铝液除气箱和铝液除气设备的制作方法

本发明涉及冶金设备技术领域，特别是指一种铝液除气箱和铝液除气设备。

背景技术：

铝液除气箱，例如铝液除气箱是铝及铝合金熔体在铸造过程中的在线设备，它的作用是使铝液中的氢含量大幅度地降低，提高铝及铝合金产品的品质。在除气箱除气的过程中，时常因外界空气的逸入使得炉腔内的氧含量增加，水气也会增加，同时还会降低炉腔的温度，这些因素会使除氢的效果降低，影响了产品的质量。

如图1所示，现有的铝液除气箱的腔体10＇通常是由带斜面的内壁和水平的底壁组合而成，铝液在腔体10＇中完成除气等相关处理工作。但是这种结构的腔体在使用以后容易有凝固的铝块或铝渣沉积在箱体中，不便于清除。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种铝液除气箱和铝液除气设备，以解决铝液除气箱的腔体在使用后容易残留铝液、且不便于清除凝固的铝块或铝渣的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种铝液除气箱，该铝液除气箱包括箱体和盖设在所述箱体上的箱盖，所述箱体包括外壁和设置在所述外壁内上开口的腔体，所述腔体包括底壁和若干内壁，若干所述内壁为倾斜面朝上的斜面结构，所述底壁至少部分为开口朝上的曲面结构，所述底壁与若干所述内壁之间平滑过渡连接；所述箱体还包括放干通道，所述放干通道的一端与所述底壁连通，所述放干通道的另一端与外部连通。

进一步地，所述腔体的水平截面为四边形，所述内壁包括四个内壁面，其中一组相对设置的所述内壁面的夹角为α，另一组相对设置的所述内壁面的夹角为β，夹角α和夹角β的取值范围分别为：5°≤α≤10°，5°≤β≤10°。

进一步地，所述曲面结构为椭球形。

进一步地，所述外壁上包括放干口，所述放干通道的另一端与所述放干口连通，所述底壁的最低点高于所述放干口的最低点。

进一步地，所述放干通道的底面中心点所连成的直线与所述底壁的曲面结构的最低点相切。

进一步地，所述放干通道与所述底壁连通的一端的最高点设置在所述内壁与所述底壁的连接位置处。

进一步地，所述放干通道的截面从与所述底壁连通的一端朝向所述放干口逐渐变大。

本发明还提供了一种铝液除气设备，所述铝液除气设备包括除气装置、加热装置和上述所述的铝液除气箱，所述除气装置和所述加热装置均安装在所述箱盖上；

所述箱体还包括紊流板和若干紊流块，若干所述紊流块竖直设置在所述紊流板上，所述紊流板竖直安装在所述腔体的中间，将所述腔体分隔为除气腔和加热腔，所述紊流块位于所述除气腔中；

所述除气装置包括转子和安装在所述转子上的分散盘，所述分散盘通过所述转子伸入所述除气腔中；所述加热装置包括加热管，所述加热管伸入所述加热腔中。

进一步地，所述转子的中心线与所述紊流板的纵向中心面的距离等于所述紊流块的下端面与所述内壁的下端面所在平面的距离，所述紊流块与所述转子在垂直所述紊流板的平面上的投影部分重叠。

进一步地，沿垂直所述紊流板的方向，所述曲面结构与两侧的所述内壁平滑过渡连接；沿平行所述紊流板的方向，所述曲面结构与两侧的所述内壁通过直线段平滑过渡连接。

本发明提供了一种铝液除气箱和铝液除气设备，由于该铝液除气箱的内腔由倾斜面朝上的内壁和具有至少部分开口朝上的曲面结构的底壁组合而成，且在腔体的底壁上设置有放干通道连接至外部，因此可以使得铝液除气设备既能保证除气过程中铝液的除气效果，又可以在后续的清理过程中及时排出残留的铝液并便于清除凝固的铝块或铝渣。

附图说明

图1为现有技术中一种铝液除气箱的腔体的剖视图；

图2为本发明实施例一提供的一种铝液除气箱的剖视图，并示出了除气装置和加热装置；

图3为图2的左视方向的剖视图，其中剖切线沿紊流板的纵向中心线；

图4为图2的a-a剖视图，图中主要示出了腔体的结构，省略了其它不相关的结构；

图5为本发明实施例二提供的一种铝液除气设备的外部结构示意图。

附图标记：100-铝液除气箱；200-除气装置；210-转子；220-分散盘；300-加热装置；310-加热管；1-箱体；11-外壁；111-放干口；12-腔体；13-紊流板；14-放干通道；15-紊流块；121-底壁；122-内壁；123-除气腔；124-加热腔；2-箱盖；3-隔热保温介质；31-耐高温黏土砖层；32-特殊隔热辐射材料层；33-隔热浇注料层；34-耐高温浇注料层；10＇-腔体。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，“上”、“下”方位或位置关系为基于铝液除气箱的正常使用状态，如附图2所示的方位或位置关系，需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图2-3所示，一种铝液除气箱100，包括箱体1和盖设在箱体1上的箱盖2，箱体1包括外壁11和设置在外壁11内上开口的腔体12，腔体12包括底壁121和内壁122，内壁122为倾斜面朝上的斜面结构，底壁121至少部分为开口朝上的曲面结构，底壁121与内壁122之间平滑过渡连接；箱体1还包括放干通道14，放干通道14的一端与底壁121连通，放干通道14的另一端与外部连通。

可以理解的是，根据实际需要，内壁122也可以由多个内壁面组合而成，还可以只由一个内壁面构成，比如内壁122的横截面可以是矩形、圆形或是椭圆形。

将底壁121与内壁122之间设置成平滑过渡连接可以使得加工后残留的铝液沿内壁122全部流入底壁121的曲面结构内，通过放干通道14排出腔体12外，避免铝液在底壁121与内壁122的连接处堆积。另外，曲面结构的底壁121与现有技术中设置成平面的底壁相比，更加便于铲除凝固的铝块或铝渣。

进一步地，结合图4所示，腔体12的水平截面为四边形，内壁122包括四个内壁面(未示出)，相邻的所述内壁面之间圆角过渡，其中一组相对设置的所述内壁面的夹角为α，另一组相对设置的所述内壁面的夹角为β，夹角α和夹角β的取值范围分别为:5°≤α≤10°，5°≤β≤10°。

本实施例中的内壁122实际上是设置成横截面为矩形的四棱台形状，将夹角α和夹角β的取值范围设置为5°≤α≤10°，例如，夹角α为5°、6°、9°或10°，夹角β为5°、6°、9°或10°，可以提高除气过程的除气效率、使得腔体的铝液面更为平稳。若夹角α和β的取值过小，将影响除气过程中铝液面的平稳度；若夹角α和β的取值过大，将降低除气效率。可以理解的是，根据实际需要，夹角α也可以等于夹角β，两夹角也可以不相等。

进一步地，底壁121的曲面结构为椭球形。本实施例中的底壁121实际上是由平面和曲面组合而成，相当于将原本平整的底壁121的一部分向下凹陷形成一个椭球形，这样设置的目的在于既可以保证除气过程中不会有太多的铝液因为沉积在曲面结构中而无法进行有效的除气，又可以满足清除残留铝液的要求。

可以理解的是，根据实际需要，也可以将整个底壁121的设置成曲面结构，比如可以是横截面为圆形的内壁122与球形的底壁121连接，也可以是横截面为椭圆形的内壁122与椭球形的底壁121连接。

进一步地，外壁11上包括放干口111，放干通道14的另一端与放干口111连通，底壁121的最低点高于放干口111的最低点g。本实施例中将放干口111设置在箱体1的侧面而不是设置底面，更有利于放干铝液或清理铝渣；将底壁121的最低点设置为高于放干口111的最低点，可以彻底地放干铝液或清理固态铝残留物。

进一步地，放干通道14的底面中心点所连成的直线b与底壁121的曲面结构的最低点相切。由于放干通道14与底壁121平滑过渡，当残留的铝液流入底壁121后就可以直接流入放干通道14，进一步减少了铝液的残留量。

进一步地，放干通道14与底壁121连通的一端的最高点c设置在内壁122与底壁121的连接位置处。这样设置的目的在于可以将放干通道14与底壁121连接处的开口尽可能的开到最大，从而加快残留的铝液流速。

进一步地，放干通道14的截面从与底壁121连通的一端朝向放干口111逐渐变大。这样设置的目的有利于在铝液除气时用锥形结构的塞子从放干口111塞入进行封堵密封。

在本实施例中，外壁11与腔体12之间还设置有隔热保温介质3，隔热保温介质3由多层不同的隔热保温层共同组成。如图3所示，从箱体1的内部向外，多层不同的隔热保温层依次为合围形成腔体12的耐高温黏土砖层31、特殊隔热辐射材料层32、隔热浇注料层33，另外还有设置在特殊隔热辐射材料层32和外壁11之间且位于隔热浇注料层32上部的耐高温浇注料层34，其中隔热浇注料层33的材料可选用硅酸铝纤维，而不需要采用整块硅酸铝板，降低了材料成本。多层不同的隔热保温层相互配合，使得箱体1具备良好的隔热保温性能，减少热量损失，避免铝液在除气过程中发生凝固；由于提高了箱体1的隔热保温性能，可降低铝液加热功率，节省了铝液加热的用电量。

实施例二

实施例二提供了一种铝液除气设备，如图5所示，铝液除气设备包括除气装置200、加热装置300和实施例一提供的铝液除气箱100，除气装置200和加热装置300安装在箱盖2上。

结合图2所示，箱体1还包括紊流板13和若干紊流块15，若干紊流块15为条状，竖直设置在紊流板13上，例如，两块紊流板15间隔设置在紊流板13上，紊流板13竖直安装在腔体12的中间，将腔体12分隔为除气腔123和加热腔124，紊流板13位于除气腔123中。除气机构200包括转子210和安装在转子210上的分散盘220，分散盘220通过转子210伸入除气腔123中；加热装置300包括加热管310，加热管310伸入加热腔124中。

一般情况下，为了能对铝液进行有效的除气，除气腔123的底壁通常会设计成平面结构，如果采用曲面结构的话，部分铝液可能会因为沉积在曲面结构中而无法进行有效的除气，因此，为了不影响铝液的除气效果，本实施例调整了分散盘220与紊流板13以及椭球形的底壁121之间的相对位置关系，优选地，分散盘220的下端面与椭球形的底壁121的最低点之间的距离l1以及分散盘220的中心线与紊流板13靠近分散盘220一侧的端面之间的距离l2的比例为:l1：l2＝1.2～1.4:1，优选地，l1:l2＝1.3:1。

另外，由于底壁121为曲面结构且在腔体12中设置了紊流板13，将腔体12分隔为除气腔123和加热腔124，使得转子210和分散盘220在除气腔123中旋转，不会影响加热腔124中的铝液的液面平稳；除气腔123和加热腔124通过底部的曲面结构连通，有效保证铝液在除气腔123充分除气后才流入加热腔124，同时不影响除气腔123和加热腔124的液面稳定。为了加快铝液从除气腔123流入加热腔124的速度，可以在紊流板13的下端开设缺口。

进一步地，转子210的中心线与紊流板13的纵向中心面的距离等于紊流块15的下端面与内壁122的下端面所在平面的距离，紊流块15与转子210在垂直紊流板13的平面上的投影部分重叠。腔体12的水平截面为矩形，与紊流板13的两个表面相对设置的两个所述内壁面的夹角α为9°，与紊流板13的两个表面相连的两个所述内壁面的夹角β为6°。

腔体12的形状、转子210与紊流板13的位置关系、紊流块15与转子210的位置关系对铝液的除气效率、铝液的液面平稳度有很大的影响，而各批次铝液的品质要求不同，转子210设定的转速也不同，如何从流体力学的角度优化计算出各约束条件对各批次铝液的除气效率和液面平稳度的影响是很困难的；发明人通过不断调整各结构件的位置关系，经过不断的探索、试验与持续改进，将转子210与紊流板13的位置关系、紊流块15与转子210的位置关系限定如上所述，达到了该铝液除气设备产品目前使用的综合最好效果，既提高了铝液的除气效率，又不影响铝液面的平稳度。

进一步地，沿垂直于紊流板13的方向，底壁121的曲面结构与两侧的内壁122平滑过渡连接；沿平行于紊流板13的方向，底壁121的曲面结构与两侧的内壁122通过直线段平滑过渡连接。如图3所示，转子(图3未示出)处于腔体12的中间，除气用外部气源(比如氮气)经转子210从分散盘220喷出后，由中部区域向周边区域分散，位于除气腔123中间区域的铝液比位于周边区域的铝液先进行除气，底壁121这样设计可以使得铝液从除气腔123流入加热腔124时，尽可能的从腔体12底部中间区域通过，防止未经充分除气的铝液从两侧周边区域通过。

本实施例中，铝液中需要除去的气体为氢气，除气用气源为惰性气体，比如氮气、氩气，或惰性气体与四氯化碳的混合气体。

上述各实施例分别提供了一种铝液除气箱和铝液除气设备，该铝液除气箱的内腔由倾斜面朝上的内壁和具有至少部分开口朝上的曲面结构的底壁组合而成，由此可以使得铝液除气设备既能保证除气过程中铝液的除气效果，又可以在后续的清理过程中及时排出残留的铝液并便于清除凝固的铝块或铝渣。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。