[发明专利]铝熔体净化除气精炼系统

说明书

技术领域

本发明涉及铝熔铸技术领域，尤其是指一种铝熔体净化除气精炼系统。

背景技术

为了获得良好的铝熔体质量，生产出优质的铝加工产品，铝熔炼过程中需将熔体内的碱性杂质（氢、渣或碱金属）提炼出来。目前，该领域中最直接的技术，就是将惰性气体源注入铝液底部，通过搅拌与铝液混合接触精炼，在惰性气体上浮过程中，将这些有害杂质去除。

传统的在线除氢设备，例如美国SNIF、法国Alpur、美国Pyrotek等主要除氢在线处理装置，目前广泛应用在铝熔体的各个领域中，其工艺特征是：在一个封闭储存铝液的箱体顶端插入一至两根石墨制的转子；转子在外接传动装置的带动下快速旋转，转子下端的叶轮插入铝液并在铝液中高速旋转搅拌；箱体外置的惰性气源中的惰性气体通过插入铝液的石墨转子的空心管道从转子叶轮的输出点输入箱体内的铝液中，形成惰性气泡；高速旋转的叶轮把输出的惰性气泡搅碎，以期达到惰性气泡最大化的接触铝液中的有害杂质，获得最佳的除氢效果。

但在实际操作中，惰性气泡由于热膨胀的原因，无法与铝液中有害杂质饱和接触，会产生除氢盲点，比如在金属处理量10吨/小时（即10T/H）时，除氢效果只能达到50%（即0.14ml/100g），因此传统的在线除氢设备存在着下列无法避免的工艺缺陷：A、箱体结构的箱盖与箱体无法有效密封。在长期高温条件下任何可移动物体都不可能用辅助手段来保持其有效的密封，同时箱体的空气渗入会造成铝液表面氧化物重新生成，在石墨转子的高速旋转时产生涡流使这些渣层重新带入铝液中，形成了铝液二次污染；B、石墨转子露出液面部分会产生氧化，大大降低了石墨转子的使用寿命；C、在生产置换不同牌号合金种类时须将除气箱内残留的铝液放空，直接造成了金属量的损耗；D、石墨转子的结构方式不能将惰性气泡与铝液中的氢、渣和碱金属进行充分有效的接触，达不到理想的除氢效果。

为了解决上述缺陷，铝熔体的在线除氢处理装置需要进行全新设计：石墨转子、流槽均采用下置结构设置在箱体的底层，惰性气体的输出系统连接在转子与定子之间，使整个转子均在铝液内部工作，不会造成氧化磨损，大大延长了转子使用寿命；箱体采用密封的真空结构，在完全真空状态下对铝液进行精炼净化，杜绝外界空气进入除气箱内，而造成铝液的二次污染，确保其在高温条件下长期工作的稳定性；设置真空发生器，用真空负压来控制铝液的流入或流出的金属量，而不是传统方式的那种利用流槽进出口落差自流式的金属补给量方式。

由于铝熔体的在线除氢处理装置采用全新设计后，生产前对箱体的烘炉加热、生产过程中对进出口流槽内铝液输入或输出的液面检测、箱内的液面控制、对真空发生器真空度的控制、惰性气体输入量的控制、石墨转子的转速控制、铸造完成后对箱内储存的铝液温度补充的加热控制等关键工艺流程，都需要全自动的精准的控制。比如在铝液的输入输出的过程中，用真空负压来控制铝液的流入或流出的金属量，控制不当即会造成真空负压失控，导致铝液溢出流槽的安全隐患的严重后果；惰性气体的供气是在定子与转子的结合部中进行的，由于受到铝液静压力的影响，惰性气体必须要保持在设定压力中或随着箱体内金属液面上升的静压力的变化而自动改变其设定压力），从而防止铝液从这个两个结合部中倒流，以免造成整个惰性气体系统瘫痪。但目前，还不具备任何控制系统能全面覆盖铝熔铸的上述操作过程，实现铝熔铸在线除气的全自动化控制。

发明内容

为了解决传统在线除氢设备除氢效果差而改进的除氢设备缺少自动控制系统的问题，本发明提出了一种铝熔体净化除气精炼系统，在改进的在线除氢设备上加装自动控制系统，实现铝熔铸在线除气的全自动化控制，有效提高除氢效率。

本发明所采用的技术方案是：一种铝熔体净化除气精炼系统，包括用于储存铝液的箱体、与箱体连接的压缩空气源、设于箱体底部的电机、设于箱体内下层的转子和流槽、与转子连接的惰性气体源，电机与转子连接，还包括控制系统，所述的控制系统包括主控单元、预加热控制单元、气体检测单元、流槽液位检测单元、箱体内熔液检测单元和真空负压控制单元，所述的电机、预加热控制单元、气体检测单元、流槽液位检测单元、箱体内熔液检测单元、真空负压控制单元分别与主控单元连接，所述的预加热控制单元用于熔铸前对箱体的加热控制，所述的气体检测单元包括压缩空气检测子单元和惰性气体检测子单元，气体检测单元用于实时检测由压缩空气源供应的压缩空气、由惰性气体源供应的惰性气体的压力值和/或流量值，所述的流槽液位检测单元用于检测流槽内熔液液面值，所述的箱体内熔液检测单元用于检测箱体内熔液液面和流量，所述的真空负压控制单元用于对箱体内的真空负压控制。