專利名稱：一種3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法
技術領域：
本發明涉及一種冶煉除氣除渣方法，具體地說是涉及一種3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法。
背景技術：
電解鋁廠在鋁合金板錠生產過程中，由于爐料、電解原鋁夾雜較多，以及鋁液在轉送、熔煉、澆注過程中吸收的氣體使合金液的純度降低，流動性變差，澆注后會使鑄件(鑄錠)產生多種鑄造缺陷，主要表現為板錠內部大塊夾雜、彌散夾雜、皮下氣孔及集中冒口處氣孔，影響了板錠力學和加工工藝性能，以及抗腐蝕性能、氣密性能、陽極氧化性能及外觀質量。在鋁合金扁錠生產中，現有爐內精煉技術主要以人工吹氣為主，使用兩根吹氣管將精煉氣體從爐門直接吹入鋁液中。吹氣時間長，合金元素燒損大，除氣、除渣效果差，勞動強度極大，產品質量低，產品成品率只有60％左右，鑄造缺陷多，扁錠裂紋傾向大，不利于大批量自動化生產。

發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種在鋁合金扁錠澆注前，利用氮氣或氬氣等惰性氣體作為載體吸附精煉，使氫氣泡浮游到鋁液表面以達到除氣、除渣提高鋁合金液純凈度的3104扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法。
本發明3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法通過下述技術方案予以實現本發明3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法包括可傾動式保溫爐、在爐底耐火材料結構上砌筑的13個透氣磚、在爐底設置13個通氣管路構成，所述的透氣除氣除渣精煉方法是通過爐底13個透氣磚下方設置的通氣管路向保溫爐內通入隋性氣體或惰性混合氣體，惰性氣體吸附鋁液中的氧化夾渣、有害氣體及其它雜質后粘附于氣泡表面隨氣泡浮游上升到鋁液表面排氣并用扒渣車將鋁液中的廢渣扒出，其工藝條件為所述的每個透氣磚的透氣量為3-45Nl/min、透氣壓力為3pa，精煉時間為15-40分鐘。
本發明3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法與現有技術相比較有如下有益效果本發明保溫爐爐底部設有用于去除鋁液氣體的13個透氣磚，在完全除氣之后，氫迅速漲起，通過純度為≥99.99％氮氣，其壓力為0.2-0.6Mpa。除了除氣目的，透氣磚還有3個作用1)在去除溫度和合金分層的過程中形成了一定的空間，它們還影響熔池固態顆粒的運動；2)在扒渣時它們被大幅度地驅趕到金屬表面。由透氣磚創造的熔池運動降低了熔化的金屬表面溫度(745℃)，有利地降低殘渣的形成，同時獲得低氫低固態顆粒的鋁合金熔體；3)每爐在鑄造前45分種精煉15分鐘，靜置30分鐘后鑄造生產。為了防止熔體二次吸氫，所以除氣的完成應該盡可能的接近鑄造時。使用透氣技術減輕了員工的勞動強度。原來老式鑄造工藝采用小型瓶裝氣體，人工攪拌吹掃的方式，大大增加了工人的勞動強度，精煉時工人長時間在高溫爐門前工作，惡化了工人的工作環境。而采用爐底精煉后，全部精煉工藝由PLC操作程序全部獨立完成，杜絕了以上的不利因素。使用透氣技術縮短了爐內精煉時間，提高了除氣效率。原老式箱體精煉器對每個爐門都要分別精煉15分鐘，三個爐門要精煉45分鐘，長時間的局部精煉方式造成熔體二次吸氫及燒損。提高了除氣質量，提高了產品質量和產品成品率。而采用爐底分布13個透氣磚的方式，可有利解決人工吹氣不能完全達到氣體分布均勻、易留下爐體內死角部位，吹氣精煉程度完全受人為因素影響，吹氣壓力不易控制，易造成二次雜污染等不利因素的影響，大大提高熔體精煉程度。
本發明的優點為1、提高除氣效率，熔體氫含量降低40％；2、提高爐內精煉效果，熔體渣子含量降低25％；3、設定了合理的透氣溫度(鋁合金熔體溫度745℃)及每個透氣磚的透氣壓力，每個透氣磚的透氣壓力為3Pa。4、合理確定了透氣順序和時間(15min/爐次)。5、提高了鋁合金扁錠產品質量，減少了扁錠鑄造缺陷。6、降低了工人的勞動強度，提高了工人的工作效率。7、降低了扁錠生產成本，提高了經濟效益，扁錠生產成本每t噸降低30元。8、精煉過程更加安全。9、保溫爐內減少精煉時間30-50％，增加了生產力和降低了使用氣體的流量。10、延長了透氣磚的使用壽命。本發明適用于鋁及鋁合金鑄造行業。


本發明3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法有如下附圖圖1為3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉工藝流程圖。
其中1、氬氣貯氣罐；2、氬氣管路；3、氯氣貯氣罐；4、氮氣管路；5、氯氣管路；6、氣體混合柜；7、氣體流量控制柜；8、傾動式保溫爐；9、透氣磚；10、混合氣體管路；11、操作面板；12、制氮機組；13、手動調節閥。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法技術方案作進一步描述。
如圖1所示，本發明3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法包括可傾動式保溫爐8、在爐底耐火材料結構上砌筑的13個透氣磚9、在爐底設置13個通氣管路10構成，所述的透氣除氣除渣精煉方法是通過爐底13個透氣磚9下方設置的通氣管路10向保溫爐8內通入隋性氣體或惰性混合氣體，惰性氣體吸附鋁液中的氧化夾渣、有害氣體及其它雜質后粘附于氣泡表面隨氣泡浮游上升到鋁液表面排氣并用扒渣車將鋁液中的廢渣扒出，其工藝條件為所述的每個透氣磚的透氣量為3-45Nl/min、透氣壓力為3pa，精煉時間為15-40分鐘。
所述的每個透氣磚的生產透氣量為20-45Nl/min。
所述的惰性氣體或惰性混合氣體為氬氣、氯氣、氮氣或其混合氣體中任一種氣體。
所述的通過的氮氣純度為≥99.99％，其壓力為0.2-0.6Mpa，氬氣純度為99.996％。
實施例1。
本發明3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法，包括可傾動式保溫爐8、在爐底耐火材料結構上砌筑的13個透氣磚9、在爐底設置13個通氣管路10構成，所述的13個透氣磚在傾動式保溫爐8爐底的分布如圖1所示，分3排交錯分布；在氣體流量控制柜7的出口處的13個通氣管路10端部分別設置有手動調節閥13；所述的透氣除氣除渣精煉方法是通過爐底13個透氣磚9下方設置的通氣管路10由SIEMENS PLC系統通過氣體流量控制柜7控制向保溫爐8內通入氮氣進行除氣。氮氣吸附鋁液中的氧化夾渣、有害氣體及其它雜質后粘附于氣泡表面隨氣泡浮游上升到鋁液表面排氣并用扒渣車將鋁液中的廢渣扒出，其工藝條件為所述的每個透氣磚的透氣量為3-45Nl/min、透氣壓力為3pa，精煉時間為15-40分鐘。
所述的每個透氣磚的生產透氣量為20-45Nl/min。
所述的惰性氣體或惰性混合氣體為氬氣、氯氣、氮氣或其混合氣體中任一種氣體。
所述的通過的氮氣純度為≥99.99％，其壓力為0.2-0.6Mpa，氬氣純度為99.996％。
使用氣體選擇由于3104合金系高鎂合金，鎂含量達到1.2％以上，而鎂與氮氣反應生成氮化鎂，所以在生產3104系列鋁合金時采用氮氣作為除氣載體，同樣可達到爐內精煉的目的。
氣體流量計算每塊透氣磚的攪拌流量為3-90Nl/min，鑄造車間安裝了50噸可傾動式保溫爐8，在爐底耐火材料結構上安裝13個透氣磚9，則總流量為39-1170Nl/min。多孔透氣磚需要非常小的壓力，為了達到操作流動率，每個長度2.5cm的透氣磚壓力要求為0.1kg/m2。
氣體流量分布保溫爐爐底下有13個透氣磚9，每塊磚的流量可由手動調節閥13選擇開啟或終止工作。正常情況下，13塊透氣磚同時工作，精煉覆蓋面積達到90％以上，可消除精煉死角，達到完全精煉的目標。
氣體流量控制該車間透氣磚有五套精煉工藝方案，如下第一條工藝方案流量3Nl/最小，主要應用于空爐時，透氣磚的吹掃。
第二條工藝方案流量6Nl/最小，應用于生產間隔時爐內透氣磚的吹掃。
第三條工藝方案流量30Nl/最小，應用于30噸爐料精煉。
第四條工藝方案流量45Nl/最小。應用于50噸滿載熔液時的精煉。
一個保溫爐精煉需要的除氣時間取決于很多因素，但一般而言，一個爐子如要達到氫含量在0.12-0.15cc H2/100gm Al范圍內，精煉時間在15-40分鐘內完全可達到排氣降渣的效果。3104系列每爐次產能為36噸左右，精煉時間設定為15-30分鐘，完全達到精煉效果。同時可達到節能的目標。
每爐在鑄造前45分種精煉15分鐘，靜置30分鐘后鑄造生產。為了防止熔體二次吸氫，所以除氣的完成應該盡可能的接近鑄造時。
申請人于在3104鋁合金鑄造生產線試生產的10#保溫爐8爐內精煉情況1、氣體準備99.99％氮氣，99.996％的高純氬氣。
2、氣體總壓力為0.7MPa。透氣磚壓力3Pa。
3、爐內料為3104系列合金，總噸位為36噸。
4、實施技術參數

5、精煉時間從9:02-9:17，用時15分鐘。
6、檢驗精煉效果精煉后除渣1250Kg，除渣量較未經精煉工藝處理的重熔用鋁錠熔爐除渣量提高了25％。測氫含量為0.21mL/100gAl，較未經精煉工藝處理的重熔用鋁錠熔爐氫含量降低了40％。該爐內透氣技術在第二電解廠進行了試驗，每爐料精煉時間減少了30分鐘，精煉次數平均減少了3次，合金燒損平均降低了3％，生產成本每噸降低30元，扁錠產品質量穩定，成品率提高33％，降低了職工的勞動強度。
權利要求
1.一種3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法，包括可傾動式保溫爐(8)、在爐底耐火材料結構上砌筑的13個透氣磚(9)、在爐底設置13個通氣管路(10)構成，其特征在于所述的透氣除氣除渣精煉方法是通過爐底13個透氣磚(9)下方設置的通氣管路(10)向保溫爐(8)內通入隋性氣體或惰性混合氣體，惰性氣體吸附鋁液中的氧化夾渣、有害氣體及其它雜質后粘附于氣泡表面隨氣泡浮游上升到鋁液表面除氣并用扒渣車將鋁液中的廢渣扒出，其工藝條件為所述的每個透氣磚的透氣量為3-45Nl/min、透氣壓力為3pa，精煉時間為15-40分鐘。
2.根據權利要求1所述的3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法，其特征在于所述的13個透氣磚(9)在爐底為3排交錯分布，每個透氣磚的生產透氣量為20-45Nl/min。
3.根據權利要求1所述的3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法，其特征在于所述的惰性氣體或惰性混合氣體為氬氣(用來吹掃透氣磚)、氯氣、氮氣或其混合氣體中任一種氣體。
4.根據權利要求1或3所述的3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法，其特征在于所述的通過的氮氣純度為≥99.99％，其壓力為0.2-0.6Mpa，氬氣純度為99.996％。
全文摘要
本發明涉及一種冶煉排氣除渣方法，具體地說是涉及一種3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法。本發明3104鋁合金扁錠鑄造爐內透氣除氣除渣精煉方法包括可傾動式保溫爐、在爐底耐火材料結構上砌筑的13個透氣磚、在爐底設置13個通氣管路構成，所述的透氣除氣除渣精煉方法是通過爐底13個透氣磚下方設置的通氣管路向保溫爐內通入隋性氣體或惰性混合氣體，惰性氣體吸附鋁液中的雜質后隨氣泡浮游上升到鋁液表面排氣得本發明精煉產品。本發明的優點為提高了除氣除渣效率，提高了爐內精煉效果，提高了鋁合金扁錠產品質量，減少了扁錠鑄造缺陷，降低了扁錠生產成本，增加了生產力和降低了使用氣體的流量。本發明適用于鋁及鋁合金鑄造行業。
文檔編號B22D11/11GK101037733SQ20071004898
公開日2007年9月19日 申請日期2007年4月25日 優先權日2007年4月25日
發明者郭峰, 孫繼陶, 張新奎, 龔海軍, 董江, 劉興安 申請人:中國鋁業股份有限公司