如何添加熔剂：设备和方法

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：1）图3-11所示为旋转喷嘴惰性气体浮游精炼法用的设备及精炼过程示意图。图3-14 Air-Liguide炉外连续精炼示意图5）图3-15所示为日本开发的GBF精炼设备示意图。图3-16 通过多孔陶瓷吹入精炼气体法7）图3-17所示为国内研制的铝合金液净化设备的简易结构图。此装置旋转喷射转子液压升降机构、熔剂均匀给料器、悬浮器、回转接头等部件构成。

为了使所用的熔剂更有效，达到使用熔剂的目的，减轻操作者的劳动强度，减轻或避免高温辐射及有毒有害气体（气味）的伤害，并节省能源和熔剂耗量，下面特介绍几种使用熔剂的设备，以供读者了解和使用。

1）图3-11所示为旋转喷嘴惰性气体浮游精炼法用的设备及精炼过程示意图。图3-11b为图3-11a中的旋转喷嘴喷出的惰性气体在合金液内的流动情况示意图。

图3-11 SNIF铝合金精炼法结构示意图

1—入口 2—出口 3—旋转喷嘴 4—石墨管 5—发热体

从图3-11a可以看出，在两个铝合金液精炼室里，各有一个垂直设置的石墨质的旋转喷嘴，氮（N）或氩（Ar）气通过旋转喷嘴吹入合金液内，并借助它的旋转搅动，把氮或氩气泡分散到整个合金液内各部位，从而使它们吸附氢气和氧化夹渣的能力增强，提高精炼效果。经此装置精炼的铝或铝合金液，其含氢量可降至≤0.1mL／100g（Al），粒度≥10μm的夹杂颗粒全部可除掉。其精炼能力很强，可达3.6t／h，没有附设过滤装置来再次净化。

2）图3-12所示为法国某公司生产的铝合金液精炼装置。这种精炼方法也是利用通气的旋转喷嘴使精炼气（氩、氮、氟利昂或它们按一定比例混合后的混合气，如图3-12上所标明的比例）以微小气泡喷出，并分散在整个合金液的各个部位，来吸附氢气和氧化夹杂物，使之上浮。与图3-11中的方法不同之处只是喷嘴能同时搅动合金液，使合金液进入喷嘴孔内，气体与熔体在6个气体喷出孔和6个熔体进入孔的交界处动态接触，再加6个旋转叶轮的搅拌，显著地增加了合金液与精炼气的接触和作用机会，使精炼净化效果得到明显提高。其生产能力也很大，1h可处理1～5t合金液，此装置也未设过滤装置。

图3-12 ALPUR法示意图

1—气体排出孔 2—熔体通过孔 3—旋转叶轮 4—气体与熔体接触处 5—旋转轴 6—气体入口 7—熔体入口 8—熔体出口

3）图3-13所示为美国某公司研制的铝合金液精炼设备示意图。合金液从精炼器的切线方向的入口进入圆筒形的精炼室，使合金液在圆筒形精炼室内产生旋转。精炼室的锥形底部装设有6个气体喷嘴，从6个气体喷嘴喷入细小的氩气和氯气的混合气体，与旋转的合金液接触、碰撞，使喷出的气体均匀分散到整个反应室中，产生很好的精炼效果。然后，合金液从精炼室流过SELEE陶瓷泡沫板，进一步滤除夹杂物。由于是动态吹气精炼，又加上泡沫陶瓷过滤，其去气除渣的效果非常好，能达到SNIF的水平。此装置处理铝液的能力为8～19t／h。

图3-13 MINT法精炼装置示意图

1—入口 2—过滤容器 3—SELEE泡沫过滤板 4—喷嘴中心线 5—反应器

4）图3-14所示为Air-Liguide炉外连续精炼法装置示意图。这种精炼装置精炼的原理是：合金液从右上方的流嘴中注入右精炼室，此时便从底部吹入氮气冲洗精炼，合金液从右精炼室左边底部的孔洞流入左精炼室，也从其底部吹入氮气冲洗精炼，实现连续精炼净化。此法是炉外精炼的最早形式，虽然兼具去气除渣的双重效果，但两种效果不太理想。

图3-14 Air-Liguide炉外连续精炼示意图

5）图3-15所示为日本开发的GBF精炼设备示意图。其精炼原理是当坩埚（或浇包）注满合金液后，按动电钮，旋转喷嘴开始旋转，同时从旋转喷嘴的旋转轴的孔内吹入氩气，边搅拌合金液，边从旋转轴下端的6个分散喷嘴口喷出氩气。分散喷嘴周围设计有叶片，与插入坩埚内的两块缓冲挡板分别有搅动和阻扰、碰撞合金液，以增加气泡与合金液接触的机会和面积的作用。与上述图3-11～图3-14四种方法原理类似，属动态喷气精炼，其精炼效果好，精炼后合金液内的含氢量可降到很低的水平（0.01×10^－6～0.15×10^－6cm³／100g），合金液的质量均匀。

此装置和精炼原理很适合精炼的合金液量不大但对含气量和夹杂粒子要求很严格的航空航天装备上铝合金铸件铸造用铝合金液的精炼净化。

图3-15 GBF（Gas Bubbling Fitratlon）精炼法

6）图3-16所示为多孔陶瓷喷吹装置示意图。这是用蜂窝状多孔陶瓷制作的旋转喷头把氯气和氮气（或氩气、氟利昂等惰性气体）等气体吹出，边旋转此喷头边喷出气体。由于喷出的精炼气体有多种流向，加上喷头缓慢旋转，就使得精炼气体与合金液的接触面和接触方向大大增加，因此气体吸附合金液中的气体和夹渣粒子的能力也大为提高，显著提高了合金液的净化效果。

图3-16 通过多孔陶瓷吹入精炼气体法

7）图3-17所示为国内研制的铝合金液净化设备的简易结构图。

此装置旋转喷射转子液压升降机构、熔剂均匀给料器、悬浮器、回转接头等部件构成。其工作原理是：当气体阀门打开，熔剂均匀给料器就会起动，它的运动是靠无级变速调速电动机驱动，熔剂在给料器内均匀移动进入悬浮器，在气体的作用下旋转，之后熔剂与气体混合，形成气固两相混合流，在悬浮器挡板的引导下吹出悬浮器，经回转接头进入旋转喷头，旋转装置可上下移动。旋转喷头与负压区的关系如图3-18所示，悬浮器工作示意图如图3-19所示。