[发明专利]一种金属熔炼方法和熔炼炉

说明书

本发明涉及一种金属熔炼方法，所述方法是通过向金属熔液中持续通入惰性气体，并根据金属熔液各个阶段调节通入所述惰性气体的参数，使金属熔液处于持续被搅动状态；所述惰性气体微小气泡在上浮的过程中，将金属熔液中生成的H和氧化物吸附并夹带出去，从金属熔液表面逸出，起到精炼金属熔体的目的。相较于传统精炼剂方法，本发明除气率更高，除渣效果更好。此外，本发明不产生含氯氟的废气/粉尘等污染，有利于环境保护，节约环保成本。本发明方法不需多次开炉门，减少金属熔体与空气的接触，减少金属氧化烧损和能耗。本发明的金属熔炼方法还可有效克服温度场效应和重力场效益，减少合金元素微观偏析等技术效果。本发明还涉及与所述熔炼方法相配套的熔炼炉。

技术领域

本发明涉及一种金属熔炼技术领域，尤其是一种金属熔炼方法和熔炼炉。

背景技术

在冶金领域中，用熔炼炉熔化金属是十分普遍而重要的工艺。熔化后的金属液体用于铸造各种形状的金属部件或合金部件。熔炼炉的炉体大都由规律的、平整的刚玉质或高铝材质的耐高温、耐磨、防渗耐火材料制成。在铝合金熔炼过程中，空气中水汽带来的氢及氧化夹杂是污染铝熔体的主要物质。高温下金属铝是与水汽化学反应，生成氢和氧化物(A1₂O₂、Al₂O、AlO)溶在铝液中，同时也极易吸收气体(H)，其含量占铝熔体中气体总量的70—90％，而铸造铝合金中的主要缺陷——气孔和夹渣，就是由于残留在合金中的气体H和氧化物等固体颗粒造成的。因此，要获得高质量的熔体，不仅要选择正确合理的熔炼工艺，而且熔体的精炼净化处理也是很重要的。

目前，铝合金熔炼技术主要是通过向熔化铝液中加入精炼剂的方式进行精炼净化处理的。常用精炼剂的化学组成主要包括两种：a)【氯化钠+氯化钾+冰晶石】体系+氟硅酸钠+硝酸盐或硫酸盐或碳酸盐+少许六氯乙烷；b)【氯化镁+氯化钾+钾冰】体系+氟硅酸钾+硝酸盐或硫酸盐或碳酸盐+少许六氯乙烷。使用时喷粉状精炼剂，即采用氮气为载体将所述粉状精炼剂以约2kg/t Al的用量喷送入铝液中，使精炼剂分散捕捉铝液中的渣，惰性气体的微小气泡吸附铝液中的氢气泡，一起上浮到铝液表面达到净化目的。精炼完成后，将铝打渣剂粉末均匀撒在熔渣面上，及时搅拌熔渣，待熔渣粉碎后，再耙出渣粉，铝打渣剂用量0.5～1.0kg/tAl。

归纳起来，现有铝合金精炼净化处理工艺包括如下操作：①投料，向炉体内投入铝锭或电解铝液→②升温融化，并投入覆盖剂→③开闭炉门，搅拌，第一次耙渣，取样分析物料元素含量→④开闭炉门，配合金成分(加金属或添加剂)→⑤开闭炉门，搅拌取样分析→⑥炉门保持开启状，喷粉状精炼剂≥30min→⑦撒入打渣熔剂，第二次耙渣(≥10min)→⑧撒入覆盖剂保护后，关闭炉门静置保温＞20min净化。

按照上述现有铝合金精炼净化处理工艺所得的铝熔体，采用减压凝固试样法测试纯净度，结果为：熔剂精炼前【H】＞0.45mL/100gAl；静置保温后【H】＝0.25～0.32mL/100gAl；贺利氏定氧仪配合扫描电子显微镜，视窗内氧化膜≥45点,且经常有较大较厚尺寸的氧化膜点出现；离线测渣量≥0.356mm²/kgAl。由此可见，静置保温后【H】(氢含量)值、渣量、氧化膜点数等都比较大，距离高洁净度铝液的标准还有相当大的距离，还必须配合炉体外配套的在线除气机和过滤装置的处理来达到高洁净度铝合金铸锭的要求。造成铝液氢含量、渣量、氧化膜点等数值较高的原因，可从精炼处理工艺来分析。