[发明专利]一种弥散型透气砖及底吹惰性气体净化铝合金熔体方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金熔体净化领域，尤其涉及到一种在铝熔炼炉炉床用透气砖，以及从透气砖底部吹入惰性气体净化铝合金熔体的方法。

技术背景

中国原铝产量位居世界第一位，铝合金熔炼技术也朝着高效无污染的领域研究和发展。当前在中国乃至世界铝合金精炼技术，还处于二十世纪上半叶铝熔炼技术的完善和细节调整，基本状况是：原铝在反射炉内熔化，投入所需配制成合金成份的金属或中间合金元素；近年来为了提高熔化率、节约能源的合金化处理技术，发展了电磁搅拌，不足是铝液暴露在空气(炉气)中氧化加剧，烧损大，造渣多。再说大电流强磁场多少对周围人体存在危害，同时由于投资大，运行成本高，而难于推广应用。再者，铝是活泼元素，在熔化过程中Al+H₂O→Al₂O₃+[H]形成夹杂一气，污染了金属熔体的纯净度，严重影响金属制品的机械性能和使用性能。现行采用的是盐类熔剂对铝熔体进行净化变质处理，来减少金属熔体的遗传性。在熔炉内基本采用氯盐、氟盐熔剂处理，形式上有用预制的块状，粉状；有直接投入、撒入、喷入铝熔体中，同熔体中的非金属夹杂物质反应和氢分压吸附，脱附，来净化金属熔体。但是由于外来盐类熔剂的加入，给金属熔体带入碱金属或碱土金属元素，又引入5‰以下的水量Al+H₂O→Al₂O₃+[H]，又造成污染铝液，也就是熔剂处理存在着很大的局限性，这也是近年来发展炉外在线净化的原因。再者，熔剂处理某种程度增加铝氧化，同时盐类反应造成大量污染环境的有害白色烟气和大量含Cl、F废弃炉渣。其对作物，树木，人类生活美好环境具有很大的毁灭性。因此研究无污染源精炼铝合金具有重大的意义。

随着不粘铝高性能耐火材料的研究深入和发展，类似钢精炼技术的无污染源的铝精炼过程成为可行，作为发展中国家的世界第一产铝大国，研究开发无污染源精炼技术势在必行。透气砖系统在钢铁行业应用已成熟，现在他们大多采用直缝式生产透气砖，但因其在铝液中存在耐侵蚀和渗透问题未能应用。国内外透气砖在铝熔炼应用研究也刚刚开展，其成份多以AL203为主，均未能解决粘铝及铝液渗透问题。

本发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供不粘铝、不渗铝只透气的特种高强耐火材料弥散微孔透气砖，制造炉底床，及不需人工搅拌、电磁搅拌，不用盐类熔剂等具有污染源的精炼方式。

本发明是通过如下方式实现的：用SiN烧结SiC的弥散微孔透气砖，设计在铝熔炼炉炉床。通过PLC控制从透气砖底部吹入惰性气体，控制吹入惰性气体压力和流量，形成沸腾脉冲变化，实现搅拌及脉冲形成弥散小气泡浮选除气实现熔铝净化之目的。

采用从透气砖底部吹入惰性气体形成脉冲流传热传质，增加炉内惰性气氛，减少烧损，提高熔化率，进行合金化，净化变质过程，实现了无废气排放，无污染环境的炉渣，是一项低成本，可操作的、环保的、高效的铝合金精炼新技术。

本发明可实现：无污染环境的废气，炉渣量比现行降低30％以上；节约能源，降低综合燃料＞1％，提高熔化率＞18％；金属铝损耗比现行下降50％，铝熔体中H含量下降＞30％。

附图说明

图1本发明熔铝吹气搅拌及净化原理示意图；

本发明具体实施方式

现结合附图详述本发明具体实施方式：我们研究用SiN烧结SiC的弥散微孔透气砖，设计在铝熔炼炉炉床，其制备方法如下：

A采用SiC+制孔剂+添加剂+粘结剂，经混练压制成坏料；

B经干燥焙烧发泡成型；

C在高温1400-1500℃氮化炉内，经6小时以上烧结成SiN-SiC透气砖。

这种透气砖是一种高温耐火材料，该材质耐高温＞1700℃，荷重软化温度＞1450℃，耐压强度(1100℃×3h)＞90Mpa，热震稳定(1100℃水冷)＞25次，更为重要的是气体可弥散透过，孔隙度＞30％，同时该耐火材质与铝液不浸润，界面角大，再加上三维弥散状微孔直径微细，只透气不渗铝的特种材料。