惰性气体从顶部进气孔7，经过旋转杆3和旋转喷头4吹入到铝熔体2中，同时惰性气体从周边进气孔8，经过喷气管5和吹气孔6吹入到除气箱边角区域的铝熔体2中。所述的旋转喷头4中的转子气体流量5.0-6.0m3/h，转子旋转速度为300-400r/min，四个边角处喷气装置通气量2.0-3.0m3/h，处理时间15min，处理后铝液气体去除率为40-45％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种顶角复吹式铝熔体除气方法，包括将惰性气体从旋转喷吹装置的顶部进气孔吹入到铝熔体中，其特征在于，同时将惰性气体从除气箱四个边角处设置的喷气装置中的周边进气孔吹入到除气箱边角区域的铝熔体中，所述的旋转喷吹装置中的转子旋转速度为100-400r/min；所述的旋转喷吹装置的喷吹转子气体流量1.0-6.0m3/h，四个边角处喷气装置通气量0.5-3.0m3/h，处理时间15min。
2.根据权利要求1所述的顶角复吹式铝熔体除气方法，其特征在于，所述的旋转喷吹装置的喷吹转子气体流量1.0-3.0m3/h，转子旋转速度为100-200r/min，四个边角处喷气装置通气量0.5-1.0m3/h，处理时间15min。
3.根据权利要求1所述的顶角复吹式铝熔体除气方法，其特征在于，所述的旋转喷吹装置的喷吹转子气体流量3.0-5.0m3/h，转子旋转速度为200-250r/min，四个边角处喷气装置通气量1.0-2.0m3/h，处理时间15min。
4.根据权利要求1所述的顶角复吹式铝熔体除气方法，其特征在于，所述的旋转喷吹装置的喷吹转子气体流量5.0-6.0m3/h，转子旋转速度为300-400r/min，四个边角处喷气装置通气量2.0-3.0m3/h，处理时间15min。
5.权利要求1所述的顶角复吹式铝熔体除气方法采用的装置，包括除气箱本体，除气箱本体中间设有旋转喷吹装置，所述的旋转喷吹装置包括旋转杆和旋转喷头，其特征在于，所述的除气箱本体四个边角处设置的喷气装置，喷气装置包括喷气管，喷气管上端设有周边进气孔，喷气管的管体上设有若干个吹气孔。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，喷气管材质采用的是石墨或陶瓷。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，喷气管直径范围10mm-100mm。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，喷气管的管体上的吹气孔的分布自下向上由密至疏排列，吹气孔的直径范围0.5mm-3mm。
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