一种大吨位轻合金熔体实时净化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大吨位轻合金熔体实时净化方法及系统，涉及铝合金净化技术领域。其中，方法包括：在熔炼炉炉底预埋防渗型透气砖，通过在线测氢仪实时采集合金熔体含氢量数据，分阶段通过在线测氢仪吹入弥散多泡的精炼氩气，有效降低铝液中氢的含量，保护合金熔体液面以防止氧化。以此解决了现有技术中轻合金的制备，采用天然气加热熔炼，元素烧损率大、氢含量高、夹杂多、生产效率低的问题。生产效率低的问题。生产效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种大吨位轻合金熔体实时净化方法及系统


[0001]本专利技术涉及铝合金净化
，尤其涉及一种大吨位轻合金熔体实时净化方法及系统。

技术介绍

[0002]轻合金特别是铝合金、镁合金，因其低密度、高性能的优势，广泛应用于兵器、航空航天、汽车等领域。工业生产中，轻合金的单次熔化量可达5t甚至50t以上，电加热方式能耗过高，因此通常采用节能、环保的天然气加热形式。天然气加热是对液面进行直接吹扫加热，大吨位熔体的液面较大，极易造成合金中Mg、Si等元素烧损率大、氢含量高、夹杂多等品质问题，从而在铸造凝固完成后铸件内部形成大量的针孔、气孔、夹杂等缺陷，恶化铸件的组织性能，甚至可能造成整炉熔体报废。而现在常规手段是人工添加精炼剂或借助旋转喷吹精炼机向熔体中吹入氩气及精炼剂进行净化，在升温熔化阶段无法实现保护，且天然气炉的结构以及熔体的大液面、大吨位特点，导致难以找到相匹配的旋转喷吹精炼机，只能采用分装为很多小炉再分别精炼的方法，品质不均匀，效率低，无法满足大吨位熔体熔炼及大型件浇注的需要。因此，需要对现有技术进行改进，提出更合理的技术方案。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中轻合金的制备，采用天然气加热熔炼，元素烧损率大、氢含量高、夹杂多、生产效率低的问题。
[0004]第一方面的，本专利技术实施例提出了一种大吨位轻合金熔体实时净化方法，方法包括：
[0005]根据炉膛的尺寸设置防渗型透气砖的数量及位置，形成含有防渗型透气砖的熔炼炉，其中，每一防渗型透气砖均匹配有质量流量控制器；r/>[0006]在合金锭加入炉膛后，对合金锭加热熔化，并根据合金熔体的液面高度从低到高逐渐调节质量流量控制器的吹氩开合度，其中，吹氩开合度的范围为0～10％；
[0007]在监测到合金锭完全熔化后，控制炉膛内的温度并调节质量流量控制器的吹氩开合度，对合金熔体进行静置，其中，吹氩开合度为0～5％；
[0008]在合金熔体进行静置后，通过炉前光谱分析仪监测合金熔体成分，加入中间合金锭进行修正，并保持质量流量控制器的吹氩开合度与对合金熔体进行静置的吹氩开合度一致；
[0009]在修正用合金锭加入后，控制质量流量控制器的吹氩开合度≥50％，并保持吹氩开合度稳定直至修正用合金锭熔化；
[0010]在修正用合金锭熔化后，控制质量流量控制器的吹氩开合度与对合金熔体进行静置的吹氩开合度一致，并控制炉膛内的温度进行保温；
[0011]通过在线测氢仪对合金熔体氢含量进行实时监测，根据氢含量值，非线性地对质量流量控制器的吹氩开合度进行匹配调节，直至氢含量值满足预设条件；
[0012]在氢含量值满足预设条件后，调节质量流量控制器的吹氩开合度，对合金熔体进行静置保温，其中，吹氩开合度为0～5％。
[0013]优选地，在监测到合金锭完全熔化后，控制炉膛内的温度并调节质量流量控制器的吹氩开合度，对合金熔体进行静置，其中，吹氩开合度为0～5％的步骤，包括：
[0014]在监测到合金锭完全熔化后，控制炉膛内的温度并保温，调节质量流量控制器处于一个特定的吹氩开合度，对合金熔体进行静置，其中，吹氩开合度为0～5％。
[0015]优选地，在线测氢仪的含氢量测量范围为0～0.99ml/100g Al，测氢分辨率为0.01ml/100g Al，校正误差为：≤5％；监测平衡时间为：≤5min。
[0016]优选地，防渗型透气砖数量≥3，防渗型透气砖产生的最大吹氩压力≥0.3MPa及吹氩开合度为0～100％。
[0017]优选地，炉膛设置有圆形炉底，防渗型透气砖数量为4块，3块防渗型透气砖设置在圆形炉底，1块防渗型透气砖设置在出液口。
[0018]优选地，通过在线测氢仪对合金熔体氢含量进行实时监测，根据氢含量值，非线性地对质量流量控制器的吹氩开合度进行匹配调节的步骤，包括；
[0019]在线测氢仪采集合金熔体含氢量数据，并将合金熔体含氢量数据发送到主控端；
[0020]主控端接收合金熔体含氢量数据，根据合金熔体含氢量数据生成流量控制指令，并将流量控制指令发送到质量流量控制器；
[0021]质量流量控制器接收流量控制指令并改变质量流量控制器的吹氩开合度。
[0022]优选地，在含氢量数据中溶体含氢量≥0.7ml/100gAL时，主控端发送的流量控制指令为：吹氩流量为10.0～15.0L/min，吹氩开合度为50～75％；在含氢量数据中溶体含氢量0.7～0.6ml/100gAL时，主控端发送的流量控制指令为：吹氩流量为8L/min，吹氩开合度为40％；在含氢量数据中溶体含氢量0.6～0.5ml/100gAL时，主控端发送的流量控制指令为：吹氩流量为6L/min，吹氩开合度为30％；在含氢量数据中溶体含氢量0.5～0.4ml/100gAL时，主控端发送的流量控制指令为：吹氩流量为5L/min，吹氩开合度为25％；在含氢量数据中溶体含氢量0.4～0.3ml/100gAL时，主控端发送的流量控制指令为：吹氩流量为4L/min，吹氩开合度为20％；在含氢量数据中溶体含氢量0.3～0.2ml/100gAL时，主控端发送的流量控制指令为：吹氩流量为2.5L/min，吹氩开合度为12.5％；在含氢量数据中溶体含氢量≤0.2ml/100gAL时，主控端发送的流量控制指令为：吹氩流量为0.1L/min，吹氩开合度为5％。
[0023]第二方面的，本专利技术实施例提出了一种大吨位轻合金熔体实时净化系统，应用于熔炼炉，大吨位轻合金熔体实时净化系统包括：在线测氢仪、炉底吹氩设备、电磁搅拌设备及主控端；其中，炉底吹氩设备包括：氩气气源、管路、一个或多个质量流量控制器和防渗型透气砖，防渗型透气砖设置在熔炼炉的底部并与熔炼炉的内腔连通，氩气气源、管路、质量流量控制器及防渗型透气砖依次连接；在线测氢仪设置在熔炼炉的出液口，用于采集合金熔体含氢量数据并将合金熔体含氢量数据发送到主控端；主控端，用于接收合金熔体含氢量数据，根据合金熔体含氢量数据生成流量控制指令和电磁搅拌指令，并将流量控制指令发送到质量流量控制器，及将电磁搅拌指令发送到电磁搅拌设备；质量流量控制器，用于接收流量控制指令并改变吹氩开合度；电磁搅拌设备设置在熔炼炉的下端，用于接收电磁搅拌指令并根据电磁搅拌指令调节搅拌方式。
[0024]有益效果：通过本专利技术实施例提出的大吨位轻合金熔体实时净化方法，克服了现有天然气熔化炉火焰直接辐射液面导致的严重氧化及成分损耗，保护液面；降低合金熔体中的氢含量及夹杂物，达到精炼目的，这样就无需再精炼；弥散的气泡在合金熔体中穿梭，促进热质对流，起到成分均匀化的目的；可通过并联的质量流量控制器，实现对各个区域氢含量的分区控制。以此解决了现有技术中轻合金的制备，采用天然气加热熔炼，元素烧损率大、氢含量高、夹杂多、生产效率低的问题。
附图说明
[0025]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其它的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大吨位轻合金熔体实时净化方法，其特征在于，所述方法包括：根据炉膛的尺寸设置防渗型透气砖的数量及位置，形成含有防渗型透气砖的熔炼炉，其中，每一所述防渗型透气砖均匹配有质量流量控制器；在合金锭加入所述炉膛后，对所述合金锭加热熔化，并根据合金熔体的液面高度从低到高逐渐调节所述质量流量控制器的吹氩开合度，其中，所述吹氩开合度的范围为0～10％；在监测到所述合金锭完全熔化后，控制所述炉膛内的温度并调节所述质量流量控制器的吹氩开合度，对合金熔体进行静置，其中，所述吹氩开合度为0～5％；在所述合金熔体进行静置后，通过炉前光谱分析仪监测所述合金熔体成分，加入中间合金锭进行修正，并保持所述质量流量控制器的吹氩开合度与对所述合金熔体进行静置的吹氩开合度一致；在修正用合金锭加入后，控制所述质量流量控制器的吹氩开合度≥50％，并保持所述吹氩开合度稳定直至所述修正用合金锭熔化；在所述修正用合金锭熔化后，控制所述质量流量控制器的吹氩开合度与对所述合金熔体进行静置的吹氩开合度一致，并控制所述炉膛内的温度进行保温；通过在线测氢仪对合金熔体氢含量进行实时监测，根据氢含量值，非线性地对所述质量流量控制器的吹氩开合度进行匹配调节，直至氢含量值满足预设条件；在氢含量值满足预设条件后，调节所述质量流量控制器的吹氩开合度，对合金熔体进行静置保温，其中，所述吹氩开合度为0～5％。2.根据权利要求1所述的大吨位轻合金熔体实时净化方法，其特征在于，在监测到所述合金锭完全熔化后，控制所述炉膛内的温度并调节所述质量流量控制器的吹氩开合度，对合金熔体进行静置，其中，所述吹氩开合度为0～5％的步骤，包括：在监测到所述合金锭完全熔化后，控制炉膛内的温度并保温，调节所述质量流量控制器处于一个特定的吹氩开合度，对合金熔体进行静置，其中，所述吹氩开合度为0～5％。3.根据权利要求1所述的大吨位轻合金熔体实时净化方法，其特征在于，所述在线测氢仪的含氢量测量范围为0～0.99ml/100g Al，测氢分辨率为0.01ml/100g Al，校正误差为：≤5％；监测平衡时间为：≤5min。4.根据权利要求1所述的大吨位轻合金熔体实时净化方法，其特征在于，防渗型透气砖数量≥3，所述防渗型透气砖产生的最大吹氩压力≥0.3MPa及吹氩开合度为0～100％。5.根据权利要求1所述的大吨位轻合金熔体实时净化方法，其特征在于，所述炉膛设置有圆形炉底，所述防渗型透气砖数量为4块，3块所述防渗型透气砖设置在圆形炉底，1块所述防渗型透气砖设置在出液口。6.根据权利要求1所述的大吨位轻合金熔体实时净化方法，其特征在于，通过在线测氢仪对合金熔体氢含量进行实时监测，根据氢含量值，非线性地对所述质量流量控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵高瞻，邢志辉，柴舒心，陶健全，李明，向林，杜传航，张菲玥，李忠盛，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团西南技术工程研究所，
类型：发明
国别省市：