專(zhuān)利名稱(chēng)：一種彌散型透氣磚及底吹惰性氣體凈化鋁合金熔體方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金熔體凈化領(lǐng)域，尤其涉及到一種在鋁熔煉 爐爐床用透氣磚，以及從透氣磚底部吹入惰性氣體凈化鋁合金熔 體的方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)原鋁產(chǎn)量位居世界第一位，鋁合金熔煉技術(shù)也朝著高效 無(wú)污染的領(lǐng)域研究和發(fā)展。當(dāng)前在中國(guó)乃至世界鋁合金精煉技 術(shù)，還處于二十世紀(jì)上半葉鋁熔煉技術(shù)的完善和細(xì)節(jié)調(diào)整，基本 狀況是原鋁在反射爐內(nèi)熔化，投入所需配制成合金成份的金屬 或中間合金元素；近年來(lái)為了提高熔化率、節(jié)約能源的合金化處 理技術(shù)，發(fā)展了電磁攪拌，不足是鋁液暴露在空氣(爐氣)中氧 化加劇，燒損大，造渣多。再說(shuō)大電流強(qiáng)磁場(chǎng)多少對(duì)周?chē)梭w存 在危害，同時(shí)由于投資大，運(yùn)行成本高，而難于推廣應(yīng)用。再者， 鋁是活潑元素，在熔化過(guò)程中A1+H20—Al203+H形成夾雜一 氣，污染了金屬熔體的純凈度，嚴(yán)重影響金屬制品的機(jī)械性能和
使用性能。現(xiàn)行采用的是鹽類(lèi)熔劑對(duì)鋁熔體進(jìn)行凈化變質(zhì)處理， 來(lái)減少金屬熔體的遺傳性。在熔爐內(nèi)基本采用氯鹽、氟鹽熔劑處
理，形式上有用預(yù)制的塊狀，粉狀；有直接投入、撒入、噴入鋁
熔體中，同熔體中的非金屬夾雜物質(zhì)反應(yīng)和氫分壓吸附，脫附， 來(lái)凈化金屬熔體。但是由于外來(lái)鹽類(lèi)熔劑的加入，給金屬熔體帶
入堿金屬或堿土金屬元素，又引入5 %。以下的水量 A1+H20—A1203+H，又造成污染鋁液，也就是熔劑處理存在著 很大的局限性，這也是近年來(lái)發(fā)展?fàn)t外在線(xiàn)凈化的原因。再者， 熔劑處理某種程度增加鋁氧化，同時(shí)鹽類(lèi)反應(yīng)造成大量污染環(huán)境 的有害白色煙氣和大量含C1、 F廢棄爐渣。其對(duì)作物，樹(shù)木，人 類(lèi)生活美好環(huán)境具有很大的毀滅性。因此研究無(wú)污染源精煉鋁合 金具有重大的意義。
隨著不粘鋁高性能耐火材料的研究深入和發(fā)展，類(lèi)似鋼精煉 技術(shù)的無(wú)污染源的鋁精煉過(guò)程成為可行，作為發(fā)展中國(guó)家的世界 第一產(chǎn)鋁大國(guó)，研究開(kāi)發(fā)無(wú)污染源精煉技術(shù)勢(shì)在必行。透氣磚系 統(tǒng)在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用已成熟，現(xiàn)在他們大多采用直縫式生產(chǎn)透氣 磚，但因其在鋁液中存在耐侵蝕和滲透問(wèn)題未能應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外透 氣磚在鋁熔煉應(yīng)用研究也剛剛開(kāi)展，其成份多以AL203為主，均 未能解決粘鋁及鋁液滲透問(wèn)題。 本

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供
不粘鋁、不滲鋁只透氣的特種高強(qiáng)耐火材料彌散微孔透氣磚，制 造爐底床，及不需人工攪拌、電磁攪拌，不用鹽類(lèi)熔劑等具有 污染源的精煉方式。
本發(fā)明是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的用SiN燒結(jié)SiC的彌散微孔 透氣磚，設(shè)計(jì)在鋁熔煉爐爐床。通過(guò)PLC控制從透氣磚底部吹入 惰性氣體，控制吹入惰性氣體壓力和流量，形成沸騰脈沖變化， 實(shí)現(xiàn)攪拌及脈沖形成彌散小氣泡浮選除氣實(shí)現(xiàn)熔鋁凈化之目的。 采用從透氣磚底部吹入惰性氣體形成脈沖流傳熱傳質(zhì)，增加 爐內(nèi)惰性氣氛，減少燒損，提高熔化率，進(jìn)行合金化，凈化變質(zhì) 過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了無(wú)廢氣排放，無(wú)污染環(huán)境的爐渣，是一項(xiàng)低成本， 可操作的、環(huán)保的、高效的鋁合金精煉新技術(shù)。
本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)無(wú)污染環(huán)境的廢氣，爐渣量比現(xiàn)行降低30% 以上；節(jié)約能源，降低綜合燃料>1%，提高熔化率>18%;金屬 鋁損耗比現(xiàn)行下降50%，鋁熔體中H含量下降> 30%。


圖1本發(fā)明熔鋁吹氣攪拌及凈化原理示意本發(fā)明
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖詳述本發(fā)明
具體實(shí)施例方式我們研究用SiN燒結(jié) SiC的彌散微孔透氣磚，設(shè)計(jì)在鋁熔煉爐爐床，其制備方法如下:A采用SiC+制孔劑+添加劑+粘結(jié)劑，經(jīng)混練壓制成壞料； B經(jīng)干燥焙燒發(fā)泡成型；
C在高溫1400—150(TC氮化爐內(nèi)，經(jīng)6小時(shí)以上燒結(jié)成SiN-SiC
透氣磚。
這種透氣磚是一種高溫耐火材料，該材質(zhì)耐高溫〉170(TC，荷 重軟化溫度〉1450。C，耐壓強(qiáng)度(110(TCX3h) 〉90Mpa，熱震穩(wěn) 定(IIO(TC水冷)>25次，更為重要的是氣體可彌散透過(guò)，孔隙 度〉30%，同時(shí)該耐火材質(zhì)與鋁液不浸潤(rùn)，界面角大，再加上三維 彌散狀微孔直徑微細(xì)，只透氣不滲鋁的特種材料。
將這種SiN燒結(jié)SiC的彌散微孔透氣磚，設(shè)計(jì)在鋁熔煉爐爐 床上，通過(guò)PLC控制從透氣磚底部吹入惰性氣體，控制吹入惰性 氣體壓力和流量，形成沸騰脈沖變化，促使鋁液三維對(duì)流傳熱傳 質(zhì)，既減少鋁液的溫差又促使合金元素彌散。因?yàn)殇X熱容大但黑 度較低，熱利用率比鋼低，采用攪拌可增加對(duì)流熱傳導(dǎo)。通過(guò) PLC控制吹入透氣磚惰性氣體造成金屬熔體波浪式流動(dòng)形成有規(guī) 律無(wú)順序的對(duì)流、湍流攪拌過(guò)程，隨著氣體逸出鋁液充滿(mǎn)爐膛， 從而實(shí)現(xiàn)在惰性氣體保護(hù)下的合金化處理過(guò)程。
在整個(gè)熔煉過(guò)程中分為兩個(gè)過(guò)程攪拌過(guò)程及凈化過(guò)程。 過(guò)程描述
在透氣磚前設(shè)有并聯(lián)的兩根管道， 一路為低壓進(jìn)氣管道，由 壓力調(diào)節(jié)闊及電磁閥1組成；另一路為高壓進(jìn)氣管道，由壓力調(diào)
節(jié)閥及電磁閥2組成。
A、 攪拌時(shí)，電磁閥1不工作，低壓處于常停狀態(tài)，電磁閥 2處于正常工作。
從而使得金屬熔體波浪式流動(dòng)形成有規(guī)律無(wú)順序的對(duì)流、湍 流攪拌過(guò)程，隨著氣體逸出鋁液充滿(mǎn)爐膛，從而實(shí)現(xiàn)在惰性氣體 保護(hù)下的合金化處理過(guò)程。
B、 凈化時(shí)電磁閥l處于工作狀態(tài)，電磁閥2不工作，高 壓處于常停狀態(tài)；
凈化的目的在于除去金屬中的氧化合和鋁液中游離的氫原 子，這些氫原子在金屬凝固時(shí)會(huì)產(chǎn)生針孔或氣孔，以上均會(huì)造成 金屬材料的具遺傳性的冶金缺隙。
通過(guò)這種脈沖產(chǎn)生的氣泡細(xì)小彌散，且因脈沖氣泡又防止 "合泡"問(wèn)題和上下氣泡碰撞聚集長(zhǎng)大，從而全面提高了對(duì)鋁液 中游離的H或其共存雜相的分壓和碰撞捕捉幾率，達(dá)到小氣泡 浮選凈化之目的。
在攪拌時(shí)，過(guò)程B工作；在精煉時(shí)，過(guò)程A、 B交替執(zhí)行。
權(quán)利要求
1 . 一種彌散型透氣磚及底吹惰性氣體凈化鋁合金熔體方法， 其特征在于用SiN燒結(jié)SiC的彌散微孔透氣磚，設(shè)計(jì)在鋁熔煉爐爐床；通過(guò)PLC控制從透氣磚底部吹入惰性氣體， 控制吹入惰性氣體壓力和流量，形成沸騰脈沖變化，實(shí)現(xiàn) 攪拌及脈沖形成彌散小氣泡浮選除氣實(shí)現(xiàn)熔鋁凈化之目的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彌散型透氣磚及底吹惰性氣體 凈化鋁合金熔體方法，其特征在于所述的SiN燒結(jié)SiC的彌散微孔透氣磚其制備方法為A采用SiC +制孔劑+添加劑+粘結(jié)劑，經(jīng)混練壓制成 壞料；B經(jīng)干燥焙燒發(fā)泡成型；C在高溫1400—1500。C氮化爐內(nèi)，經(jīng)6小時(shí)以上燒結(jié)成 SiN-SiC透氣磚。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彌散型透氣磚及底吹惰性氣體 凈化鋁合金熔體方法，其特征在于所述的攪拌及脈沖形 成彌散小氣泡浮選除氣過(guò)程為攪拌時(shí)，電磁閥1不工作，低壓處于常停狀態(tài)，電磁閥2處于正常工作。 凈化時(shí)電磁閥1處于工作狀態(tài)，電磁閥2不工作，高壓 處于常停狀態(tài)。
全文摘要
一種彌散型透氣磚及底吹惰性氣體凈化鋁合金熔體方法，其特征在于用SiN燒結(jié)SiC的彌散微孔透氣磚，設(shè)計(jì)在鋁熔煉爐爐床；通過(guò)PLC控制從透氣磚底部吹入惰性氣體，控制吹入惰性氣體壓力和流量，形成沸騰脈沖變化，實(shí)現(xiàn)攪拌及脈沖形成彌散小氣泡浮選除氣實(shí)現(xiàn)熔鋁凈化之目的。采用從透氣磚底部吹入惰性氣體形成脈沖流傳熱傳質(zhì)，增加爐內(nèi)惰性氣氛，減少燒損，提高熔化率，進(jìn)行合金化，凈化變質(zhì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了無(wú)廢氣排放，無(wú)污染環(huán)境的爐渣，是一項(xiàng)低成本，可操作的、環(huán)保的、高效的鋁合金精煉新技術(shù)。
文檔編號(hào)C22C21/00GK101121970SQ200610110580
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2006年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月9日
發(fā)明者柯東杰 申請(qǐng)人:柯東杰