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鋁熔體在線除氣裝置的特性及其改進

作者:?羽落風起 發布時間:?2019年12月14日 09:00:19

鋁合金熔體的爐內精煉處理其凈化效果是有限的,而且熔體在流送過程中易產生二次污染,因此難以控制熔體中的雜質(氫、堿性金屬、非金屬夾雜),尤其是每年6月~9月高溫多雨季節,鑄錠中氣孔、夾雜等嚴重影響其內部質量,{TodayHot}導致鋁材成品率降低。因此,在線除氣裝置一自是我公司熔鑄分廠重點研究和改進的對象,近幾年先后對幾條鑄造線進行了技術改造,加裝了三種不同的在線除氣裝置:(1)在一號鑄造線和25 t生產線采用Aplur旋轉噴嘴除氣裝置,此后在引進裝備的基礎上,根據生產實際具體情況,與供貨廠家共同設計了經濟實用且方便的除氣裝置。(2)在5#鑄造線上我們加裝了自己研發的簡單實用的除氣裝置,它是在流槽上用多個小轉子進行精煉,轉子間用隔板分隔,使鑄次間無金屬存留,無需加熱保溫,運行費用大幅降低,除氣效果非常好;這種除氣裝置避免了一般除氣裝置金屬容積大,鑄次間放干料多或需加熱保溫,運行費用高等問題。(3)制造出緊湊型除氣裝置。其寬度和高度與流槽接近,在側面下部安裝固定嘴供氣。該裝置占地極小,放干料少,操作簡單,除氣效率高,在采用氬氣情況下除氣率達到36%以上,造價僅僅為傳統除氣裝置的1/4~1/3,運行費用降低30%以上。今后我們將大量采用這種除氣裝置。這幾套裝置經過在生產中運行證明不僅凈化效果好,而且不污染環境。下面僅對Aplur旋轉噴嘴除氣裝置進行詳細介紹,其他除氣裝置的原理、流程等與其相似。
  1 除氣工藝流程和原理
  精煉氣體流程:惰性氣體儲氣罐→在線除氣裝置氣體控制柜→石墨轉子噴頭→處理的鋁合金熔體→進行凈化除氣處理。
  工作原理:在保溫爐和鑄造機之間放置除氣裝置,在除氣處理池中通過旋轉的石墨轉子將吹入鋁合金熔體的氮氣切碎,形成大量的彌散氣泡,使鋁合金液與氮氣在處理池中充分接觸,根據氣壓差和表面吸附原理,氣泡在熔體中吸收熔體中的氫,以及吸附氧化夾渣(大的以碰撞的方式,小的以徑向攔截方式)之后上升到熔體的表面形成浮渣。而鋁合金熔體從除氣裝置的出口(設在浮渣下部)流向鑄造機,鋁合金液連續進入除氣裝置,氮氣連續吹入,隨著凈化處理的{HotTag}行,達到凈化鋁合金液的目的。
  2 除氣裝置主要組成部分
  2.l 處理箱
  處理箱包括凈化室與加熱保溫室兩個內腔,中間用SiC材質的隔板隔開,兩室的底部連通,鋁合金液在凈化室進行除氣除渣后,從隔板下方流入保溫室靜置保溫,保溫室采用U形硅碳捧外套碳化硅保護管浸入鋁合金液對其加熱.箱體外殼由10 mm鋼板制成,內襯采用耐火材料整體澆注而成,在側壁上部設有觀察查、扒渣口,底部設有清渣口。處理箱前后連體為獨立的一個內腔.便于加熱器直接傳導,對處理后的鋁合金液進行潛流輸送。在我公司建議下,在箱體兩側壁的下部設有清渣門,不用啟動箱蓋即可完成腔內清渣,延長了箱體內腔的使用壽命,其保溫性能也有所提高,熱損失減小、經加熱器的熱補償,完全可以滿足生產工藝對溫度的要求;箱體封閉性好,可以避免空氣進入箱內,避免鋁合金液受二次污染。配有液壓傾翻裝置,鑄造工作完成后或合金更換時可以徹底放流,箱內完全可做到徹底清空。加熱器不必長時間通電保溫,可以相對降低電耗。
  2.2 升降系統
  為保證其準確定位采用兩個液壓缸作為升降裝置,分別用于控制石墨轉子與U形硅碳棒加熱器加熱系統的垂直上下運動,并可以進行90°水平方向旋轉,液壓系統相對較為穩定,定位準確。
  2.3 加熱系統
  加熱系統采用浸入式加熱器,U形硅碳棒外套圓柱形的碳化硅或氮化硅保護管。在管內設有測溫熱電偶、可以實現溫度自動控制、功率在2 kW~26 kW范圍內任意調節。溫控系統采用較先進的功率集成單元實現全自動控制,避免加熱器通、斷電缺少緩沖階段的缺點,U形硅碳棒加熱器在頻繁的通斷電中,不斷受到主電流沖擊,若無緩沖階段加熱器易老化,壽命短。
  2.4 石墨轉子
  石墨轉子旋轉噴嘴由高純度石墨制成,噴嘴的結構除考慮應打散氣泡外,還利用攪動鋁合金熔體產生的離心力,使熔體進入噴嘴內與水平噴出的氣體均勻混合,形成氣/液流噴出,增加氣泡與鋁合金液的接觸面積和接觸時間,提高除氣凈化效果。石墨轉子的轉速可以通過變頻器調速控制,較高可達400 r/min。石墨轉子規格為Φ150 mm~250 mm,葉輪規格為Φ250 mm~350 mm,高純抗氧化石墨轉子具有強度高、耐高溫、耐鋁流腐蝕等特點。在凈化除氣過程中,箱內鋁合金液表面通入氮氣覆蓋保護,使石墨轉子露出鋁合金液的部分處于惰性氣體中,防止轉子高溫氧化,延長轉子的使用壽命;葉輪外形是流線型,可以減小旋轉時的阻力,葉輪與鋁合金液間產生的摩擦沖刷力也相對較小。
  2.5 控制系統
  控制系統包括氣體和電氣兩部分,分別設有各自的控制柜。
 ?。╨)氣體控制:包括氮氣和壓縮空氣控制,設有手動/自動控制。根據實際需要,按處理/保持兩狀態自動調整氬氣供給量,并經過電磁氣體流量計可在電腦操作畫面上看到準確的氮氣流量,氮氣流量按工藝要求自動整定好后自動鎖定,保證整個處理過程氮氣流景均勻穩定,操作方便可靠。壓縮空氣主要使箱蓋與箱體之間密封,以保證熱量不大量散失。
 ?。?)電氣控制:電控部分主要有傳動控制、溫度控制兩方面。傳動控制單元是控制石墨轉子提升、旋轉,配備變頻無極調速裝置,使轉子可以無阻礙直線性調速。而溫控單元主要控制加熱器的加熱功能。電控系統采用PLC集中控制。各種控制單元的采集參數進入中央處理器,對各個工藝參數,執行元件通過人/機操作畫面進行在線監控,如有故障自動報警,并可以遠程控制。

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