[发明专利]一种用于熔炼炉炉底通气搅拌的透气塞及金属熔炼炉

说明书

本发明涉及一种用于熔炼炉炉底通气搅拌的透气塞，安装于熔炼炉的炉体底部，其包括：由耐高温材料制成且内部具有透气孔的透气芯；该透气芯的下端面设有凹槽，该凹槽内设有插孔。该耐高温无缝管的一端设有第一端扩盘，该耐高温无缝管的端部插设于该透气芯的插孔，并使该第一扩盘位于该凹槽内。该第一耐火浇注料固化结构体为充填于该凹槽内的高强耐火浇注料固化形成。该第二耐火浇注料固化结构体为包覆于该透气芯、第一耐火浇注料固化结构体及该耐高温无缝管外表面的高强耐火浇注料固化形成。本发明还涉及包含前述透气塞的金属熔炼炉。透气塞具有多重防透气芯脱出和多重密封结构、能够加固透气芯与耐高温无缝管的固定，提高炉体整体的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种金属熔炼技术领域，尤其是一种用于熔炼炉炉底通气搅拌的透气塞及包含该透气塞的熔炼炉。

背景技术

铝合金铸锭和制品生产过程的合金液需要精炼。传统的精炼工艺是在金属锭等放置到金属熔炼炉内，通过加热使金属熔成液态，然后向熔融态金属液中配合金成分、并加入氯盐和氟盐等精炼剂，使氯盐和氟盐等精炼与合金液发生反应，获得无氢气泡，利用这些小气泡和精炼剂在上浮过程中吸附氢气及氧化夹杂物，并夹带到合金液面而实现除气和去渣的目的。

现有铝合金精炼净化处理工艺包括如下操作：①投料，向炉体内投入铝锭或电解铝液→②升温融化，并投入覆盖剂→③开闭炉门，搅拌，第一次耙渣，取样分析物料元素含量→④开闭炉门，配合金成分(加金属或添加剂)→⑤开闭炉门，搅拌取样分析→⑥炉门保持开启状，喷粉状精炼剂≥30min→⑦撒入打渣熔剂，第二次耙渣(≥10min)→⑧撒入覆盖剂保护后，关闭炉门静置保温＞20min净化。

归纳起来，现有铝合金熔炼工艺存在如下问题：(1)在整个精炼过程中，开闭炉门次数比较多，熔体热量扩撒大，温降大，故需经常多次开火加热升温，静置保温时间往往需要超过30min，故能耗非常大。(2)多次开启炉门(整个工艺中炉门打开的时间至少1h以上)还会增大熔体与外界空气接触的几率，造成空气中的水汽等所含H、O元素的物质进入铝熔体内，使氢含量、氧化膜等指标都偏高。(3)铝熔体精炼过程中精炼剂的加入会带来更多渣量，精炼剂用量直接决定了第二次耙渣的量的多少，增加除渣成本。(4)除前述问题之外，在精炼剂净化操作过程中，往往会伴随大量的含氯、含氟的有毒气体/粉尘排放，给企业配套的环保设施带来很大的负担，不仅运行费用高，还容易腐蚀环保配套设备设施等；同时还会产生含氯、氟的大量铝渣，对铝渣回收残留金属铝后，还会产生含氟固态物排放，给周边环境带来严重污染。(5)此外，在铝合金熔体精炼过程中，铝液与合金成分的均匀性会直接影响将来金属铸件的质量。而在熔炼炉中，均匀性会受到重力场效应、温度场效应、金属遗传性等方面的影响，导致金属合金铸件的质量难以提高，然而现有的铝合金熔炼工艺中，搅拌是个间歇的过程，因此很难保证铝熔液的均匀性。

鉴于上述原因，通气精炼工艺逐渐因其低能耗、同时实现搅拌和高精炼效率、出炉金属液氢和氧夹杂物含量低、产渣量少、无废气/粉尘/含氟固态物排放等问题，逐渐受到相关企业的重视。通气精炼工艺，即通过向金属熔体内通入包括氩气、氮气等气体，这些气体不与合金液反应，并上浮过程中一方面吸附氧化夹杂物，另一面方面会加大气泡与合金液接触面间的压力差，将溶于合金液内氢吸附气泡内。当吸附了夹杂物和/或氢的气泡浮出液面被排除后，可以达到去气和除渣的目的。

但是，现有的金属熔炼炉，包括电阻炉、感应电炉、燃气/液化气反射炉等，大都由规律的、平整的刚玉质或高铝材质的耐高温、耐磨、防渗耐火材料做炉壁，由炉壁限定出容腔，且炉壁带有可闭合的炉门，通过炉门加合金成分、精炼剂和耙渣等操作，并未针对通气精炼工艺对熔炼炉炉体的结构进行相应开发和改进，导致通气精炼工艺的应用受到限制；此外，现有的金属熔炼炉在使用过程中，熔液容易在炉体底部、炉体内壁结渣。

发明内容