定向凝固提純鋁的裝置的製作方法

2023-05-08 08:08:56

專利名稱:定向凝固提純鋁的裝置的製作方法
本發明技術涉及到冶金、鑄造領域。
在已有技術中，關於用定向凝固法提純鋁，目前，只有日本已達到生產應用的水平。這方面最接近的已有技術是Patent NoJΔJ8216567－KoKai；Japan。這項專利比傳統的三層電解法工藝先進，它的裝置主要有爐體，結晶器，去髒液包，電磁感應線圈。這項專利比傳統的精鋁生產省電20％，但是，其裝置不適合於提純含si量多，含Fe量少的鋁，而我國的鋁資源正是這樣。另外，排髒液包的靈活性也不夠。
本發明的構思是在微機控制下加熱保溫鋁液，磁場攪拌和定向凝固來提純精鋁。這種方法比三層電解法省電50％以上。該裝置適合於提純高si，低Fe的鋁，用這種裝置可控制凝固速度在5－10mm／min範圍內。提純方法是在鑄型頂部控制鋁液的流量，連續地注入鑄型內，並以強磁場加以攪拌，在鑄型底部設計一個用微機控制的牽引機構，使鋁液連續地以5－10mm／min的速度定向凝固。當凝固開始階段，牽引機構拉引初始凝固座〔27〕，在其後的穩定凝固階段鑄坯不斷被切割運走，餘下鑄坯是被自重和由微機控制的輥輪牽引機構拉引，同時，由於電磁攪拌作用，使凝固前沿的髒液和上部的新鮮鋁液不斷交換，當鋁液中的雜質達到一定濃度時，用真空式排髒液包排除髒液。這樣就提純了鋁。
附圖是定向凝固法提純鋁的裝置。它由四大部分即爐體、結晶器、運動磁場發生器和排髒液包組成。其中，爐體是由保溫套〔1〕、加熱元件〔2〕、爐管〔3〕、保溫填料〔5〕和鑄型〔4〕組成；結晶器是一個環狀水套〔9〕；運動磁場發生器是由電磁感應線圈〔8〕和隔熱水套〔7〕組成；真空式排髒液包是由包體〔25〕和帶動包體〔25〕運動的一套傳動機構組成。
本實用新型的特徵在於結晶器環狀水套〔9〕和電磁感應線圈〔8〕的相對配置關係以及為實現這種配置關係而設計的隔熱水套〔7〕，使電磁感應線圈〔8〕和結晶器環狀水套〔9〕的底部正好位於凝固殼厚度為8－12mm的凝固前沿〔28〕的上方，而隔熱水套〔7〕必須置於結晶器環狀水套〔9〕的上方，處在保溫填料〔5〕與電磁感應線圈〔8〕之間，其隔熱水套〔7〕的頂部與電磁感應線圈〔8〕的頂部保持在同一水平位置上。而已有的裝置因無法克服運動磁場發生器的電磁感應線圈〔8〕受熱而損壞，因此，配置在結晶器環狀水套〔9〕的下方二次冷卻系統〔26〕區域內。這樣，磁場僅能對通過結晶器時對尚未凝固的剩餘鋁液起攪拌作用，同時，由於磁場要透過較厚的凝固殼才能達到鋁液〔6〕中，所以，就大大降低磁場強度，因而減低攪拌效率。本實用新型由於改變了結晶器環狀水套〔9〕，電磁感應線圈〔8〕以及隔熱水套〔7〕的配置關係，使電磁感應線圈〔8〕處在鋁液〔6〕凝固殼厚度為8～12mm的凝固前沿〔28〕的上方，減少了鋁液〔6〕的凝固殼的屏蔽作用的影響，因而能起到對鋁液〔6〕進行全面激烈地攪拌作用，大大提高了提純效率，特別對含si高和含Fe低的鋁液更能顯示出其優點。
下面是本發明的具體實施例。首先將熔化的鋁錠(使用電阻爐、甘鍋爐皆可)，加熱至800℃保溫。然後將初始凝固座〔27〕推入結晶器環狀水套〔9〕的內圈約2mm深度使之密切接觸。開啟隔熱水套進口〔12〕和出口〔13〕，同時開啟結晶器環狀水套〔9〕的進水口〔14〕和出水口〔15〕，使結晶器環狀水套〔9〕和隔熱水套〔7〕中的冷卻水暢通。再將加熱元件〔2〕通電，以予熱鑄型〔4〕使其溫度達800℃，最後將鋁液〔6〕連續注入鑄型〔4〕中，同時開動電磁感應線圈〔8〕的電源，控制電壓為40V，對鋁液〔6〕進行攪拌。隨著鋁液〔6〕的凝固，在微機控制下初始凝固座〔27〕底部的牽引輥道以5－10mm／min速度拉引初始凝固座〔27〕，其中以6mm／min的速度為宜。當提純完畢的鑄坯〔10〕達一定長度後，被專門的切割機切割運走。餘下的鑄坯〔10〕就不再用初始凝固座〔27〕，而直接被牽引輥道夾持拉引。當鋁液中雜質達一定濃度時，通過滑輪〔16〕、電動機及卷輪〔17〕、小車輪〔18〕、鋼絲繩〔23〕、滑杆〔22〕、滑塊〔21〕的傳動機構，把處於一定溫度下的真空式排腔液包體〔25〕，送進鑄型〔4〕中，開啟接進排氣閥〔19〕，使升降氣缸〔24〕中活塞上移，此時，鋁液則自動被吸進排髒液包體〔25〕中，然後，關閉放氣閥〔20〕，再將接進排氣閥〔19〕換向，使升降氣缸〔24〕中活塞下移，堵塞髒液包體〔25〕底孔，再通過上述傳動機構將排髒液包體〔25〕提升運走。繼續注入鋁液〔6〕，重複上述提純過程。
微機控制過程如下
本發明不用傳統的三層電解法提純精鋁，使純度為99％的普鋁提到99.94％以上。比三層電解法省電50％以上，可使工藝提純精鋁每噸成本下降30％左右。
權利要求
1.一種供冶金、鑄造使用的定向凝固提純鋁的裝置，是由爐體、結晶器、運動磁場發生器、排髒液包組成，本實用新型的特徵在於結晶器環狀水套[9]和電磁感應線圈[8]的相對配置關係，以及為實現這種配置關係而設計的隔熱水套[7]，其中，電磁感應線圈[8]和結晶器環狀水套[9]的底部正好位於凝固殼厚度為8～12mm凝固前沿[28]的上方，而隔熱水套[7]必須置於結晶器環狀水套[9]的上方，在保溫填料[5]與電磁感應線圈[8]之間，其隔熱水套[7]的頂部與電磁感應線圈[8]的頂部保持在同一個水平位置上，因而實現了對鋁液[6]進行全面激烈地攪拌作用；在整個定向凝固提純鋁的過程中，各參數均採用微處理機程序控制。
2.根據權利要求
1所述的定向凝固提純鋁的裝置，上述的結晶器環狀水套〔9〕冷卻強度應保證其凝固速度為5－10mm／min。
專利摘要
本實用新型是屬於冶金、鑄造領域裡的一項技術問題。主要解決的問題是用一帶有微處理機程序控制的結晶器來進行鋁的提純。這種結晶器適合於我國鋁資源的狀況。其凝固速度可用微機控制在5～10mm/mln範圍內，解決了日本專利中的結晶器不適合我國鋁提純這一技術問題。本實用新型如果應用於提純鋁生產上，可比三層電解法省電50％以上，使每噸精鋁的成本降低30％左右。
文檔編號C22B21/00GK85201157SQ85201157
公開日1986年6月11日 申請日期1985年4月1日
發明者金俊澤, 任忠鳴, 於功利 申請人:大連工學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan