摘要：介紹鋁合金熔體在線除氣裝置的組成，工作原理，工藝流程和主要特性，以及在裝置上采取的一些改進(jìn)措施。
關(guān)鍵詞：鋁合金熔體；在線除氣裝置；PLC控制
鋁合金熔體的爐內(nèi)精煉處理其凈化效果是有限的，而且熔體在流送過(guò)程中易產(chǎn)生二次污染，因此難以控制熔體中的雜質(zhì)(氫、堿性金屬、非金屬夾雜)，尤其是每年6月～9月高溫多雨季節(jié)，鑄錠中氣孔、夾雜等嚴(yán)重影響其內(nèi)部質(zhì)量，導(dǎo)致鋁材成品率降低。因此，在線除氣裝置一自是我公司熔鑄分廠重點(diǎn)研究和改進(jìn)的對(duì)象，近幾年先后對(duì)幾條鑄造線進(jìn)行了技術(shù)改造，加裝了三種不同的在線除氣裝置：(1)在一號(hào)鑄造線和25 t生產(chǎn)線采用Aplur旋轉(zhuǎn)噴嘴除氣裝置，此后在引進(jìn)裝備的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際具體情況，與供貨廠家共同設(shè)計(jì)了經(jīng)濟(jì)實(shí)用且方便的除氣裝置。(2)在5#鑄造線上我們加裝了自己研發(fā)的簡(jiǎn)單實(shí)用的除氣裝置，它是在流槽上用多個(gè)小轉(zhuǎn)子進(jìn)行精煉，轉(zhuǎn)子間用隔板分隔，使鑄次間無(wú)金屬存留，無(wú)需加熱保溫，運(yùn)行費(fèi)用大幅降低，除氣效果非常好；這種除氣裝置避免了一般除氣裝置金屬容積大，鑄次間放干料多或需加熱保溫，運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題。(3)制造出緊湊型除氣裝置。其寬度和高度與流槽接近，在側(cè)面下部安裝固定嘴供氣。該裝置占地極小，放干料少，操作簡(jiǎn)單，除氣效率高，在采用氬氣情況下除氣率達(dá)到36％以上，造價(jià)僅僅為傳統(tǒng)除氣裝置的1／4～1／3，運(yùn)行費(fèi)用降低30％以上。今后我們將大量采用這種除氣裝置。這幾套裝置經(jīng)過(guò)在生產(chǎn)中運(yùn)行證明不僅凈化效果好，而且不污染環(huán)境。下面僅對(duì)Aplur旋轉(zhuǎn)噴嘴除氣裝置進(jìn)行詳細(xì)介紹，其他除氣裝置的原理、流程等與其相似。
1 除氣工藝流程和原理
精煉氣體流程：惰性氣體儲(chǔ)氣罐→在線除氣裝置氣體控制柜→石墨轉(zhuǎn)子噴頭→處理的鋁合金熔體→進(jìn)行凈化除氣處理。
工作原理：在保溫爐和鑄造機(jī)之間放置除氣裝置，在除氣處理池中通過(guò)旋轉(zhuǎn)的石墨轉(zhuǎn)子將吹入鋁合金熔體的氮?dú)馇兴�，形成大量的彌散氣泡，使鋁合金液與氮?dú)庠谔幚沓刂谐浞纸佑|，根據(jù)氣壓差和表面吸附原理，氣泡在熔體中吸收熔體中的氫，以及吸附氧化夾渣(大的以碰撞的方式，小的以徑向攔截方式)之后上升到熔體的表面形成浮渣。而鋁合金熔體從除氣裝置的出口（設(shè)在浮渣下部）流向鑄造機(jī)，鋁合金液連續(xù)進(jìn)入除氣裝置，氮?dú)膺B續(xù)吹入，隨著凈化處理的行，達(dá)到凈化鋁合金液的目的。
2 除氣裝置主要組成部分
2.l 處理箱
處理箱包括凈化室與加熱保溫室兩個(gè)內(nèi)腔，中間用SiC材質(zhì)的隔板隔開，兩室的底部連通，鋁合金液在凈化室進(jìn)行除氣除渣后，從隔板下方流入保溫室靜置保溫，保溫室采用U形硅碳捧外套碳化硅保護(hù)管浸入鋁合金液對(duì)其加熱．箱體外殼由10 mm鋼板制成，內(nèi)襯采用耐火材料整體澆注而成，在側(cè)壁上部設(shè)有觀察查、扒渣口，底部設(shè)有清渣口。處理箱前后連體為獨(dú)立的一個(gè)內(nèi)腔．便于加熱器直接傳導(dǎo)，對(duì)處理后的鋁合金液進(jìn)行潛流輸送。在我公司建議下，在箱體兩側(cè)壁的下部設(shè)有清渣門，不用啟動(dòng)箱蓋即可完成腔內(nèi)清渣，延長(zhǎng)了箱體內(nèi)腔的使用壽命，其保溫性能也有所提高，熱損失減小、經(jīng)加熱器的熱補(bǔ)償，完全可以滿足生產(chǎn)工藝對(duì)溫度的要求；箱體封閉性好，可以避免空氣進(jìn)入箱內(nèi)，避免鋁合金液受二次污染。配有液壓傾翻裝置，鑄造工作完成后或合金更換時(shí)可以徹底放流，箱內(nèi)完全可做到徹底清空。加熱器不必長(zhǎng)時(shí)間通電保溫，可以相對(duì)降低電耗。
2.2 升降系統(tǒng)
為保證其精確定位采用兩個(gè)液壓缸作為升降裝置，分別用于控制石墨轉(zhuǎn)子與U形硅碳棒加熱器加熱系統(tǒng)的垂直上下運(yùn)動(dòng)，并可以進(jìn)行90°水平方向旋轉(zhuǎn)，液壓系統(tǒng)相對(duì)較為穩(wěn)定，定位準(zhǔn)確。
2.3 加熱系統(tǒng)
加熱系統(tǒng)采用浸入式加熱器，U形硅碳棒外套圓柱形的碳化硅或氮化硅保護(hù)管。在管內(nèi)設(shè)有測(cè)溫?zé)犭娕�、可以�?shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制、功率在2 kW～26 kW范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。溫控系統(tǒng)采用最先進(jìn)的功率集成單元實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，避免加熱器通、斷電缺少緩沖階段的缺點(diǎn)，U形硅碳棒加熱器在頻繁的通斷電中，不斷受到主電流沖擊，若無(wú)緩沖階段加熱器易老化，壽命短。
2.4 石墨轉(zhuǎn)子
石墨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)噴嘴由高純度石墨制成，噴嘴的結(jié)構(gòu)除考慮應(yīng)打散氣泡外，還利用攪動(dòng)鋁合金熔體產(chǎn)生的離心力，使熔體進(jìn)入噴嘴內(nèi)與水平噴出的氣體均勻混合，形成氣／液流噴出，增加氣泡與鋁合金液的接觸面積和接觸時(shí)間，提高除氣凈化效果。石墨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速可以通過(guò)變頻器調(diào)速控制，最高可達(dá)400 r／min。石墨轉(zhuǎn)子規(guī)格為Φ150 mm～250 mm，葉輪規(guī)格為Φ250 mm～350 mm，高純抗氧化石墨轉(zhuǎn)子具有強(qiáng)度高、耐高溫、耐鋁流腐蝕等特點(diǎn)。在凈化除氣過(guò)程中，箱內(nèi)鋁合金液表面通入氮?dú)飧采w保護(hù)，使石墨轉(zhuǎn)子露出鋁合金液的部分處于惰性氣體中，防止轉(zhuǎn)子高溫氧化，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)子的使用壽命；葉輪外形是流線型，可以減小旋轉(zhuǎn)時(shí)的阻力，葉輪與鋁合金液間產(chǎn)生的摩擦沖刷力也相對(duì)較小。
2.5 控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)包括氣體和電氣兩部分，分別設(shè)有各自的控制柜。
（l）氣體控制：包括氮?dú)夂蛪嚎s空氣控制，設(shè)有手動(dòng)／自動(dòng)控制。根據(jù)實(shí)際需要，按處理／保持兩狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整氬氣供給量，并經(jīng)過(guò)電磁氣體流量計(jì)可在電腦操作畫面上看到精確的氮?dú)饬髁�，氮�(dú)饬髁堪垂に囈笞詣?dòng)整定好后自動(dòng)鎖定，保證整個(gè)處理過(guò)程氮?dú)饬骶熬鶆蚍�(wěn)定，操作方便可靠。壓縮空氣主要使箱蓋與箱體之間密封，以保證熱量不大量散失。
�。�2）電氣控制：電控部分主要有傳動(dòng)控制、溫度控制兩方面。傳動(dòng)控制單元是控制石墨轉(zhuǎn)子提升、旋轉(zhuǎn)，配備變頻無(wú)極調(diào)速裝置，使轉(zhuǎn)子可以無(wú)阻礙直線性調(diào)速。而溫控單元主要控制加熱器的加熱功能。電控系統(tǒng)采用PLC集中控制。各種控制單元的采集參數(shù)進(jìn)入中央處理器，對(duì)各個(gè)工藝參數(shù)，執(zhí)行元件通過(guò)人／機(jī)操作畫面進(jìn)行在線監(jiān)控，如有故障自動(dòng)報(bào)警，并可以遠(yuǎn)程控制。
3 結(jié)束語(yǔ)
目前這三種除氣裝置成功地用于我廠鑄造生產(chǎn)線系統(tǒng)中，設(shè)備性能穩(wěn)定，對(duì)鋁合金熔體有良好除氣凈化效果．除氣率達(dá)30％以上，使鑄錠的氣孔、夾渣等缺陷明顯下降，提高了鋁材產(chǎn)品質(zhì)量的合格率。 |
