CN117824357A - 一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，属于钢铁冶炼技术领域，包括先点火后装料，并将熔炼炉熔化室温度设定为755‑800℃，铝液保温室温度设定为750±10℃，放铝水口温度设定为≤740℃；在熔化过程和后续精炼中，进行多次清渣；当炉料化平时，向炉内均匀撒入一层覆盖剂，以全面覆盖熔体；当炉料全部化平时，进行充分搅拌；保温室中的铝液尽快经转浇包转入精炼炉中精炼。本发明从减少针孔问题引发物来源‑减少针孔问题引发物融合到铝液中‑去除铝液中的针孔问题引发物这三个方面来解决铝产品的针孔问题，实现针对铝产品针孔度的多元化控制效果，有效解决了集中熔炼炉开炉工艺前期产品针孔度不合格的问题。
Description
技术领域
本发明主要涉及钢铁冶炼技术领域，具体为一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法。
背景技术
针孔是铝制产品所有缺陷中影响最为严重的缺陷，针孔的大小和数量对铝及其复合材料的防潮性、阻气性和遮光性有着决定性的影响。在铝合金产品生产过程中，针孔度问题始终困扰各大企业，特别是铝合金汽车缸盖，其大面针孔程度之严重，其废品率高达50%以上。另外，铝合金汽车缸盖因针孔度而报废的产品也达30%左右。
集中熔炼炉是将铝及铝原料熔化成合格的铝合金熔液的设备，适用于大型铝合金铸造车间集中熔炼、集中供液的熔炼设备。具有效率高、能耗低、燃烧损失小等优点。在执行原工艺期间，每次开炉的前6-12小时熔炼的铝液浇铸的产品针孔度≥3级，而12小时后产品针孔度才恢复正常。
发明内容
本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案，主要提供了一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，用以解决上述背景技术中提出的现有集中熔炼炉开炉工艺前期产品针孔度不合格的技术问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，包括如下内容：
（1）先点火，设定熔炼炉熔化室温度、铝液保温室温度及放铝水口温度，所述熔炼炉熔化室温度设定为755-800℃，铝液保温室温度设定为750±10℃，放铝水口温度设定为≤740℃；再装料；
（2）熔炼过程中，熔炼炉熔化室及保温室每班次清渣一次，熔化室用清渣剂2-4包静置20min后进行清渣；当保温室熔有一定量铝液后，每隔4-5h进行一次除渣工作；保温室中的铝液尽快经转浇包转入精炼炉中精炼；当炉料化平时，向炉内均匀撒入一层覆盖剂，以全面覆盖熔体，所述覆盖剂用量为2.1-2.5Kg/t，炉料全部化平时，开始进行充分搅拌，以加速熔化，并使局部炉料降温防止局部过热；
（3）取样分析后，根据炉前分析结果，在熔炼炉内按合金成分标准进行成分调整，成分合格后方可出炉；成分调整所加入的添加剂必须保证720℃以上的熔化温度和不小于30分钟的熔化时间；
（4）当熔体经过精炼处理，并扒出表面浮渣后，将金属熔体输注到静置炉，转炉时严格控制温度，转炉前充分搅拌熔体，并准确测量熔体温度，转炉熔体温度为755-765℃；转炉后及时清理流口、流槽；
（5）停炉前必须清理熔化室和保温室内所有炉渣，使用清渣剂4包静置20min后进行清渣。
进一步地，内容（1）中在装料前预先做好准备工作：将所有与铝液直接接触的铁质工具清理干净，并上好涂料后预热烘干；检查确保投料装置上各限位开关、料车位置处于原始位置上。
进一步地，内容（1）中装料操作为：先打开熔化室炉门在熔化室的底部铺上一层铝锭，然后用投料装置进行自动投料；装料时，先装小块或回炉料，铝锭和大块料装在中间，最后装中间合金；熔点易氧化的中间合金装在中下层；所装入的炉料在熔池中均匀分布，防止偏重；投料装车高度低于料车最高位50mm，炉料尽量一次入炉。
进一步地，所述回炉料不采用铸件披缝、毛刺、铝屑及浇包氧化皮。
进一步地，预先在集中熔炼炉处设置用于对燃料燃烧废气进行收集的集气装置，并在集气装置的排气端设置气体净化装置，在点火前启动集气装置和气体净化装置，以对燃料燃烧产生的废气进行净化处理。
进一步地，内容（3）中取样前应加热取样勺，并保证取样勺干净、无破损；取样时的熔体温度为730-760℃，取样前对熔体进行彻底搅拌，以保证成分均匀；取样时用干净的取样勺在靠近熔池中部及熔体深度的中部取炉前快速分析试样。
进一步地，内容（3）中成分调整所加入的添加剂为Fe剂、Mn剂、中间合金Al-Si、中间合金Al-Cu中的至少一种。
进一步地，铝液在转入转浇包后，撒入清渣剂，深度搅拌，打出渣灰；精炼温度控制在720～740℃后，再在表面撒入少量清渣剂，进行二次除渣。
进一步地，内容（4）中精炼后停留时间不能太长，等待浇铸的时间不能超过0.5小时，超过0.5h需要重新测氢，合格后才能使用。
进一步地，内容（5）中，在停炉前将炉膛内的铝液液位降到很低的位置，炉膛内形成的固态铝的量较少，这样在停炉冷却过程中，熔沟内的热量散失少，熔沟上部的冷却速度不至于过快。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明先点火后装料，对集中熔炼炉先进行预热，可以除去熔炼炉中残留的水分和部分杂质，并且在装料过程中能除去装料带入的水分和部分杂质，减少引发铝产品针孔问题的氢源和杂质来源，从源头上减缓铝产品针孔缺陷问题。
本发明的优化方案中设置用于对燃料燃烧废气进行收集清理的集气装置和气体净化装置，在点火前启动集气装置和气体净化装置，以对燃料燃烧产生的废气进行净化处理，从而能去除燃料燃烧废气带来的氢源和杂质，从而能进一步减少引发铝产品针孔问题的氢源和杂质来源。
本发明在熔化过程和后续精炼中，进行多次清渣，可减少铝液中的杂质含量；当炉料化平时，向炉内均匀撒入一层覆盖剂，以全面覆盖熔体，可以避免含氢等气体继续与铝液接触，达到避免溶氢增多的效果；当炉料全部化平时，进行充分搅拌，以加速熔化，并使局部炉料降温防止局部过热，也能发挥减少溶氢的效果。
本发明的精炼过程中主要进行除气除氢和除杂，去除铝液中大部分引发针孔问题的氢和杂质。结合上述几点，本发明从减少针孔问题引发物来源-减少针孔问题引发物融合到铝液中-去除铝液中的针孔问题引发物 这三个方面来解决铝产品的针孔问题，实现针对铝产品针孔度的多元化控制效果，能够高效保障铝液出料质量，有效解决了集中熔炼炉开炉工艺前期产品针孔度不合格的问题。
本发明设定的熔炼炉熔化室温度设定为755-800℃，铝液保温室温度设定为750±10℃，比现有技术中设定温度要高，可以加快铝液熔化速率，并且，本发明通过减少针孔问题引发物来源-减少针孔问题引发物融合到铝液中-去除铝液中的针孔问题引发物 这三个方面的手段，可有效解决由于升温带来的铝液溶氢增多的问题。
以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参阅附图1，一种铝液浇铸产品的生产工艺包括如下开炉工艺：
点火工作：首先打开天然气、高压空气的总阀，并确认天然气、高压空气的压力是否正常。合上各电源开关，打开燃烧风机，待燃烧风机压力正常后，打开燃烧器，点火前务必把两个炉门打开；
点火时先送风后给油，停火时必须先停油后停风，顺序不能颠倒，在给油点火过程中，炉门前方不准站人或操作。炉子从冷态升温时，先在炉内点燃木柴或油棉纱等火种，然后再送风给油，严禁先给油后点火，每次点火失败后应首先关闭油阀，通风吹净炉内油雾后再进行第二次点火操作，先后程序同上。严防程序颠倒，避免造成炉子爆燃发生烧伤。点火成功后，调整好燃烧器的火焰和风油比，使火焰正常，燃烧充分。
装料前准备：所有与铝液直接接触的铁质工具使用前须清理干净，并上好涂料后预热烘干。设定熔炼炉熔化室温度、铝液保温室温度及放铝水口温度。所述熔炼炉熔化室温度设定为755-800℃，铝液保温室温度设定为750±10℃，放铝水口温度≤740℃。检查确保投料装置上各限位开关、料车位置处于原始位置上。
装料：投料之前，打开熔化室炉门用人工方式在熔化室的底部铺上一层铝锭，目的在于保护炉底的耐火材料，然后用投料装置进行自动投料。正确的装料要根据所加入炉料性质与状态而定，而且还应考虑到最快的熔化速度，最少的烧损以及准确的化学成分控制。装料时，先装小块或回炉料（铸件披缝、毛刺、铝屑及浇包氧化皮等不得作为回炉料使用），铝锭和大块料装在中间，最后装中间合金。熔点易氧化的中间合金装在中下层。所装入的炉料应当在熔池中均匀分布，防止偏重。小块或回炉料装在熔池下层，这样可减少烧损，同时还可以保护炉体免受大块料的直接冲击而损坏。中间合金有的熔点高，如Al-Ni和Al-Mn合金的熔点为750-800℃，装在上层，由于炉内上部温度高容易熔化，也有充分的时间扩散，使中间合金分布均匀，则有利于熔体的成分控制；
投料装车高度应该低于料车最高位50mm。炉料装平，可使得各处熔化速度相差不多，这样可以防止偏重造成的局部金属过热。炉料应尽量一次入炉，二次或多次加料会增加非金属夹杂物及含气量。
熔炼：熔炼炉熔化室及保温室每班次清渣一次，熔化室用清渣剂2-4包静置20min后进行清渣。当保温室熔有一定量铝液后，每隔4-5h进行一次除渣工作。保温室中的铝液尽快经转浇包转入精炼炉中精炼；熔炼过程中，当炉料化平时，向炉内均匀撒入一层覆盖剂，以全面覆盖熔体，所述覆盖剂用量为2.1-2.5Kg/t。炉料全部化平时，开始进行充分搅拌，以加速熔化，并使局部炉料降温防止局部过热；
取样前应加热取样勺，并保证取样勺干净、无破损。取样时的熔体温度730-760℃，取样前要对熔体进行彻底搅拌，以保证成分均匀。试样必须具有代表性，取样时用干净的取样勺在靠近熔池中部及熔体深度的中部取炉前快速分析试样。根据炉前分析结果，在熔炼炉内按合金成分标准进行成分调整，成分合格后方可出炉。成分调整所加入的添加剂，如Fe剂、Mn剂，中间合金Al-Si、Al-Cu等，必须保证720℃以上且不小于30分钟的熔化时间；
铝合金熔炼过程要对铝液进行变质处理，变质处理在精炼前进行，铝液从熔化炉转入转浇包前，在炉底加入变质剂，以合金的方式加入，不直接加入变质元素，常用铝锶合金杆作为变质剂。Sr为长效变质剂，变质时间可持续6～8h，使得粗大片状硅细化，成为细小组织，进一步改善机械性能，这种变质效果比在熔炼炉里加入进行变质效果好，可以减少烧损及衰退。Sr在炉底融化后，利用旋转除气机进行搅拌均匀，减轻偏析，Sr变质后的铝液吸氢比较快，产生针孔多。
精炼：铝液在转入转浇包后，撒入清渣剂，深度搅拌，打出渣灰。测量铝液温度是否能达到精炼温度，温度过高，需要加入回炉材料降温，温度较低需通电升温，所述精炼温度控制在720～740℃。直到调整合格后再在表面撒入少量清渣剂，除气精炼主要是除气除氢，由于第一次深度搅拌已经除去大部分夹渣，但内部还有少量铝渣，所以第二次撒入少量清渣剂，对铝渣进行清除。
转炉：当熔体经过精炼处理，并扒出表面浮渣后，待温度合适时，即可将金属熔体输注到静置炉，以便准备铸造。精炼后停留时间不能太长，等待浇铸的时间不能超过0.5小时，超过0.5h需要重新测氢，合格后才能使用；
转炉时要严格控制温度，转炉前要充分搅拌熔体，并准确测量熔体温度，测量电偶应放在熔体深度的中下部进行测量，转炉熔体温度755-765℃。转炉前要检查倒炉流槽的密封状况；转炉过程控制好液面高度，避免铝液外溢。转炉后要及时清理流口、流槽。
停炉：停炉前必须清理熔化室和保温室内所有炉渣，使用清渣剂4包静置20min后进行清渣。对于部分大块结渣，升温到850℃后进行清渣。停炉后要关闭炉门和出料口等易泄漏热量的出口，最好烟道阀门也关闭。在停炉时将炉膛内的铝液液位降到很低的位置，炉膛内形成的固态铝的量较少，这样在停炉冷却过程中，熔沟内的热量散失少，熔沟上部的冷却速度不至于过快。
与原工艺相比，本实施例中铝液在开炉后前期熔炼的铝液浇铸的产品针孔度就。每次开炉前期熔炼的铝液浇铸的产品针孔度就＜2级，开炉全过程熔炼的铝液浇铸的产品都合格。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：
预先在集中熔炼炉处设置用于对燃料燃烧废气进行收集的集气装置，并在集气装置的排气端设置气体净化装置，在点火前启动集气装置和气体净化装置，以对燃料燃烧产生的废气进行净化处理。
其它同实施例1。
上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，其特征在于：包括如下内容：
（1）先点火，设定熔炼炉熔化室温度、铝液保温室温度及放铝水口温度，所述熔炼炉熔化室温度设定为755-800℃，铝液保温室温度设定为750±10℃，放铝水口温度设定为≤740℃；再装料；
（2）熔炼过程中，熔炼炉熔化室及保温室每班次清渣一次，熔化室用清渣剂2-4包静置20min后进行清渣；当保温室熔有一定量铝液后，每隔4-5h进行一次除渣工作；保温室中的铝液尽快经转浇包转入精炼炉中精炼；当炉料化平时，向炉内均匀撒入一层覆盖剂，以全面覆盖熔体，所述覆盖剂用量为2.1-2.5Kg/t，炉料全部化平时，开始进行充分搅拌，以加速熔化，并使局部炉料降温防止局部过热；
（3）取样分析后，根据炉前分析结果，在熔炼炉内按合金成分标准进行成分调整，成分合格后方可出炉；成分调整所加入的添加剂必须保证720℃以上的熔化温度和不小于30分钟的熔化时间；
（4）当熔体经过精炼处理，并扒出表面浮渣后，将金属熔体输注到静置炉，转炉时严格控制温度，转炉前充分搅拌熔体，并准确测量熔体温度，转炉熔体温度为755-765℃；转炉后及时清理流口、流槽；
（5）停炉前必须清理熔化室和保温室内所有炉渣。
2.根据权利要求1所述的一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，其特征在于：内容（1）中在装料前预先做好准备工作：将所有与铝液直接接触的铁质工具清理干净，并上好涂料后预热烘干；检查确保投料装置上各限位开关、料车位置处于原始位置上。
3.根据权利要求1所述的一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，其特征在于：内容（1）中装料操作为：先打开熔化室炉门在熔化室的底部铺上一层铝锭，然后用投料装置进行自动投料；装料时，先装小块或回炉料，铝锭和大块料装在中间，最后装中间合金；熔点易氧化的中间合金装在中下层；所装入的炉料在熔池中均匀分布，防止偏重；投料装车高度低于料车最高位50mm，炉料尽量一次入炉。
4.根据权利要求3所述的一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，其特征在于：所述回炉料不采用铸件披缝、毛刺、铝屑及浇包氧化皮。
5.根据权利要求1所述的一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，其特征在于：内容（3）中取样前应加热取样勺，并保证取样勺干净、无破损；取样时的熔体温度为730-760℃，取样前对熔体进行彻底搅拌，以保证成分均匀；取样时用干净的取样勺在靠近熔池中部及熔体深度的中部取炉前快速分析试样。
6.根据权利要求1所述的一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，其特征在于：内容（3）中成分调整所加入的添加剂为Fe剂、Mn剂、中间合金Al-Si、中间合金Al-Cu中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，其特征在于：铝液在转入转浇包后，撒入清渣剂，深度搅拌，打出渣灰；精炼温度控制在720～740℃后，再在表面撒入少量清渣剂，进行二次除渣。
8.根据权利要求1所述的一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，其特征在于：内容（4）中精炼后停留时间不能太长，等待浇铸的时间不能超过0.5小时，超过0.5h需要重新测氢，合格后才能使用。
9.根据权利要求1所述的一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，其特征在于：内容（1）中，预先在集中熔炼炉处设置用于对燃料燃烧废气进行收集的集气装置，并在集气装置的排气端设置气体净化装置，在点火前启动集气装置和气体净化装置，以对燃料燃烧产生的废气进行净化处理。
10.根据权利要求1所述的一种改善集中熔炼炉开炉工艺的方法，其特征在于：内容（5）中，在停炉前将炉膛内的铝液液位降到很低的位置，炉膛内形成的固态铝的量较少。
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