鋁熔體凈化除氣精煉系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鋁熔鑄技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種鋁熔體凈化除氣精煉系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了獲得良好的鋁熔體質(zhì)量，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的鋁加工產(chǎn)品，鋁熔煉過(guò)程中需將熔體內(nèi)的堿性雜質(zhì)(氫、渣或堿金屬)提煉出來(lái)。目前，該領(lǐng)域中最直接的技術(shù)，就是將惰性氣體源注入鋁液底部，通過(guò)攪拌與鋁液混合接觸精煉，在惰性氣體上浮過(guò)程中，將這些有害雜質(zhì)去除。
[0003]傳統(tǒng)的在線除氫設(shè)備，例如美國(guó)SNIF、法國(guó)Alpur、美國(guó)Pyrotek等主要除氫在線處理裝置，目前廣泛應(yīng)用在鋁熔體的各個(gè)領(lǐng)域中，其工藝特征是:在一個(gè)封閉儲(chǔ)存鋁液的箱體頂端插入一至兩根石墨制的轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子在外接傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)下快速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子下端的葉輪插入鋁液并在鋁液中高速旋轉(zhuǎn)攪拌；箱體外置的惰性氣源中的惰性氣體通過(guò)插入鋁液的石墨轉(zhuǎn)子的空心管道從轉(zhuǎn)子葉輪的輸出點(diǎn)輸入箱體內(nèi)的鋁液中，形成惰性氣泡；高速旋轉(zhuǎn)的葉輪把輸出的惰性氣泡攪碎，以期達(dá)到惰性氣泡最大化的接觸鋁液中的有害雜質(zhì)，獲得最佳的除氫效果。
[0004]但在實(shí)際操作中，惰性氣泡由于熱膨脹的原因，無(wú)法與鋁液中有害雜質(zhì)飽和接觸，會(huì)產(chǎn)生除氫盲點(diǎn)，比如在金屬處理量10噸/小時(shí)(S卩10T/H)時(shí)，除氫效果只能達(dá)到50% (即0.14ml/100g)，因此傳統(tǒng)的在線除氫設(shè)備存在著下列無(wú)法避免的工藝缺陷:A、箱體結(jié)構(gòu)的箱蓋與箱體無(wú)法有效密封。在長(zhǎng)期高溫條件下任何可移動(dòng)物體都不可能用輔助手段來(lái)保持其有效的密封，同時(shí)箱體的空氣滲入會(huì)造成鋁液表面氧化物重新生成，在石墨轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生渦流使這些渣層重新帶入鋁液中，形成了鋁液二次污染；B、石墨轉(zhuǎn)子露出液面部分會(huì)產(chǎn)生氧化，大大降低了石墨轉(zhuǎn)子的使用壽命；C、在生產(chǎn)置換不同牌號(hào)合金種類時(shí)須將除氣箱內(nèi)殘留的鋁液放空，直接造成了金屬量的損耗；D、石墨轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)方式不能將惰性氣泡與鋁液中的氫、渣和堿金屬進(jìn)行充分有效的接觸，達(dá)不到理想的除氫效果。
[0005]為了解決上述缺陷，鋁熔體的在線除氫處理裝置需要進(jìn)行全新設(shè)計(jì):石墨轉(zhuǎn)子、流槽均采用下置結(jié)構(gòu)設(shè)置在箱體的底層，惰性氣體的輸出系統(tǒng)連接在轉(zhuǎn)子與定子之間，使整個(gè)轉(zhuǎn)子均在鋁液內(nèi)部工作，不會(huì)造成氧化磨損，大大延長(zhǎng)了轉(zhuǎn)子使用壽命；箱體采用密封的真空結(jié)構(gòu)，在完全真空狀態(tài)下對(duì)鋁液進(jìn)行精煉凈化，杜絕外界空氣進(jìn)入除氣箱內(nèi)，而造成鋁液的二次污染，確保其在高溫條件下長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性；設(shè)置真空發(fā)生器，用真空負(fù)壓來(lái)控制鋁液的流入或流出的金屬量，而不是傳統(tǒng)方式的那種利用流槽進(jìn)出口落差自流式的金屬補(bǔ)給量方式。
[0006]由于鋁熔體的在線除氫處理裝置采用全新設(shè)計(jì)后，生產(chǎn)前對(duì)箱體的烘爐加熱、生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)進(jìn)出口流槽內(nèi)鋁液輸入或輸出的液面檢測(cè)、箱內(nèi)的液面控制、對(duì)真空發(fā)生器真空度的控制、惰性氣體輸入量的控制、石墨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速控制、鑄造完成后對(duì)箱內(nèi)儲(chǔ)存的鋁液溫度補(bǔ)充的加熱控制等關(guān)鍵工藝流程，都需要全自動(dòng)的精準(zhǔn)的控制。比如在鋁液的輸入輸出的過(guò)程中，用真空負(fù)壓來(lái)控制鋁液的流入或流出的金屬量，控制不當(dāng)即會(huì)造成真空負(fù)壓失控，導(dǎo)致鋁液溢出流槽的安全隱患的嚴(yán)重后果；惰性氣體的供氣是在定子與轉(zhuǎn)子的結(jié)合部中進(jìn)行的，由于受到鋁液靜壓力的影響，惰性氣體必須要保持在設(shè)定壓力中或隨著箱體內(nèi)金屬液面上升的靜壓力的變化而自動(dòng)改變其設(shè)定壓力)，從而防止鋁液從這個(gè)兩個(gè)結(jié)合部中倒流，以免造成整個(gè)惰性氣體系統(tǒng)癱瘓。但目前，還不具備任何控制系統(tǒng)能全面覆蓋鋁熔鑄的上述操作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)鋁熔鑄在線除氣的全自動(dòng)化控制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為了解決傳統(tǒng)在線除氫設(shè)備除氫效果差而改進(jìn)的除氫設(shè)備缺少自動(dòng)控制系統(tǒng)的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種鋁熔體凈化除氣精煉系統(tǒng)，在改進(jìn)的在線除氫設(shè)備上加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)銷恪鑄在線除氣的全自動(dòng)化控制，有效提尚除氛效率。
[0008]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種鋁熔體凈化除氣精煉系統(tǒng)，包括用于儲(chǔ)存鋁液的箱體、與箱體連接的壓縮空氣源、設(shè)于箱體底部的電機(jī)、設(shè)于箱體內(nèi)下層的轉(zhuǎn)子和流槽、與轉(zhuǎn)子連接的惰性氣體源，電機(jī)與轉(zhuǎn)子連接，還包括控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)包括主控單元、預(yù)加熱控制單元、氣體檢測(cè)單元、流槽液位檢測(cè)單元、箱體內(nèi)恪液檢測(cè)單元和真空負(fù)壓控制單元，所述的電機(jī)、預(yù)加熱控制單元、氣體檢測(cè)單元、流槽液位檢測(cè)單元、箱體內(nèi)恪液檢測(cè)單元、真空負(fù)壓控制單元分別與主控單元連接，所述的預(yù)加熱控制單元用于熔鑄前對(duì)箱體的加熱控制，所述的氣體檢測(cè)單元包括壓縮空氣檢測(cè)子單元和惰性氣體檢測(cè)子單元，氣體檢測(cè)單元用于實(shí)時(shí)檢測(cè)由壓縮空氣源供應(yīng)的壓縮空氣、由惰性氣體源供應(yīng)的惰性氣體的壓力值和/或流量值，所述的流槽液位檢測(cè)單元用于檢測(cè)流槽內(nèi)熔液液面值，所述的箱體內(nèi)熔液檢測(cè)單元用于檢測(cè)箱體內(nèi)熔液液面和流量，所述的真空負(fù)壓控制單元用于對(duì)箱體內(nèi)的真空負(fù)壓控制。
[0009]作為優(yōu)選，所述的控制系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)子檢測(cè)單元，所述的轉(zhuǎn)子檢測(cè)單元包括轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊與主控單元連接。
[0010]作為優(yōu)選，所述的預(yù)加熱控制單元包括溫度采集模塊、加熱限流溫度調(diào)節(jié)模塊和加熱保護(hù)模塊，溫度采集模塊、加熱限流溫度調(diào)節(jié)模塊連接，溫度采集模塊、加熱限流溫度調(diào)節(jié)模塊、加熱保護(hù)模塊分別與主控單元連接。
[0011]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的溫度采集模塊為PLC溫度模塊。
[0012]作為優(yōu)選，所述的加熱限流溫度調(diào)節(jié)模塊為可控硅電流調(diào)節(jié)電路。
[0013]作為優(yōu)選，所述的流槽液位檢測(cè)單元包括激光測(cè)距儀。
[0014]作為優(yōu)選，所述的真空負(fù)壓控制單元包括負(fù)壓傳感器、真空發(fā)生器、調(diào)節(jié)閥門，所述的負(fù)壓傳感器用于檢測(cè)箱體內(nèi)的負(fù)壓，所述的真空發(fā)生器用于調(diào)節(jié)箱體內(nèi)負(fù)壓狀況，所述的調(diào)節(jié)閥門設(shè)于壓縮空氣源與箱體之間的管路上并用于壓縮空氣流量的調(diào)節(jié)，負(fù)壓傳感器分別與真空發(fā)生器、調(diào)節(jié)閥門電連接。
[0015]作為優(yōu)選，所述的壓縮空氣檢測(cè)子單元包括壓縮空氣壓力檢測(cè)模塊、壓縮空氣流量檢測(cè)模塊。
[0016]作為優(yōu)選，所述的惰性氣體檢測(cè)子單元包括惰性氣體壓力檢測(cè)模塊、惰性氣體流量檢測(cè)模塊。
[0017]作為優(yōu)選，所述的轉(zhuǎn)子檢測(cè)單元還包括轉(zhuǎn)子壽命計(jì)時(shí)模塊，轉(zhuǎn)子壽命計(jì)時(shí)模塊與主控單元電連接。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果是:生產(chǎn)過(guò)程中箱體內(nèi)的鋁液可以完全使用干凈，沒(méi)有殘留鋁液；在生產(chǎn)過(guò)程中可以隨意變化各種合金的除氫要求，不需要釋放殘液，大大減少了金屬損耗；實(shí)現(xiàn)鋁熔鑄在線除氣的全自動(dòng)化控制，有效提高除氫效率，除氫總量可以達(dá)到75%以上(0.09ml/100g)o
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型控制系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖中，1-箱體，2-電機(jī)，3-轉(zhuǎn)子，4-流槽，5-壓縮空氣源，6-惰性氣體源，7-電熱器，8-主控單元，9-預(yù)加熱控制單元，10-氣體檢測(cè)單元，11-流槽液位檢測(cè)單元，12-箱體內(nèi)恪液檢測(cè)單元，13-真空負(fù)壓控制單元，14-轉(zhuǎn)子檢測(cè)單元，15-壓縮空氣檢測(cè)子單元，16-惰性氣體檢測(cè)子單元。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]如圖1所示，一種鋁熔體凈化除氣精煉系統(tǒng)，包括用于儲(chǔ)存鋁液的箱體1、壓縮空氣源5、設(shè)于箱體底部的電機(jī)2、設(shè)于箱體內(nèi)下層的轉(zhuǎn)子3和流槽4、惰性氣體源6以及控制系統(tǒng)，電機(jī)與轉(zhuǎn)子連接，轉(zhuǎn)子中設(shè)有空心管道，壓縮空氣源通過(guò)管路與箱體連接，惰性氣體源通過(guò)管路與轉(zhuǎn)子的空心管道連通。
[0024]如圖2所示，控制系統(tǒng)包括主控單元8、預(yù)加熱控制單元9、氣體檢測(cè)單元10、流槽液位檢測(cè)單元11、箱體內(nèi)熔液檢測(cè)單元12、轉(zhuǎn)子檢測(cè)單元14和真空負(fù)壓控制單元13，電機(jī)、預(yù)加熱控制單元、氣體檢測(cè)單元、流槽液位檢測(cè)單元、箱體內(nèi)恪液檢測(cè)單元、轉(zhuǎn)子檢測(cè)單元、真空負(fù)壓控制單元分別與主控單元連接。
[0025]預(yù)加熱控制單元用于熔鑄前對(duì)箱體的加熱控制。預(yù)加熱控制單元包括溫度采集模塊、加熱限流溫度調(diào)節(jié)模塊和加熱保護(hù)模塊，溫度采集模塊、加熱限流溫度調(diào)節(jié)模塊連接，溫度采集模塊、加熱限流溫度調(diào)節(jié)模塊、加熱保護(hù)模塊