專利名稱：熔融鋁基合金氣動攪拌混勻裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金的制造，尤其涉及含鋁或鋁硅錳的合金生產(chǎn)裝置。
背景技術(shù)：
煉鋼過程中，需向鋼液中加O. 25-1 kg / t的招，以脫氧潔凈化鋼液。由于金屬鋁的比重小，其加入到比重大的鋼液中，不容易溶于鋼液，絕大部分金屬鋁會浮于鋼液面上，與渣反應(yīng)而被氧化，造成損失。為此，應(yīng)用比重大的鋁基合金，如鋁鐵合金、鋁硅錳合金，取代金屬鋁脫氧，提高鋁的收得率?，F(xiàn)在煉鋼使用的鋁鐵或鋁硅錳合金是由單爐或雙爐的重熔方法取得的。單爐冶煉鋁鐵合金是中頻感應(yīng)爐先融化鋼，待鋼水溫度、成分合適后，再加入電解鋁，由人工攪拌混和鋁和鋼液，然后倒入專用的合金包，再澆注成塊狀合金；雙爐冶煉是采用一臺中頻感應(yīng)爐專門煉鋼，一臺爐子專門融化電解鋁或硅錳，然后分別將鋁液和鋼液或鋁液和硅錳液兌入合金包內(nèi)，采用人工在包內(nèi)攪拌，然后澆鑄成塊狀合金。其缺陷是由于鋁的比重為2. 7g/cm3，熔點667°C左右，鋼的比重為7. 8g/cm3，熔點1510°C左右；硅錳合金的比重為6. 3g/cm3，熔點1510°C左右；當(dāng)采用重熔法生產(chǎn)鋁合金時，鋁和鋼或鋁和硅錳的比重差異過大，熔點懸殊，采用人工攪拌很難撹拌均勻，同一包或同一爐的合金澆鑄成塊狀合金，不同部位或澆鑄的不同時間的合金化學(xué)成分偏差很大，如鋁的含量偏差值可高達(dá)50%以上，這給煉鋼脫氧造成非常大的困難由于鋁的含量差異大，所加入同樣量的鋁合金，當(dāng)鋁合金中鋁含量過低時，鋼液脫氧不足，鋼的質(zhì)量變差；而鋁含量過高，會影響澆鑄的順利進行，鋼的二次氧化現(xiàn)象嚴(yán)重，同樣影響鋼的質(zhì)量；采用人工攪拌，耗時費工，勞動強度大、工作環(huán)境惡劣，鋁的氧化損失大，冶煉效率低
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷與不足，本發(fā)明公開了一種熔融鋁基合金氣動攪拌混勻裝置，還提供其混勻方法。經(jīng)過攪拌，合金成分分布均勻，改善產(chǎn)品質(zhì)量，有利于煉鋼脫氧；減輕勞動強度，降低鋁合金屬氧化損失，提高鋁合金生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。熔融鋁基合金氣動攪拌混勻裝置，包括合金包和攪拌裝置，重熔的鋁基合金液兌入合金包中進行攪拌，特點是所述的合金包襯底部為圓弧形，便于液態(tài)金屬的流動和混合，避免產(chǎn)生金屬沉淀的“死角”;所述攪拌裝置由噴槍、連接器、供氣管、減壓閥和氣源連接構(gòu)成；攪拌操作時，操作人員手執(zhí)連接器位置，噴槍一端插入合金包，另一端與氣體連接器連接，連接器后端與供氣管連接，供氣管由減壓閥與氣源連接。本發(fā)明所述的合金包由包殼和包襯構(gòu)成，包襯由耐火材料筑成，底部為圓弧形，圓弧半徑R為合金包直徑D的1/6-1/2。合金包用以將重熔的合金液轉(zhuǎn)運至澆鑄工位，并作均勻化容器。圓弧形包襯，氣體攪拌時，金屬流動順暢，兩種金屬攪拌均勻，避免形成金屬沉積“死角”。本發(fā)明所述的噴槍由鋼管構(gòu)成，鋼管表面敷設(shè)耐火材料。噴吹時噴槍頭部插入合金包底部，帶有壓力的氣體由噴槍噴入合金包，攪拌合金液上下翻滾，混勻合金成分。
本發(fā)明所述的氣體連接器由雙層管套設(shè)而成，內(nèi)管一端涂設(shè)耐火材料，與噴槍連接，另一端與供氣管連接，外管上設(shè)卡緊螺栓，噴槍與內(nèi)管連接后，由卡緊螺栓卡緊，防止噴吹氣體時噴槍脫落。本發(fā)明所用的氣源為與鋁、鋼或硅錳不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體，為氬氣或氮氣。本發(fā)明的熔融鋁基合金氣動攪拌混勻方法，按以下步驟進行1、準(zhǔn)備連接噴吹設(shè)備，關(guān)閉減壓閥。2、冶煉招基合金
按設(shè)定配比重熔電解鋁、鋼或硅錳。合金成分
①鋁鐵合金Al20-60% (Wt)，其余主要為Fe_元素和其它微量殘余元素。鋁硅錳合金All. 5_10%(wt)，其余為S1、Mn和其它微量殘余元素。②冶煉方式 單爐冶煉
冶煉鋁鐵合金時一臺中頻爐先重熔廢鋼，熔化后形成的鋼液鋼液合適后加入電解鋁
塊； 冶煉鋁硅錳合金時一臺中頻爐先重熔硅錳合金，熔化后加入電解鋁。雙爐冶煉一臺中頻爐重熔廢鋼或電解鋁硅錳合金，另一臺中頻爐重電解鋁。3、混沖合金液
單爐冶煉的鋁基合金液立即兌入合金包中，包口區(qū)預(yù)留200-350mm的防溢段(金屬液面與包口頂端面的間距)，避免噴吹攪拌時合金液體溢出合金包。雙爐冶煉時，熔化的鋁液先倒入到合金包中，在根據(jù)合金成分規(guī)格要求，計算出需兌入合金包內(nèi)的鋼液或硅錳合金重量。4、運送合金包
合金包運至攪拌工位，操作人員站在操作平臺上操作。5、噴吹攪拌
①下槍噴槍插入合金包，槍頭可直至包襯底部。②開啟減壓閥送出氣體氣體壓力O. 1-0. 3MPa，調(diào)節(jié)氣壓控制攪拌強度。③噴吹攪拌時間2. 5_6min，根據(jù)合金量與溫度，予以調(diào)控。合金液的攪拌功一是來自混沖過程獲得的攪拌功，合金液體產(chǎn)生流動，二是來自噴吹氣體，強烈的氣流沖擊、攪拌分層的金屬液，上下翻滾，混勻合金成分。6、澆鑄
①提槍噴吹結(jié)束，立即提起噴槍，關(guān)閉減壓閥。②合金包中的合金液注入合金的型具中，冷凝成塊狀。與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點是，構(gòu)思新穎，結(jié)構(gòu)簡單、合理，操作方便；噴吹攪拌，使不同比重的金屬液體迅速混合，成分分布均勻，偏差小，質(zhì)量穩(wěn)定；減輕勞動強度，改善操作人員的操作環(huán)境，降低鋁金屬氧化損失；提高效率，降低成本。


下面對照附圖對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是熔融鋁基合金氣動攪拌混勻裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1之合金包結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、合金包2、包襯 3、噴槍 4、氣體連接器 5、供氣管 6、減壓閥
7、氣源。
具體實施例方式由圖1、圖2可以看出，熔融鋁基合金氣動攪拌混勻裝置，由合金包和攪拌裝置構(gòu)成，合金包襯底部的圓弧形。攪拌裝置由噴槍3、氣體連接器4、供氣管5、減壓閥6和氣源7連接構(gòu)成；噴槍一端插入合金包，另一端與氣體連接器連接，連接器后端與供氣管連接，供氣管由減壓閥與氣源連接。由圖1、圖2還可以看出，合金包由包殼和包襯構(gòu)成，包襯由耐火材料筑成，底部為圓弧形，圓弧半徑R為合金包直徑D的1/3。合金包用以將重熔的合金液轉(zhuǎn)運至澆鑄工位，并作均勻化容器。圓弧形包襯，氣體攪拌時金屬流動順暢，避免形成金屬沉積“死角”。由圖1、圖2還可以看出，噴槍由鋼管構(gòu)成,鋼管表面敷設(shè)耐火材料。噴吹時噴槍頭部插入合金包底部，帶有壓力的氣體由噴槍噴入合金包，攪拌合金液上下翻滾，混勻合金成分。 由圖1、圖2還可以看出，氣體連接器由雙層管套設(shè)而成，與噴槍連接(噴槍由涂設(shè)的耐火材料包裹)，另一端與供氣管連接，外管上設(shè)卡緊螺栓，噴槍與內(nèi)管連接后，由卡緊螺栓卡緊，防止噴槍氣體時噴槍脫落。本發(fā)明的熔融鋁基合金氣動攪拌混勻方法，按以下步驟進行1、準(zhǔn)備連接噴吹設(shè)備，關(guān)閉減壓閥。2、冶煉招基合金
按設(shè)定配比重熔電解鋁、鋼或硅錳。①合金成分
鋁鐵合金Al20-60% (wt)，其余主要為Fe_元素和其它微量殘余元素。鋁硅錳合金All. 5-10%(wt)，其余為S1、Mn元素和其它微量殘余元素。②冶煉方式 單爐冶煉
冶煉鋁鐵合金時一臺中頻爐先重熔廢鋼，熔化后形成的鋼液鋼液合適后加入電解鋁
塊；
冶煉鋁硅錳合金時一臺中頻爐先重熔硅錳合金，熔化后加入電解鋁。雙爐冶煉一臺中頻爐重熔廢鋼或電解鋁硅錳合金，另一臺中頻爐重電解鋁。3、混沖合金液
單爐冶煉的鋁基合金液立即兌入合金包中，包口區(qū)預(yù)留200-350mm的防溢段(金屬液面與包口頂端面的間距)，避免噴吹攪拌時合金液體溢出合金包。雙爐冶煉時，熔化的鋁液先倒入到合金包中，在根據(jù)合金成分規(guī)格要求，計算出需兌入合金包內(nèi)的鋼液或硅錳合金重量。4、運送合金包
合金包運至攪拌工位，操作人員站在操作平臺上操作。
5、噴吹攪拌汽源壓力彡2MPa
①下槍噴槍插入合金包，槍頭可直至包襯底部。②開啟減壓閥送出氣體氣體壓力O. 1-0. 3MPa，調(diào)節(jié)氣壓控制攪拌強度。③噴吹攪拌時間2. 5_6min，根據(jù)合金量與溫度，予以調(diào)控。合金液的攪拌功一是來自混沖過程獲得的攪拌功，合金液產(chǎn)生流動；二是來自噴吹氣體，強烈的氣流沖擊、攪拌分層的金屬液，上下翻滾，混勻合金成分。6、澆鑄
①提槍噴吹結(jié)束，立即提起噴槍，關(guān)閉減壓閥。②合金包中的合金液注入合金的型具中，冷凝成塊狀。
權(quán)利要求
1.熔融鋁基合金氣動攪拌混勻裝置，包括合金包和攪拌裝置，其特征在于所述的合金包包襯底部為圓弧形，便于液態(tài)金屬的流動和混合，避免產(chǎn)生金屬沉淀的“死角”;所述攪拌裝置由噴槍(3)、連接器(4)、供氣管(5)、減壓閥(6)和氣源(7)連接構(gòu)成；攪拌操作時，操作人員手執(zhí)連接器位置，噴槍一端插入合金包，另一端與氣體連接器連接，連接器后端與供氣管連接，供氣管由減壓閥與氣源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鋁基合金氣動攪拌混勻裝置，其特征在于所述的合金包由包殼I和包襯2構(gòu)成，包襯由耐火材料筑成，底部為圓弧形，圓弧半徑R為合金包直徑D的1/6-1/2 ;合金包用以將重熔的合金液轉(zhuǎn)運至澆鑄工位，并作均勻化容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鋁基合金氣動攪拌混勻裝置，其特征在于所述的噴槍由鋼管構(gòu)成，鋼管表面敷設(shè)耐火材料，噴槍頭部插入合金包底部，帶有壓力的氣體由噴槍噴入合金包，攪拌合金液上下翻滾，混勻合金成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鋁基合金氣動攪拌混勻裝置，其特征在于所述的氣體連接器由雙層管套設(shè)而成，內(nèi)管一端涂設(shè)耐火材料，與噴槍連接，另一端與供氣管連接，外管上設(shè)卡緊螺栓，噴槍與內(nèi)管連接后，由卡緊螺栓卡緊，防止噴吹氣體時噴槍脫落。
5.本發(fā)明的熔融鋁基合金氣動攪拌混勻方法，按以下步驟進行 1)、準(zhǔn)備連接噴吹設(shè)備，關(guān)閉減壓閥； 2)、冶煉鋁基合金 按設(shè)定配比重熔電解鋁、鋼或硅錳 ①合金成分 鋁鐵合金A120-60%(wt)，其余主要為Fe_元素和其它微量殘余元素， 鋁硅錳合金All. 5-10%(wt)，其余為S1、Mn和其它微量殘余元素； ②冶煉方式 單爐冶煉冶煉鋁鐵合金時一臺中頻爐先重熔廢鋼，熔化后形成的鋼液鋼液合適后加入電解招塊； 雙爐冶煉一臺中頻爐重熔廢鋼或電解鋁硅錳合金，另一臺中頻爐重電解鋁； 3)、混沖合金液 單爐冶煉的鋁基合金液立即兌入合金包中，包口區(qū)預(yù)留200-350mm的防溢段(金屬液面與包口頂端面的間距)，避免噴吹攪拌時合金液體溢出合金包；雙爐冶煉時，熔化的鋁液先倒入到合金包中，在根據(jù)合金成分規(guī)格要求，計算出需兌入合金包內(nèi)的鋼液或硅錳合金重量; 4)、運送合金包 合金包運至攪拌工位，操作人員站在操作平臺上操作； 5)、噴吹攪拌 ①下槍噴槍插入合金包，槍頭可直至包襯底部， ②開啟減壓閥送出氣體氣體壓力O.1-0. 3MPa，調(diào)節(jié)氣壓控制攪拌強度， ③噴吹攪拌時間2.5-6min，根據(jù)合金量與溫度，予以調(diào)控； 6)、澆鑄 ①提槍噴吹結(jié)束，立即提起噴槍，關(guān)閉減壓閥， ②合金包中的合金液注入合金的型具中，冷凝成塊狀。
全文摘要
熔融鋁基合金氣動攪拌混勻裝置及其方法，屬于合金的制造，涉及含鋁或鋁硅錳的合金生產(chǎn)裝置。該裝置包括合金包和攪拌裝置，特點是所述的合金包襯底部為圓弧形；所述攪拌裝置由噴槍、連接器、供氣管、減壓閥和氣源連接構(gòu)成；攪拌時，噴槍一端插入合金包，另一端與氣體連接器連接，連接器后端與供氣管連接，供氣管由減壓閥與氣源連接。本發(fā)明的熔融鋁基合金氣動攪拌混勻方法，按準(zhǔn)備、冶煉鋁合金、混沖合金包、運送合金包、噴吹攪拌、澆鑄步驟進行。優(yōu)點是，構(gòu)思新穎，結(jié)構(gòu)簡單、合理，操作方便；噴吹攪拌，使不同比重的金屬液體迅速混合，成分分布均勻，偏差小，質(zhì)量穩(wěn)定；減輕勞動強度，改善操作環(huán)境，降低鋁金屬氧化損失；提高效率，降低成本。
文檔編號C21C7/00GK103060520SQ20131001732
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者唐希倫 申請人:馬鞍山市潤通冶金材料有限公司