专利名称：一种3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法
技术领域：
本发明涉及一种冶炼除气除渣方法，具体地说是涉及一种3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法。
背景技术：
电解铝厂在铝合金板锭生产过程中，由于炉料、电解原铝夹杂较多，以及铝液在转送、熔炼、浇注过程中吸收的气体使合金液的纯度降低，流动性变差，浇注后会使铸件(铸锭)产生多种铸造缺陷，主要表现为板锭内部大块夹杂、弥散夹杂、皮下气孔及集中冒口处气孔，影响了板锭力学和加工工艺性能，以及抗腐蚀性能、气密性能、阳极氧化性能及外观质量。在铝合金扁锭生产中，现有炉内精炼技术主要以人工吹气为主，使用两根吹气管将精炼气体从炉门直接吹入铝液中。吹气时间长，合金元素烧损大，除气、除渣效果差，劳动强度极大，产品质量低，产品成品率只有60％左右，铸造缺陷多，扁锭裂纹倾向大，不利于大批量自动化生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种在铝合金扁锭浇注前，利用氮气或氩气等惰性气体作为载体吸附精炼，使氢气泡浮游到铝液表面以达到除气、除渣提高铝合金液纯净度的3104扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法。
本发明3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法通过下述技术方案予以实现本发明3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法包括可倾动式保温炉、在炉底耐火材料结构上砌筑的13个透气砖、在炉底设置13个通气管路构成，所述的透气除气除渣精炼方法是通过炉底13个透气砖下方设置的通气管路向保温炉内通入隋性气体或惰性混合气体，惰性气体吸附铝液中的氧化夹渣、有害气体及其它杂质后粘附于气泡表面随气泡浮游上升到铝液表面排气并用扒渣车将铝液中的废渣扒出，其工艺条件为所述的每个透气砖的透气量为3-45Nl/min、透气压力为3pa，精炼时间为15-40分钟。
本发明3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法与现有技术相比较有如下有益效果本发明保温炉炉底部设有用于去除铝液气体的13个透气砖，在完全除气之后，氢迅速涨起，通过纯度为≥99.99％氮气，其压力为0.2-0.6Mpa。除了除气目的，透气砖还有3个作用1)在去除温度和合金分层的过程中形成了一定的空间，它们还影响熔池固态颗粒的运动；2)在扒渣时它们被大幅度地驱赶到金属表面。由透气砖创造的熔池运动降低了熔化的金属表面温度(745℃)，有利地降低残渣的形成，同时获得低氢低固态颗粒的铝合金熔体；3)每炉在铸造前45分种精炼15分钟，静置30分钟后铸造生产。为了防止熔体二次吸氢，所以除气的完成应该尽可能的接近铸造时。使用透气技术减轻了员工的劳动强度。原来老式铸造工艺采用小型瓶装气体，人工搅拌吹扫的方式，大大增加了工人的劳动强度，精炼时工人长时间在高温炉门前工作，恶化了工人的工作环境。而采用炉底精炼后，全部精炼工艺由PLC操作程序全部独立完成，杜绝了以上的不利因素。使用透气技术缩短了炉内精炼时间，提高了除气效率。原老式箱体精炼器对每个炉门都要分别精炼15分钟，三个炉门要精炼45分钟，长时间的局部精炼方式造成熔体二次吸氢及烧损。提高了除气质量，提高了产品质量和产品成品率。而采用炉底分布13个透气砖的方式，可有利解决人工吹气不能完全达到气体分布均匀、易留下炉体内死角部位，吹气精炼程度完全受人为因素影响，吹气压力不易控制，易造成二次杂污染等不利因素的影响，大大提高熔体精炼程度。
本发明的优点为1、提高除气效率，熔体氢含量降低40％；2、提高炉内精炼效果，熔体渣子含量降低25％；3、设定了合理的透气温度(铝合金熔体温度745℃)及每个透气砖的透气压力，每个透气砖的透气压力为3Pa。4、合理确定了透气顺序和时间(15min/炉次)。5、提高了铝合金扁锭产品质量，减少了扁锭铸造缺陷。6、降低了工人的劳动强度，提高了工人的工作效率。7、降低了扁锭生产成本，提高了经济效益，扁锭生产成本每t吨降低30元。8、精炼过程更加安全。9、保温炉内减少精炼时间30-50％，增加了生产力和降低了使用气体的流量。10、延长了透气砖的使用寿命。本发明适用于铝及铝合金铸造行业。
本发明3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法有如下附图图1为3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼工艺流程图。
其中1、氩气贮气罐；2、氩气管路；3、氯气贮气罐；4、氮气管路；5、氯气管路；6、气体混合柜；7、气体流量控制柜；8、倾动式保温炉；9、透气砖；10、混合气体管路；11、操作面板；12、制氮机组；13、手动调节阀。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法技术方案作进一步描述。
如图1所示，本发明3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法包括可倾动式保温炉8、在炉底耐火材料结构上砌筑的13个透气砖9、在炉底设置13个通气管路10构成，所述的透气除气除渣精炼方法是通过炉底13个透气砖9下方设置的通气管路10向保温炉8内通入隋性气体或惰性混合气体，惰性气体吸附铝液中的氧化夹渣、有害气体及其它杂质后粘附于气泡表面随气泡浮游上升到铝液表面排气并用扒渣车将铝液中的废渣扒出，其工艺条件为所述的每个透气砖的透气量为3-45Nl/min、透气压力为3pa，精炼时间为15-40分钟。
所述的每个透气砖的生产透气量为20-45Nl/min。
所述的惰性气体或惰性混合气体为氩气、氯气、氮气或其混合气体中任一种气体。
所述的通过的氮气纯度为≥99.99％，其压力为0.2-0.6Mpa，氩气纯度为99.996％。
实施例1。
本发明3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法，包括可倾动式保温炉8、在炉底耐火材料结构上砌筑的13个透气砖9、在炉底设置13个通气管路10构成，所述的13个透气砖在倾动式保温炉8炉底的分布如图1所示，分3排交错分布；在气体流量控制柜7的出口处的13个通气管路10端部分别设置有手动调节阀13；所述的透气除气除渣精炼方法是通过炉底13个透气砖9下方设置的通气管路10由SIEMENS PLC系统通过气体流量控制柜7控制向保温炉8内通入氮气进行除气。氮气吸附铝液中的氧化夹渣、有害气体及其它杂质后粘附于气泡表面随气泡浮游上升到铝液表面排气并用扒渣车将铝液中的废渣扒出，其工艺条件为所述的每个透气砖的透气量为3-45Nl/min、透气压力为3pa，精炼时间为15-40分钟。
所述的每个透气砖的生产透气量为20-45Nl/min。
所述的惰性气体或惰性混合气体为氩气、氯气、氮气或其混合气体中任一种气体。
所述的通过的氮气纯度为≥99.99％，其压力为0.2-0.6Mpa，氩气纯度为99.996％。
使用气体选择由于3104合金系高镁合金，镁含量达到1.2％以上，而镁与氮气反应生成氮化镁，所以在生产3104系列铝合金时采用氮气作为除气载体，同样可达到炉内精炼的目的。
气体流量计算每块透气砖的搅拌流量为3-90Nl/min，铸造车间安装了50吨可倾动式保温炉8，在炉底耐火材料结构上安装13个透气砖9，则总流量为39-1170Nl/min。多孔透气砖需要非常小的压力，为了达到操作流动率，每个长度2.5cm的透气砖压力要求为0.1kg/m2。
气体流量分布保温炉炉底下有13个透气砖9，每块砖的流量可由手动调节阀13选择开启或终止工作。正常情况下，13块透气砖同时工作，精炼覆盖面积达到90％以上，可消除精炼死角，达到完全精炼的目标。
气体流量控制该车间透气砖有五套精炼工艺方案，如下第一条工艺方案流量3Nl/最小，主要应用于空炉时，透气砖的吹扫。
第二条工艺方案流量6Nl/最小，应用于生产间隔时炉内透气砖的吹扫。
第三条工艺方案流量30Nl/最小，应用于30吨炉料精炼。
第四条工艺方案流量45Nl/最小。应用于50吨满载熔液时的精炼。
一个保温炉精炼需要的除气时间取决于很多因素，但一般而言，一个炉子如要达到氢含量在0.12-0.15cc H2/100gm Al范围内，精炼时间在15-40分钟内完全可达到排气降渣的效果。3104系列每炉次产能为36吨左右，精炼时间设定为15-30分钟，完全达到精炼效果。同时可达到节能的目标。
每炉在铸造前45分种精炼15分钟，静置30分钟后铸造生产。为了防止熔体二次吸氢，所以除气的完成应该尽可能的接近铸造时。
申请人于在3104铝合金铸造生产线试生产的10#保温炉8炉内精炼情况1、气体准备99.99％氮气，99.996％的高纯氩气。
2、气体总压力为0.7MPa。透气砖压力3Pa。
3、炉内料为3104系列合金，总吨位为36吨。
4、实施技术参数
5、精炼时间从9:02-9:17，用时15分钟。
6、检验精炼效果精炼后除渣1250Kg，除渣量较未经精炼工艺处理的重熔用铝锭熔炉除渣量提高了25％。测氢含量为0.21mL/100gAl，较未经精炼工艺处理的重熔用铝锭熔炉氢含量降低了40％。该炉内透气技术在第二电解厂进行了试验，每炉料精炼时间减少了30分钟，精炼次数平均减少了3次，合金烧损平均降低了3％，生产成本每吨降低30元，扁锭产品质量稳定，成品率提高33％，降低了职工的劳动强度。
权利要求
1.一种3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法，包括可倾动式保温炉(8)、在炉底耐火材料结构上砌筑的13个透气砖(9)、在炉底设置13个通气管路(10)构成，其特征在于所述的透气除气除渣精炼方法是通过炉底13个透气砖(9)下方设置的通气管路(10)向保温炉(8)内通入隋性气体或惰性混合气体，惰性气体吸附铝液中的氧化夹渣、有害气体及其它杂质后粘附于气泡表面随气泡浮游上升到铝液表面除气并用扒渣车将铝液中的废渣扒出，其工艺条件为所述的每个透气砖的透气量为3-45Nl/min、透气压力为3pa，精炼时间为15-40分钟。
2.根据权利要求1所述的3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法，其特征在于所述的13个透气砖(9)在炉底为3排交错分布，每个透气砖的生产透气量为20-45Nl/min。
3.根据权利要求1所述的3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法，其特征在于所述的惰性气体或惰性混合气体为氩气(用来吹扫透气砖)、氯气、氮气或其混合气体中任一种气体。
4.根据权利要求1或3所述的3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法，其特征在于所述的通过的氮气纯度为≥99.99％，其压力为0.2-0.6Mpa，氩气纯度为99.996％。
全文摘要
本发明涉及一种冶炼排气除渣方法，具体地说是涉及一种3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法。本发明3104铝合金扁锭铸造炉内透气除气除渣精炼方法包括可倾动式保温炉、在炉底耐火材料结构上砌筑的13个透气砖、在炉底设置13个通气管路构成，所述的透气除气除渣精炼方法是通过炉底13个透气砖下方设置的通气管路向保温炉内通入隋性气体或惰性混合气体，惰性气体吸附铝液中的杂质后随气泡浮游上升到铝液表面排气得本发明精炼产品。本发明的优点为提高了除气除渣效率，提高了炉内精炼效果，提高了铝合金扁锭产品质量，减少了扁锭铸造缺陷，降低了扁锭生产成本，增加了生产力和降低了使用气体的流量。本发明适用于铝及铝合金铸造行业。
文档编号B22D11/11GK101037733SQ20071004898
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者郭峰, 孙继陶, 张新奎, 龚海军, 董江, 刘兴安 申请人:中国铝业股份有限公司