專利名稱：彌散貫通氣體導(dǎo)入出氣頭制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬熔煉設(shè)備中的氣體導(dǎo)入部件的制造方法,特別是金屬硅熔煉設(shè)備的氣 體導(dǎo)入部件的制作方法。
背景技術(shù)：
金屬熔煉過程中，為提高金屬品質(zhì)，必須導(dǎo)入不同氣體，將其吹入金屬熔液中，使其 在金屬熔液中產(chǎn)生一種攪動作用，以使冶煉組分和溫度的不均衡性獲得平衡，以達到分離 雜質(zhì)的效果。現(xiàn)有的氣體導(dǎo)入都采用頂吹或底吹集束氣體方式，具體的一般方法為采用一 根或多根直徑為3mm的直通氣體導(dǎo)管，在一定的壓力下導(dǎo)入熔煉容器中。例如，中國發(fā)明 專利CN1066888提供了一種冶金爐底部供氣元件及制造方法，其主要技術(shù)特征是將不同形 狀的不銹鋼管鑲嵌在帶槽的耐火材料片磚中。并用耐火泥將余下的縫隙填滿，然后將數(shù)片 耐火材料片磚用粘結(jié)劑粘結(jié)成一體。供氣元件不銹鋼管的截面尺寸圓形O0.1 3.0mm, 方形(O. 1 3) X (0.1 3)mm，矩形(O. 2 2) X
mm。為保證氣體流通， 導(dǎo)管不被堵塞，其出氣壓力必須較大，所以氣體導(dǎo)入液體后產(chǎn)生激烈沸騰，造成大量氣體 的浪費，增加成本，且導(dǎo)管易發(fā)生倒吸現(xiàn)象而堵塞。在氣孔堵塞的情況下，其使用壽命只 有一次，并必須進行更換，浪費能源和增加工作量及生產(chǎn)成本。
為改進供氣元件，提高熔煉效率，中國實用新型ZL93218398.0提供了一種冶金爐底 吹用供氣元件，其特征是該供氣元件為復(fù)合式結(jié)構(gòu)，它由頂部、本體、底層、氣道、氣室 和導(dǎo)氣管組成。頂部、本體和底層分別采用鎂質(zhì)透氣性打結(jié)料、鎂碳質(zhì)耐火材料和全鎂砂 料組成。且鎂質(zhì)透氣性打結(jié)料為顆粒狀。氣道可采用不銹鋼管，也可采用開槽的耐火材料 組合而成。該方法采用了顆粒狀鎂質(zhì)打結(jié)料層，避免了導(dǎo)氣管與熔液直接接觸，但這些顆 粒為松散分布式填于制件中，顆粒可相互移位，空隙分布不均，因此氣體進入熔液后，仍 然難以避免激烈沸騰而造成的氣體浪費，也無法避免導(dǎo)管倒吸現(xiàn)象。
中國發(fā)明專利CN1168416公開了一種冶金爐底部供氣用彌散式透氣元件及其制造方 法。它由耐火材料芯部和外殼組成，其主要耐火材料的成分(重量％)為MgO: 80 95%，
Al2030. 5 5%，所用Mg0的顆粒粒度< 4mm，生產(chǎn)方法為按化學(xué)成分范圍對耐火材料芯部 配料，混合均勻，裝入透氣元件外殼氣室的上部，高壓成型，再低溫烘烤20 150小時即 成。該方法克服了前述方法中顆粒松散結(jié)合的缺點，但該方法所使用的顆粒較大，其直徑 為mm級，因此通氣不夠均勻；顆粒之間的空隙較大，在氣體供應(yīng)突然中斷的情況下，還 是難以避免倒吸現(xiàn)象。熔液易進入空隙中而堵塞。
此外，也有利用各種彌散式透氣元件，這些元件采用在鋼玉質(zhì)、高鋁質(zhì)、鎂質(zhì)或粘土 質(zhì)耐火材料中加入一定量的碳化物和其他粘結(jié)劑與燒結(jié)劑，按一定粒度與配比配好，裝入 金屬或耐火材料外殼內(nèi)，高壓成型，然后在1500"C以上高溫?zé)Y(jié)而制成。加碳化物的彌 散式供氣元件的主要特點是氣孔率高，透氣性好，其主要缺點是由于加入的碳化物在高溫 處理時易燒失，造成透氣元件密度低，高溫強度低，抗浸蝕性和抗熔液沖刷性差，使用壽 命低， 一般小于10爐，加工工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。
由于現(xiàn)有技術(shù)的這些缺點，本技術(shù)領(lǐng)域一直期待著新的導(dǎo)氣部件的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足,提供一種不僅能有效提供均勻的熔液氣 體供應(yīng)，使得熔液中的溫度分布均勻，反應(yīng)充分，還可有效避免導(dǎo)管堵塞的彌散貫通氣體 導(dǎo)入出氣頭制造方法。
本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
1、 選擇耐高溫的材料高純金屬氧化物
2、 將高純金屬氧化物研磨到75 10 u m大小的顆粒；
3、 在金屬氧化物顆粒中加入堿性液體，并攪拌均勻；
4、 將攪拌均勻的高純金屬氧化物顆粒裝入成型模具；
5、 將模具加溫到750 85(TC,置于500T以上的壓力設(shè)備下，壓制3 6小時，待溫 度降低到50'C時開模取出制件；
6、 將制件放置于避光處5 12天，讓堿性液體繼續(xù)揮發(fā)；
7、 將制件送到高溫爐中進行燒結(jié)，以每小時升溫1 5'C的速度升溫至1000'C，保溫 48小時，再以每小時1 5'C的速度降溫到200'C取出。
8、出氣頭燒結(jié)完成后，在氣頭底部裝入金屬導(dǎo)管并用金屬板做護套，以保證氣體由 頂部溢出。
本發(fā)明所使用的高純金屬氧化物，可以是熔點高于2500TC的，且性質(zhì)穩(wěn)定的金屬氧 化物例如氧化鎂(熔點2852C)、氧化鋯(熔點2710r)、 二氧化鉿(熔點2780 2920X:) 等中的一種或混合物，其純度最好在99.99%以上。在本發(fā)明的一個實施例中，所選的金 屬氧化物為氧化鋯。
本發(fā)明所使用的堿性液體，可以是氫氧化鈉，其濃度為1% 40%。 本發(fā)明所加入的液體體積，其與金屬氧化物顆粒的體積比為0.1 1: 1,其最佳體積 比為能使混合的金屬氧化物顆粒與液體剛好處于粘稠狀態(tài)。
本發(fā)明所使用的成型模具的內(nèi)部形狀可以為出氣頭需要的任何形狀，以便按需要制作 出所需形狀的出氣頭。
本發(fā)明所用的金屬板護套，其上有一個或多個孔，用于穿過一根或多根導(dǎo)氣管。 本發(fā)明所制造出的出氣頭，避免了供氣導(dǎo)管與熔液、廢渣的直接接觸，它既可讓供氣 導(dǎo)管的氣體由顆粒間的空隙均勻出氣，又可以消除由于攪拌中熔液與氣體帶來的剪切力、 沖擊力對導(dǎo)管的直接作用。同時，由于本發(fā)明采用的金屬氧化物顆粒直徑為微米級，顆粒 之間空隙小而且均勻，由于表面張力的存在，因此熔液不易倒吸進入制得的出氣頭空隙中。 因此采用本發(fā)明的制造方法制造出的出氣頭制件，氣體出氣均勻，能有效改善熔液流動, 使得熔液中的溫度分布均勻，反應(yīng)充分，有效去除雜質(zhì)，同時避免氣體浪費。顆?？障缎。?不易堵塞，每次操作完畢棄除其表面的渣殼即可繼續(xù)使用，有利于延長出氣頭自身的使用 壽命。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作具體的說明。但以下的實施例僅提供參考與說明用，而 非對本發(fā)明加以限制。
具體實施例方式
實施例h
1、 選擇耐高溫的材料高純氧化鋯；
2、 將髙純氧化鋯研磨到75 10ura大小的顆粒；3、 在氧化鋯中加入濃度為25%的氫氧化鈉液體，加入的液體體積與氧化鋯顆粒的體 積比為0.3: 1，并攪拌均勻；
4、 將攪拌均勻的髙純氧化鋯裝入成型模具；
5、 將模具加溫到8001C,置于500T以上的壓力設(shè)備下，壓制4小時，待溫度降低到 50"C時開模取出制件；
6、 將制件放置于避光處10天，讓氫氧化鈉繼續(xù)揮發(fā)；
7、 將制件送到高溫爐中進行燒結(jié)，以每小時升溫2'C的速度升溫至1000'C，保溫48 小時，再以每小時2'C的速度降溫到200'C取出。
8、 出氣頭燒結(jié)完成后，在氣頭底部裝入金屬導(dǎo)管并用金屬板做護套，以保證氣體由 頂部溢出。
經(jīng)實踐，使用本發(fā)明的方法制作出的出氣頭特別適合于金屬硅的提純，例如，在使用 氧氣的情況下出氣頭可連續(xù)使用50次，使用氬氣的情況下可連續(xù)使用100次。 實施例2:
1、 選擇耐高溫的材料高純氧化鋯及氧化鎂；
2、 將高純氧化鋯及氧化鎂分別研磨到75 10!im大小的顆粒，研磨后的兩種顆粒按 各50%的比例混合；
3、 在混合的顆粒中加入濃度為30%的氫氧化鈉液體，加入的液體體積與氧化鋯顆粒 的體積比為0.3: 1，并攪拌均勻；
4、 將攪拌均勻的高純氧化鋯裝入成型模具；
5、 將模具加溫到800iC,置于500T以上的壓力設(shè)備下，壓制4小時，待溫度降低到 501C時開模取出制件；
6、 將制件放置于避光處10天，讓氫氧化鈉繼續(xù)揮發(fā)；
7、 將制件送到高溫爐中進行燒結(jié)，以每小時升溫2'C的速度升溫至IOOO'C，保溫48小時, 再以每小時2X:的速度降溫到200"C取出。
8、 出氣頭燒結(jié)完成后，在氣頭底部裝入金屬導(dǎo)管并用金屬板做護套，以保證氣體由 頂部溢出。
權(quán)利要求
1、一種彌散貫通氣體導(dǎo)入出氣頭制造方法，其特征在于(1)、選擇耐高溫的高純金屬氧化物，將其研磨成顆粒；(2)、在高純金屬氧化物中加入堿性液體，并攪拌均勻；(3)、將攪拌均勻的高純金屬氧化物顆粒裝入成型模具；(4)、高壓成型，取出制件；(5)、將制件放置于避光處5～12天，讓堿性液體繼續(xù)揮發(fā)；(6)、將制件送到高溫爐中進行燒結(jié)，以每小時升溫1～5℃的速度升溫至1000℃，保溫48小時，再以每小時1～5℃的速度降溫到200℃取出；(7)、出氣頭燒結(jié)完成后，在氣頭底部裝入金屬導(dǎo)管并用金屬板做護套。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彌散貫通氣體導(dǎo)入出氣頭制造方法，其特征在于所述的 金屬氧化物為氧化鎂、氧化鋯或氧化鉿中的一種，或其混合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彌散貫通氣體導(dǎo)入出氣頭制造方法，其特征在于所述的金屬氧化物顆粒直徑為75 10 y m。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彌散貫通氣體導(dǎo)入出氣頭制造方法，其特征在于 所述的堿性熔液為氫氧化鈉溶液。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彌散貫通氣體導(dǎo)入出氣頭制造方法，其特征在于 所述的堿性液體體積與金屬氧化物顆粒體積比為0.1 1: 1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彌散貫通氣體導(dǎo)入出氣頭制造方法，其特征在于所述的 高壓成型過程為將模具加溫到750 85(TC,置于500T以上的壓力設(shè)備下，壓制3 6 小時，待溫度降低到50C時開模取出制件。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彌散貫通氣體導(dǎo)入出氣頭制造方法，其特征在于所述的 金屬護套上有一個或多個導(dǎo)管口 。
全文摘要
一種彌散貫通氣體導(dǎo)入出氣頭制造方法，該方法為在耐高溫的微米級高純金屬氧化物顆粒中加入堿性液體，并攪拌均勻，高壓成型后再燒結(jié)完成出氣頭制件，最后在氣頭底部裝入金屬導(dǎo)管并用金屬板做護套，以保證氣體由頂部溢出。采用本發(fā)明的方法制造出的出氣頭制件，氣體出氣均勻，有利于有效改善熔液流動，使得熔液中的溫度分布均勻，反應(yīng)充分，有效去除雜質(zhì)，同時避免氣體浪費；顆?？障缎。灰锥氯?，有利于延長出氣頭自身的使用壽命。經(jīng)實踐，采用本方法制造的出氣頭在使用氧氣的情況下可連續(xù)使用50次，使用氬氣的情況下可連續(xù)使用100次。
文檔編號F27D99/00GK101392306SQ20081007092
公開日2009年3月25日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者鄭智雄 申請人:南安市三晶硅品精制有限公司