专利名称：铝熔体除氢装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铝熔体除氢装置，特别是一种金属冶炼技术领域中的用通入混合气 体的方式降低铝熔体中氢含量的净化装置。
背景技术：
熔体净化是保证铝合金材料冶金质量的关键技术。在影响熔体纯净度的因素中，存在于 熔体中的气体将会导致成型后的铝材中存在针孔、气孔等缺陷，这对于高质量的铝材是致命 的，它不但破坏了铝材的内部连续性，减小了有效截面积而且是裂纹源。所以，除气在生产 高质量的铝材中占有举足轻重的地位。氢是唯一能大量溶解于铝熔体中的气体，主要来源于 铝液与水汽的反应，因此一般认为对铝熔体的除气就是指除氢。大多数铝液除氢净化技术都是建立在气泡浮游理论的基础上发展起来的。气泡浮游法是 通过在铝熔体中吹入大量的气泡，利用氢在铝熔体和气泡中的分压差使铝熔体中的氢不断扩 散进入气泡，并随之上浮至熔体表面而逸出，从而达到除氢的目的。用于净化铝液的气体可以分为两类惰性气体(如氮气、氩)和活性气体(如氯气、四 氯化碳、氟利昂、六氟化硫等)。氮气是最常用的净化气体，氩气因成本略高较少使用。使 用惰性气体精炼的最大缺点是除氢效率不高，而且难以生成干浮渣，渣液不易分离。而氯气 作为化学活性气体易和铝及铝液中的氢发生剧烈的化学反应，反应生成物A1C13和HC1都是气 态，不溶于铝液，和未参加反应的氯气一样都能起到浮游精炼作用，其除气效果要远优于惰 性气体，此外氯气精炼还能很好地除去铝熔体中不需要的碱金属和碱土金属。但氯气是一种 危险性较大的气体，对人体健康和环境有害，对设备腐蚀性也大。因此，工业上通常采用氮 气混合一定数量的氯气进行精炼，可取得与单独使用氯气相近的除气效果。此外，还可以使 用危险性小的四氯化碳、六氟化硫等氟氯化物来代替氯气与氮气混合，以进一步减小对人体 和环境的危害。根据气体导入方式的不同，铝熔体除气装置可以分为单管式、多孔吹头式、固定喷头式 和旋转喷头式。其中，旋转喷头因具备破碎气泡和促进气泡弥散分布等有利于除气动力学的 特性，是目前最有效的除氢方式，在各种在线除气装置中得到广泛应用。但此类旋转除气装 置在结构和设计上存在的问题是动力旋转装置(石墨转子和连杆等)使用寿命短，维修成 本高；气体流量大，转子转速高，导致除气箱内液面波动严重，破坏了铝液表面的氧化膜保 护层，造成严重的氧化夹渣和表面吸气。因此，近年来通过底部透气砖进行吹气在工业上也 得到了应用。由于透气砖具有大量弥散分布的微孔，吹气时产生的小气泡可从熔体底部平稳 地上浮至表面，因此铝液表面相对平静。经对现有技术的文献检索发现，申请号为200510026593.X的中国发明专利，公开了一种 顶底复吹式的铝熔体除气净化方法，即在除气箱上部采用旋转喷吹方式将惰性气体N2吹入铝 熔体中，同时通过除气箱底部安装的透气砖将惰性气体N2从底部吹入熔体，以保证熔池中气体的均匀分布，提高气体利用效率，降低顶部气体进入量，减少液面波动。处理后熔体气含 量可达O. 12-0.08ml/100gAl，金属气耗比为O. 31-0. 46 L/kg。但由于使用惰性气体&，除气 效率受到限制，还不能做到完全取消旋转喷吹装置，因此无法避免旋转除气装置在结构和设 计上的缺陷。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种铝熔体混合气体除氢装置， 使其在达到高效去除铝熔体中气体的同时，避免旋转除气装置在结构和设计上的缺陷，降低 设备维护成本和气体流量，减少液面波动带来的氧化与吸气问题。本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的本实用新型包括供气系统、除气箱和尾气采集处理系统三部分，其特征是供气系统包 括两个供气支路，第一供气支路由用管路顺序连接的惰性气体气瓶、减压阀一、压力表一、 设有按键开关一的电磁阀一、流量计一、止回阀一构成，第二供气支路由用管路顺序连接的 活性气体气瓶、减压阀二、压力表二、设有按键开关二的电磁阀二、、流量计二、止回阀二 构成，两个供气支路分别与一个不锈钢三通的接口连接；除气箱是由耐火材料浇注的容纳待 处理铝液的箱体，在其底部放置有透气砖，供气系统通过不锈钢三通用管路与除气箱的透气 砖底部连接；尾气采集处理系统的集气罩置于除气箱上方。为防止生产环境下活性气体的泄漏，在电磁阀二上联接有开关继电器、报警器和电化学 式气体传感器，采用电化学式气体传感器通过开关继电器控制电磁阀二，当传感器测得的活 性气体浓度超标时，继电器闭合控制电磁阀二，切断活性气体供气管路，同时通过报警器报 警。为防止腐蚀，电磁阀二采用全不锈钢材质，流量计二采用耐腐蚀型玻璃转子流量计，所 有管路均采用不锈钢管连接。本实用新型的显著优点是利用化学反应除气机制和气泡浮游除氢机理共同作用，显著改 善透气砖底吹除氢效果，完全取消了旋转喷吹装置，减少了气体使用量，提高了气体利用效 率，减少了铝液液面波动以及由此产生的表面吸气和氧化，同时对人体健康和环境无危害。本实用新型除氢效果好，除氢效率达到40%以上，处理后铝熔体中氢含量可降低至 0.12-0.10 mm/100gAl，金属气耗比仅0. 14-0. 35 L/kg。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型由供气系统l、除气箱2和尾气采集处理系统3三部分组成。 供气系统1是将惰性气体和活性气体按照设定的比例进行混合并输送到除气箱的通道集合， 包括惰性气体气瓶4、减压阀5、压力表6、电磁阀7、按键开关8、流量计9、止回阀IO、 活性气体气瓶ll、减压阀12、压力表13、电磁阀14、按键开关15、流量计16、止回阀17、 不锈钢三通18。通过按键开关8和按键开关15分别控制电磁阀7和电磁阀14的闭合，惰性 气体流经减压阀5、压力表6、流量计9、止回阀IO，活性气体流经减压阀12、压力表13、 流量计16、止回阀17,然后在不锈钢三通18处进行混合。为防止生产环境下活性气体的泄 漏，采用电化学式气体传感器19通过开关继电器20控制电磁阀14，当传感器19测得的活 性气体浓度超标时，继电器20闭合控制电磁阀14切断活性气体供气管路，同时通过报警器 21报警。为防止腐蚀，电磁阀14采用全不锈钢材质，流量计16采用耐腐蚀型玻璃转子流量 计，所有管路均采用不锈钢管连接。除气箱2由耐火材料浇注的容纳待处理铝液的箱体，在其底部放置有透气砖22，混合气 体通过透气砖22分散成大量小气泡从底部进入铝液，气泡在上升过程中与铝液充分混合， 有效去除熔体中的氢和不需要的钾钠等杂质元素。尾气采集处理系统3由集气罩23、离心风机24、吸收塔25、 NaOH贮槽26和防腐泵27 组成，集气罩23置于除气箱2上方，通过离心风机24的抽吸作用收集除气过程中产生的A1C13 烟气以及未完全反应的活性气体，送入吸收塔25, NaOH水溶液由防腐泵27从贮槽26送至 吸收塔25上部，进行气液接触中和反应，中和后的气体放空。采用本实用新型的装置进行铝熔体的净化处理时，铝液流量为10-100 kg/min，惰性气 体流量为0.2-0.8 mVh (标准状态下)，活性气体流量为10-50 L/h (标准状态下)，活性气 体体积含量为2%-8%。在使用时可任意调节惰性气体和活性气体的压力或流量以实现不同的 气体混合浓度。
权利要求1、 一种铝熔体除氢装置，包括供气系统、除气箱和尾气采集处理系统三部分，其特 征是供气系统包括两个供气支路，第一供气支路由用管路顺序连接的惰性气体气瓶、减压 阀一、压力表一、设有按键开关一的电磁阀一、流量计一、止回阀一构成，第二供气支路由 用管路顺序连接的活性气体气瓶、减压阀二、压力表二、设有按键开关二的电磁阀二、、流 量计二、止回阀二构成，两个供气支路分别与一个不锈钢三通的接口连接；除气箱是由耐火 材料浇注的容纳待处理铝液的箱体，在其底部放置有透气砖，供气系统通过不锈钢三通用管 路与除气箱的透气砖底部连接；尾气采集处理系统的集气罩置于除气箱上方。
2、 根据权利要求1所述的铝熔体除氢装置，其特征是在电磁阀二上联接有开关继 电器、报警器和电化学式气体传感器。
专利摘要本实用新型涉及一种铝熔体除氢装置，包括供气系统、除气箱和尾气采集处理系统三部分，其特征是供气系统包括用管路顺序连接的惰性气体气瓶、减压阀一、压力表一、设有按键开关一的电磁阀一、流量计一、止回阀一和用管路顺序连接的活性气体气瓶、减压阀二、压力表二、设有按键开关二的电磁阀二、流量计二、止回阀二，供气系统的两路气体在不锈钢三通中混合；除气箱底部放置有透气砖，供气系统通过不锈钢三通用管路与除气箱的透气砖底部连接；尾气采集处理系统的集气罩置于除气箱上方。其优点是显著改善了透气砖底吹除氢效果，取消了旋转喷吹装置，减少了气体使用量，减少了铝液液面波动以及由此产生的表面吸气和氧化，同时对人体健康和环境无危害，其除氢效果好，除氢效率达到40％以上，处理后铝熔体中氢含量可降低至0.12-0.10mm/100gAl，金属气耗比仅0.14-0.35L/kg。
文档编号C22B21/06GK201021457SQ20072000405
公开日2008年2月13日 申请日期2007年2月25日 优先权日2007年2月25日
发明者万晓隆, 水 于, 孙宝德, 军 张, 张新元, 俊 王, 王云利, 达 疏, 贾佼成, 赵亚平, 赵洪生, 郭友军, 金建华, 龚献忠 申请人:包头铝业股份有限公司;上海交通大学