[发明专利]铝液净化氮-氯混气系统及铝液净化方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种铝活塞用铝液净化设备上的氮-氯混气系统，尤其是一种使用氯气环境中的安全、定量、过程监控泄露的氮-氯混气系统。本发明还涉及一种铝液净化方法。

背景技术

目前，铝液净化大都采用精炼剂或惰性气体气泡排除法的净化方式，其存在的主要问题是：采用精炼剂（氯盐）净化法烟雾大、环境差，腐蚀设备、影响工人身体健康，尤为关键的是铝液烧损大，浪费严重。采用惰性气体（氩气）气泡排除法的净化时其成本较高。这两种方式易实现，工艺简单，但生产效率低，处理时间较长，难以适应铝液低成本、高质量稳定要求的大规模生产。

同时，铝活塞用铝液还有别于其它合金铝液，其大部分为共晶或过共晶型铝硅合金铝液，由于该类铝液普遍采用磷变质，该变质方法对精炼处理要求较高，需采用氯盐或氯气（氯气也是很好的精炼气体：通过氯气和氯发生化学反应生成AlCl₃，AlCl₃高温汽化为气泡把铝液中的氢和氧化夹杂带出）同时氯气在铝液中最关键的是能有效消除铝液中的钙元素[Ca+Cl₂→CaCl₂ ，生成的CaCl₂汽化为气体溢出]，钙在铝液中能抑制甚至消除磷的变质效果，在磷变质铝液中属于有害元素）精炼后其变质效果才明显。上述传统的铝液净化方式氯盐净化法虽能促进变质效果，但存在上述使用中的不足。采用气泡法净化除气效果虽好，但达不到促进变质效果的目的。增加氯气因大多数厂家解决不了氯气使用的安全性问题，故大多数仍沿用采用氯盐的铝活塞用铝液净化方式。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种安全、定量、过程监控泄露的氮-氯混气系统。

本发明的另一目的是提供一种铝液净化方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种铝液净化氮-氯混气系统，它包括氯气回路和氮气回路，所述氯气回路为接通氯气气源的管道依次经阀门Ⅰ、压力传感器Ⅰ、氯气减压阀、压力表Ⅰ、通断控制器Ⅰ和能够进行流量调节的流量计Ⅰ接至混气接头；所述氮气回路为接通氮气气源的管道依次经阀门Ⅱ、压力传感器Ⅱ、氮气减压阀、压力表Ⅱ、通断控制器Ⅱ和能够进行流量调节的流量计Ⅱ接通到所述混气接头；所述混气接头把两股气体混合后进入对铝液进行净化的除气设备。

所述氯气回路上在阀门Ⅰ和氯气减压阀之间还设有氯气过滤器，以便过滤掉氯气中的颗粒性杂质，预防这些小杂质对管路密封的影响。

该系统还包括安全回路，所述安全回路包括带有通断控制器Ⅲ的管道，管道的一端连通氯气回路上通断控制器Ⅰ和流量计Ⅰ之间的管道，另一端连通氮气回路上压力表Ⅱ与通断控制器Ⅱ之间的管道。以确保氯气回路通断控制器后残存的氯气被安全回路中过来的氮气吹净。

该系统设置在混气箱内，所述混气箱内还设有氯气泄漏报警系统，所述氯气泄漏报警系统包括一设在混气箱内的氯气泄漏报警探头，该氯气泄漏报警探头连接输出装置。

通过本发明的氯气混气系统，充分系统的考虑解决了使用的安全性，并采用5～10%的氯气（氯气量超10%对保温炉盛铝液的坩埚有一定腐蚀腐蚀）和氮气（780℃以内除气原理同氩气，但成本明显要低。氮气超过780℃氮气不稳定，由惰性变为活性气体，易于合金中其它元素发生反应降低其精炼效果）混合除气，即保证了促进铝液变质效果和净化铝液的目的，又解决了氯盐净化污染大、氩气精炼费用高的问题。

通过以上方案，实现并提供一种安全、定量、具有过程监控泄露的氮-氯混气系统。稳定了铝液净化质量，降低了生产成本。

一种铝液净化方法，采用浓度比为5～10%的氯气和余量的氮气混合气体对铝液进行净化，净化温度为720～760℃（净化温度低于720℃铝液粘度增大，增大了气泡上浮过程中吸附氧化夹杂和氢的阻力，降低精炼效果。当温度超过780℃氮气变得不稳定，由惰性变为活性气体，易于合金中其它元素发生反应降低其精炼效果，同时温度超过780℃铝液的氧化倾向增大，氢的溶解度也变大，净化效果变差）。

本发明中铝液净化方法的净化原理：