專利名稱：熔鋁除雜的熔劑射流裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鑄造領域，涉及一種熔鋁除雜的熔劑射流裝置。
背景技術：
在冶金、熔煉和鑄造過程中，鋁及其合金中不可避免的存在著一些有害的夾雜物， 這些夾雜物使基體組織不連續(xù)，成為結(jié)構(gòu)件內(nèi)部的裂紋源，降低合金的強度、塑性和沖擊性能，同時也會成為材料化學腐蝕或電化學腐蝕的根源。另一方面，夾雜物對有害元素氫有強烈的吸附作用，是導致材料針孔、疏松的重要因素。鋁中氧化夾雜的產(chǎn)生是由于鋁熔體在與外部環(huán)境接觸的界面上發(fā)生物理或化學變化，或在澆注和轉(zhuǎn)移過程中因液面攪動而卷入氣體產(chǎn)生的氧化夾雜等。清除鋁及其合金中的夾雜物的方法有浮游法、熔劑法，過濾法等。其除雜原理是使用各種對夾雜物有吸附作用的吸附介質(zhì)，如惰性或活性氣體，液體，氯鹽，過濾介質(zhì)等，讓熔體與吸附介質(zhì)充分接觸，熔體中的夾雜物與吸附介質(zhì)發(fā)生物理或化學或機械的作用，向吸附介質(zhì)轉(zhuǎn)移，達到清除夾雜物的目的。熔劑除雜最常用的做法是將熔劑鋪展在鋁熔體的液面上，對熔鋁中的夾雜物進行吸附；或者采用攪拌的方法，強化熔劑和鋁熔體的接觸，使熔鋁中的夾雜物更好地被熔劑吸附。這種方法處理時間較長，除雜效果較差，而且攪拌過程容易卷入空氣產(chǎn)生二次氧化夾雜物。為了提高熔劑除雜的效果，人們探索采用新的方法和凈化裝置，現(xiàn)將有關文獻摘錄如下中國專利CN98205426. 2，一種用于鋁熔液除雜的石墨凈化器。其結(jié)構(gòu)包括一凈化器轉(zhuǎn)子，該凈化器轉(zhuǎn)子為齒輪型；一凈化器轉(zhuǎn)子桿，該轉(zhuǎn)子桿與一端凈化器轉(zhuǎn)子相固接； 一凈化器外連接卡頭，該凈化器外連接卡頭底部與凈化器轉(zhuǎn)子桿上部聯(lián)為一體，上部與外部旋轉(zhuǎn)動力機構(gòu)聯(lián)接；一通氣孔，該通氣孔分別軸向貫穿凈化器轉(zhuǎn)子、凈化器轉(zhuǎn)子桿、凈化器外連接卡頭，其特征在于在轉(zhuǎn)子桿的中上部的外側(cè)還有一復合材料管型夾套層，該復合管型套夾層緊因在轉(zhuǎn)子桿外表面；一石墨管型加強套層，該石墨如強套層緊固在復合材料管型夾套層的外表面上。中國專利CN01139250.9，過濾凈化鋁熔體中非金屬夾雜物的裝置。主要包括電阻爐、坩堝、攪拌器、保溫蓋、鋼桶和高度可調(diào)的升降裝置，首先將鋼桶套在坩堝外面，然后設置在電阻爐內(nèi)，用耐火材料固定，用螺桿把保溫蓋與電阻爐連接起來，高度可調(diào)的升降裝置從保溫蓋的插入口置入，電阻爐主要包括加熱元件、保溫爐殼，加熱元件設置在電阻爐爐膛內(nèi)側(cè)，在電阻爐爐膛與保溫爐殼之間用陶瓷棉填塞。工作原理為首先在兩個坩堝內(nèi)分別放入熔劑和鋁錠，并在裝有鋁錠的坩堝內(nèi)放入覆蓋劑。其次接通加熱爐電源，當熔劑和鋁錠都融化后，再把攪拌器放入熔融熔劑中，用勺把鋁熔體裝起，分批量倒入流道進入旋轉(zhuǎn)熔融熔劑中。最后等到鋁熔體轉(zhuǎn)移完了，再將攪拌器取出。裝置具體工作時先將活性熔劑和鋁錠分別放入爐內(nèi)兩個石墨坩堝，在裝有鋁錠的石墨坍塌內(nèi)還要放覆蓋熔劑(成分與過濾用的活性熔劑一樣)。當熔劑和鋁錠都融化后，將攪拌器放入熔劑石墨坩堝內(nèi)，然后再將鋁熔體澆入到旋轉(zhuǎn)的熔劑中。由于在攪拌過濾鋁熔體過程中，熔劑的液面會隨著鋁熔體加入而升高。因此，有調(diào)節(jié)攪拌器高度的支架，使攪拌器的葉輪始終處于熔劑層中。當鋁熔體全部轉(zhuǎn)移到熔劑坩堝后，再將活性劑放入已被轉(zhuǎn)移掉的鋁熔體石墨坩堝，等到熔劑融化后，又把攪拌器從攪拌器入口放入裝有熔劑的石墨坩堝中，然后再將鋁熔體澆入旋轉(zhuǎn)的熔劑中。每一次過濾都是重復上面的操作，通過反復凈化能夠使鋁熔體中夾雜物不斷地分布到鋁滴表面上，同時鋁滴在旋轉(zhuǎn)的熔劑中也會重新分布鋁滴內(nèi)的夾雜物，從而也使鋁滴中的夾雜物也有機會分布到鋁滴表面上。這樣鋁滴表面上的夾雜物能夠穿過鋁膜-熔劑界面而進入熔劑層中，用熔劑凈化鋁熔體，當過濾次數(shù)達到4次時，除雜效率達到84%，可以有效地除去7 微米以上的夾雜物，因此攪拌熔劑過濾鋁熔體從動力學上改善熔劑除雜的效果。中國專利CN200680004257.8，非鈉系熔劑及利用其處理熔融鋁合金的方法。該專利提供了一種用熔劑注入旋轉(zhuǎn)脫氣裝置時防止未反應熔劑附著與沉積，從而確保高脫渣效果的非鈉系熔劑，以及一種處理熔融鋁合金的非鈉系熔劑及利用其處理熔融鋁合金的方法。包括維持上述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子浸漬在上述熔融鋁合金中的狀態(tài)；從上述噴嘴向熔融金屬中噴射惰性氣體和熔劑，并以200 450轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，使熔融金屬中的夾雜物等與微細氣泡和熔劑一起上浮到熔融金屬的表面，實現(xiàn)脫氣和脫渣。但是無論是熔劑注入法還是轉(zhuǎn)子結(jié)合熔劑注入法，其設備都較復雜，高純度惰性氣體消耗量很大，同時攪拌轉(zhuǎn)子制造成本高，葉輪長時間浸泡在鋁熔體中并與鋁熔體摩擦，容易產(chǎn)生材料的磨損和脫落。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服上述裝置的不足，為鋁熔體鑄造前的除雜，提供一種成本低廉，除雜效率高，勞動強度小的熔鋁除雜的熔劑射流裝置。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種去除鋁熔體中夾雜物的裝置，包括下爐體、坩堝、加熱元件、射流管、加料口、 中隔板和管道，下爐體設置有加料口和管道，坩堝安裝在下爐體內(nèi)，下爐體周邊設置有加熱元件，其特征在于中隔板上設置有上爐體、混合室和加熱元件，上爐體設置有進氣閥和排氣閥，混合室和坩堝之間用射流管相連接，混合室與射流管之間用陶瓷密封墊密封。以上所述的混合室為圓筒體或多邊筒體，混合室的底是圓弧或平底，并設置有孔。 圓筒體和圓弧底結(jié)構(gòu)的混合室的混合除雜方式最佳。本熔鋁除雜的熔劑射流裝置工作原理是將鋁爐料和采用NaCl、KC1、NaF和 Na3AlF6中的三種或四種，其混合物熔點不超過700°C的熔劑置于坩堝內(nèi)熔化，液態(tài)熔劑覆蓋于鋁熔體之上。打開進氣閥和排氣閥，由進氣閥向上爐體內(nèi)填充惰性氣體，由排氣閥驅(qū)除上爐體內(nèi)的空氣，防止進入混合室的鋁熔體與空氣接觸氧化。打開調(diào)節(jié)閥，接通氣源，向下爐體輸入干燥的壓縮空氣或惰性氣體，增加下爐體的壓力，鋁熔體先沿射流管平穩(wěn)進入混合室，液態(tài)熔劑隨后以射流方式進入混合室與鋁熔體均勻混合，使鋁熔體中的夾雜物向液態(tài)熔劑轉(zhuǎn)移，當坩堝內(nèi)的液態(tài)熔劑液面降低到接近射流管入口處時，關閉調(diào)節(jié)閥，開啟調(diào)節(jié)閥，下爐體與大氣接通，混合室內(nèi)的鋁熔體和液態(tài)熔劑在重力作用下沿著射流管回流到坩堝中，液態(tài)熔劑重新浮于鋁熔體上方，完成一個工作循環(huán)。這樣的循環(huán)可以執(zhí)行多次，直至達到既定的除雜效果。本實用新型的有益效果在于1、利用限制射流效應進行液態(tài)熔劑和鋁熔體的充分混合，除雜效率高，處理時間短。[0013]2、熔劑不用惰性氣體輸送，避免由于氣體含水量過高造成的鋁熔體吸收氫的現(xiàn)象，節(jié)省高純度惰性氣體，工藝成本低。3、本裝置設備簡單，除雜后的鋁熔體可以直接進行鑄造，不用轉(zhuǎn)包。4、本裝置操作容易，降低勞動強度，易于實現(xiàn)自動化控制。5、本裝置工藝過程封閉，無環(huán)境污染。

圖1是本實用新型熔鋁除雜的熔劑射流裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是實施例中工藝曲線圖。圖3是A357鋁合金除雜前的金相照片。圖4是A357鋁合金除雜后的金相照片。圖1中標識1-下爐體，2-加熱元件，3-坩堝，4-鋁熔體，5-熔劑，6-射流管，7-加料口，8-中隔板，9-快開卡具，10-上爐體，11-進氣閥，12-排氣閥，13-混合室，14-加熱元件，15-陶瓷密封墊，16-密封圈，17-調(diào)節(jié)閥，18-氣源，19-管道，20-調(diào)節(jié)閥。具體實施方法以下通過附圖和實施例對本實用新型做進一步描述。實施例1 爐體中間用自由拆裝的中隔板8將爐體分為下爐體1和上爐體10，下爐體1和上爐體10內(nèi)分別設置有坩堝3和采用圓筒體及圓弧底結(jié)構(gòu)的混合室13，坩堝3和混合室13 周圍裝有電阻加熱元件2和14，坩堝3和混合室13之間用碳化硅材料制成的射流管6相連接，混合室13和射流管6之間用耐高溫陶瓷密封墊15密封，上、下爐體1和10與中隔板8 之間有密封圈16，快開卡具9將上爐體10、下爐體1和中隔板8夾緊密封，上爐體10頂部設置有進氣閥11和排氣閥12，下爐體1的爐壁上設有管道19，管道19的一端與下爐體1 內(nèi)相通，另一端與連接氣源18的調(diào)節(jié)閥17和與大氣相通的調(diào)節(jié)閥20連接。實施例2 在A357鑄造合金除雜的應用1、工藝條件鋁合金爐料為A357合金，成分及質(zhì)量配比為Si :7. 06%，Mg:0. 48%, Ti 0. 14%,Be :0. 06%。鋁合金按照新料30%，回爐料70%配比。新料由純鋁、鋁硅中間合金、 純鎂、鋁鈦中間合金和鋁鈹中間合金組成，回爐料包括澆口和冒口以及機械加工后的切屑。熔劑的成分及質(zhì)量配比為=NaCl40%, KCl 30%, NaF 和 Na3AlF6 20%0鋁合金爐料和溶劑的質(zhì)量比為2 1。2、工藝操作將鋁合金爐料置于坩堝3內(nèi)，加料順序按照1/2回爐料，鋁硅中間合金，純鋁，鋁鈦中間合金和鋁鈹中間合金，1/2回爐料依次投入，將熔劑鋪撒在鋁合金爐料表面，下爐體1 的加熱元件2工作加熱，將鋁合金爐料和熔劑熔化，液態(tài)熔劑5覆蓋在熔化的鋁熔體4上， 避免鋁熔體4與水蒸氣反應，在凝固后形成氫氣孔。當鋁熔體4溫度為710°C時，用鐘罩壓入純鎂。安裝中隔板8，射流管6，陶瓷密封墊15，混合室13和上爐體10，用快開卡具9將上爐體10、下爐體1和中隔板8夾緊密封，上爐體10的加熱元件14工作，使混合室13的溫度達到700°C，打開進氣閥11和排氣閥12，由進氣閥11向上爐體10內(nèi)填充惰性氣體氮氣，從排氣閥12驅(qū)除上爐體10內(nèi)的空氣，防止進入混合室12的鋁熔體4與空氣接觸氧化。打開調(diào)節(jié)閥17向下爐體1輸入氣源18內(nèi)干燥的壓縮空氣或惰性氣體，逐漸增加下爐體1的壓力，使下爐體1的壓力按照圖2所示的曲線變化，在壓力的作用下，位于坩堝3內(nèi)的鋁熔體4先沿射流管平穩(wěn)流入混合室13，液態(tài)熔劑5隨后以射流方式進入混合室13與鋁熔體4 均勻混合，使鋁熔體4中的夾雜物向液態(tài)熔劑5轉(zhuǎn)移，當坩堝3內(nèi)的液態(tài)熔劑5液面降低到接近射流管6入口處時，關閉調(diào)節(jié)閥17，開啟調(diào)節(jié)閥20，下爐體1與大氣接通，混合室13內(nèi)的鋁熔體4和液態(tài)熔劑5在重力作用下沿著射流管6回流到坩堝3中，液態(tài)熔劑5重新浮于鋁熔體4上方，完成一個工作循環(huán)。按照圖2所示重復執(zhí)行上述操作3次，即可達到既定的除雜效果，處理完畢后，關閉調(diào)節(jié)閥20、進氣閥11和排氣閥12，打開快開卡具9，取掉上爐體10和混合室13，用工具清除浮在射流管6內(nèi)鋁熔體4上面的液態(tài)熔劑5，即可按照常規(guī)的低壓鑄造或者差壓鑄造或者其他反重力鑄造工藝進行鑄型澆注。A357鋁合金除雜前后的金相組織對比照片分別如圖3和圖4所示。
權(quán)利要求1.一種熔鋁除雜的熔劑射流裝置，包括下爐體(1)、坩堝(3)、加熱元件O)、射流管 (6)、加料口(7)、中隔板(8)和管道(19)，下爐體(1)設置有加料口 (7)和管道(19)，坩堝 (3)安裝在下爐體(1)內(nèi)，下爐體(1)周邊設置有加熱元件O)，其特征在于中隔板(8)上設置有上爐體(10)、混合室(1 和加熱元件(14)，上爐體(10)設置有進氣閥(11)和排氣閥(12)，混合室(13)和坩堝(3)之間用射流管(6)相連接，混合室(13)與射流管(6)之間用陶瓷密封墊(15)密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鋁除雜的熔劑射流裝置，其特征在于所述的混合室(13) 的為圓筒體或多邊筒體，混合室(1 的底是圓弧或平底，并設置有孔。
專利摘要本實用新型提供了一種熔鋁除雜的熔劑射流裝置，包括下爐體、坩堝、加熱元件、射流管、中隔板和管道，其特征在于中隔板上設置有上爐體，混合室，加熱元件，上爐體設置有進氣閥和排氣閥，混合室和坩堝之間用射流管相連接，混合室與射流管之間用陶瓷密封墊密封。其工作原理是將鋁熔體和液態(tài)熔劑置于坩堝內(nèi)，液態(tài)熔劑覆蓋在鋁熔體之上，增加下爐體的壓力，鋁熔體先沿射流管平穩(wěn)進入混合室，液態(tài)熔劑隨后以射流方式進入混合室與鋁熔體均勻混合，卸去下爐體的壓力，混合液回落到坩堝中，此操作可以循環(huán)多次。該裝置除雜效率高，處理時間短，工藝過程封閉，無環(huán)境污染，除雜后的鋁熔體可以直接鑄造，特別適用于鋁基合金熔體的除雜凈化。
文檔編號F27D3/18GK202081152SQ201120078740
公開日2011年12月21日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者曾建民, 李洋, 湯陸文, 胡治流, 許征兵, 顧平 申請人:廣西大學