[发明专利]一种铝合金精炼装置及其精炼方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属冶炼设备技术领域，涉及一种铝合金熔体精炼净化装置，更具体地说，本发明涉及一种用于铝合金熔体精炼净化处理的装置和该精炼装置所采用的精炼方法。 

背景技术

铝合金熔体中的非金属夹杂物，既有原材料带入的，也有熔炼过程中金属与炉气或其它物质相互作用生成的化合物。同时，铝合金在加热和熔炼过程中有吸气性，会吸收H2。 

氧化物等非金属夹杂物的存在会破坏金属基体的连续性，降低铝合金的塑性、韧性和耐蚀性，使金属的工艺性能和表面质量更差。溶解于铝合金中的氢会使铸锭产生气孔、疏松，进而使加工产品起泡及分层，甚至使产品产生氢脆。因此，对铝合金熔体进行净化处理，降低金属熔体中非金属夹杂物和去除溶解于铝熔体中的气体，特别是氢，获得高纯洁度的铝合金熔体，为铸造出高品质的铸锭创造条件，是铝合金熔炼的一个重要目的，也是生产高纯航空航天铝合金材料的关键步骤。 

生产高纯航空航天铝合金用铸锭时需要采用炉内精炼和在线处理的联合净化工艺，而炉内精炼是铝合金熔体净化的重要环节，目前普遍采用的炉内精炼方法主要有熔剂喷射精炼、炉底透气砖吹气精炼和炉顶吹气精炼。 

熔剂喷射精炼是将主要成分为氯盐、氟盐等的粉状精炼剂装入喷粉罐，喷粉罐的进气口与氮气罐联接，出气口与精炼管联接，精炼时将精炼管从炉门插入炉内铝液中，打开氮气瓶的气阀，操作手将精炼管在炉内来回移动进行精炼。 

炉底透气砖精炼法是在炉底设置透气砖，同时在炉底设置相应的工艺气体管路，通过透气砖下方设置的通气管路向炉内通入精炼气体对熔体进行净化。 

专利CN202246798U一种新型铝液精炼保温炉公开了一种应用炉顶精炼方法的铝液精炼保温炉，该精炼方法是将石墨转子从炉顶伸入到炉内铝液中，通过转子把氮气通入铝熔体中实现除气和除渣净化处理。 

现有的铝合金炉内精炼装置及其精炼方法存在以下问题： 

熔剂喷射精炼设备及其方法存在以下缺陷：(1)在精炼时炉门必须打开，操作者移动精炼管，暴露在高温辐射下，工作环境恶劣，劳动强度大；(2)由于精炼过程中炉门是打开的，精炼过程中产生的含Cl或F等有害气体从炉门排出，恶化工作环境；(3)由于精炼过程中炉门始终处于开启状态，热量会散失，造成炉子热效率低，浪费能源；(4)因为是人工操作，因此该精炼装置不适用于大型炉子，否则不但劳动强度大，并且精炼效果差。 

炉底透气砖精炼主要缺点：(1)透气砖易堵塞，维护更换困难；(2)由于透气砖的更换维护时，其周围耐火材料的磨损会导致过早更换炉子内衬材料，炉子内衬寿命缩短；(3)铝液可能从透气砖与炉 衬材料的结合处渗漏，引发设备事故。 

炉顶吹气精炼的主要缺点：(1)精炼器(转轴及石墨转子)须从炉顶伸入接近炉底，精炼管太长易于断裂，因此受转轴材料及长度限制，炉顶吹气精炼不适用于大型炉子；(2)由于炉顶是炉子的热量聚集区，对炉顶精炼装置安装孔的密封性要求很高，否则热量易损失，造成炉内温差大；(3)精炼装置维护更换困难。 

发明内容

本发明的发明目的是：针对上述技术问题，提供一种铝合金炉内精炼装置及其精炼方法。本发明采用自动控制，同时精炼时不需要开启保温炉炉门，确保减少劳动强度，同时减少炉门开启时不必要热量损失。本发明提供一种炉内精炼方法，精炼效果更好，不添加精炼熔剂，炉内除氢效率可达50％以上，合金成分更均匀，铝合金熔体更纯洁。 

本发明技术方案为：一种铝合金精炼装置，包括用于精炼的保温炉及安装在其炉底外部的电磁搅拌器，所述保温炉侧壁开设有若干精炼孔，通过精炼孔设置若干可斜向插入的精炼管，所述精炼管出气端安装在保温炉侧壁上的导向支架上，精炼管进气端固定连接于导向支架上的驱动气缸，所述精炼管通过软管连接气体调节控制柜，所述气体调节控制柜包括调节控制单元及与调节控制单元连接的若干进气管和出气管，所述调节控制单元对通过进气管输入的气体进行调节，所述出气管连接到所述软管。 

相比现有技术，本发明应用保温炉侧壁开设用于精炼的精炼孔， 利用精炼管穿过精炼孔并伸入保温炉内，插入铝合金熔体中。精炼时，通过气体调节控制柜精确调节所需精炼气体的流量、氯气和氩气的比例，以达到在最佳的精炼效果。本发明通过在保温炉侧壁安装精炼管，第一，精炼时不需要打开保温炉炉门，保证精炼过程保温炉密闭，避免含Cl或F等有害气体从炉门排出；第二，避免炉底透气砖精炼中透气砖维护更换困难、铝液可能从透气砖与炉衬材料的结合处发生渗漏等不足；第三，避免炉顶吹气精炼中精炼管太长易于断裂不适用于大型炉子的不足。