專利名稱：一種鋁熔體真空除氫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁及其合金熔體的真空除氣、特別是對(duì)鑄造坩堝和大型熔鋁冶金爐內(nèi)鋁熔體進(jìn)行真空除氫的方法。
背景技術(shù)：
氫是鋁熔體中溶解的主要?dú)怏w。由于氫在液態(tài)鋁和固態(tài)鋁中的溶解度相差很大，在鑄錠或鑄件凝固時(shí)，氫的溶解度要下降而從熔體中析出，從而在鑄件中造成針孔或者疏松，影響鑄件質(zhì)量。因此，在鑄造之前，必須要盡量除去溶解在鋁熔體內(nèi)的氫。目前主要的除氫方法有1、真空除氫法，即將坩堝爐密封起來，在熔體液面上的空間里制造真空。由于真空中鋁熔體的吸氣傾向趨近于零，氫在鋁熔體中的溶解度大大降低，促使已溶于鋁熔體的氫向真空擴(kuò)散。但使用這個(gè)方法需要將坩堝或爐體封閉，設(shè)備復(fù)雜，只適用于容量數(shù)十到數(shù)百公斤的小型坩堝爐，對(duì)于數(shù)噸到數(shù)百噸的大型冶煉爐不能使用。同時(shí)，液面致密的氧化膜對(duì)氫的擴(kuò)散有阻礙作用，影響除氫效果。2、浮游除氫法，即向鋁溶體中加入氯氣、六氯乙烷、氯化鋅等活性物質(zhì)或氬氣、氮?dú)獾榷栊詺怏w。這些活性物質(zhì)或惰性氣體在鋁熔體中可產(chǎn)生大量氣泡，而氣泡內(nèi)的氫分壓為零，故溶于鋁熔體中的氫會(huì)不斷向氣泡中擴(kuò)散并隨氣泡上浮逸出液面。使用這種方法會(huì)造成液面翻騰，產(chǎn)生的氧化夾雜物容易混入熔體中，直接影響到產(chǎn)品成品的質(zhì)量；活性物質(zhì)的排放物對(duì)環(huán)境也有嚴(yán)重污染。而且用上述兩種方法除氣后都必須很快澆注，否則氫含量很快又會(huì)增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種既適合于在小型坩堝內(nèi)、也適合于在大型冶金熔爐內(nèi)鋁熔體除氫的簡單而有效的真空除氫方法。
本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題將與真空系統(tǒng)連接的多孔吸頭放置于熔鋁內(nèi)部，開啟真空閥后，在多孔吸頭內(nèi)產(chǎn)生真空，使溶解在熔鋁中的氫通過多孔吸頭向真空系統(tǒng)強(qiáng)烈擴(kuò)散后被抽出。
多孔吸頭可以是由耐火材料和粘接劑混合后燒結(jié)而成。
使用本發(fā)明的方法對(duì)鋁及其合金熔體進(jìn)行真空除氫，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)1、除氫效率高；2、除氫不需要密封容器，既可以對(duì)坩堝熔煉進(jìn)行除氫，也可以對(duì)大型冶金熔池進(jìn)行除氫；3、除氫過程不會(huì)對(duì)液面干擾，保證液面氧化鋁膜的完整；4、可以在整個(gè)生產(chǎn)過程中連續(xù)除氫，在潮濕的氣候條件下也能保證鋁熔體具有低的含氫水平；5、對(duì)環(huán)境沒有任何污染；6、無需特殊裝置，成本低廉。


圖1是本發(fā)明鋁熔體真空除氫方法使用的多孔吸頭的其中一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
在具體實(shí)踐中，可以將如圖1所示的多孔吸頭1置于熔鋁5的內(nèi)部，多孔吸頭經(jīng)管道2、真空閥3和真空管道4與真空系統(tǒng)連接，開啟真空閥后，在多孔吸頭內(nèi)產(chǎn)生真空，使溶解在熔鋁中的氫通過多孔吸頭向真空系統(tǒng)強(qiáng)烈擴(kuò)散后被抽出。
多孔吸頭可以由顆粒狀耐火材料(如氧化鋁、硅酸鋁)和粘接劑混合后燒結(jié)而成，粘結(jié)劑可以是硅溶膠或硅酸鈉水溶液。多孔吸頭的形狀可以是球體或圓柱體或其它形狀。用此方法制成的多孔吸頭的孔隙可以保證液態(tài)鋁或液態(tài)鋁合金不能滲透、而氣體可以滲透。
使用小型坩堝熔爐熔鋁時(shí)，可以采用活動(dòng)的多孔吸頭除氫。操作者首先將經(jīng)過充分預(yù)熱的多孔吸頭插入鋁熔體內(nèi)，然后開啟真空閥，在多孔吸頭內(nèi)產(chǎn)生真空。由于真空的多孔吸頭內(nèi)氫的分壓為零，使熔鋁中溶解的氫通過多孔吸頭強(qiáng)烈擴(kuò)散，而后通過真空系統(tǒng)被抽出。多孔吸頭可用人工或機(jī)械在鋁熔體中緩緩移動(dòng)，以提高除氫效率。
使用大型鋁熔池熔鋁時(shí)，可以采用人工或機(jī)械手移動(dòng)的活動(dòng)吸頭除氫，也可以采用固定安裝在爐底或爐壁上的固定吸頭。其除氫原理與小型坩堝熔爐熔鋁相同。
實(shí)施例1坩堝內(nèi)有熔融鋁液300公斤，合金牌號(hào)為ZAlSi9Mg(ZL104)-GB/T1173-1995，鋁液溫度為720℃。多孔吸頭采用顆粒度為100目的氧化鋁與硅溶膠混合后燒結(jié)而成。先將多孔吸頭預(yù)熱至300℃，然后將多孔吸頭插入到坩堝內(nèi)的熔體中，打開真空閥，使真空度到達(dá)10托，開始除氫。在除氫過程中，將多孔吸頭上下左右前后緩緩移動(dòng)，以提高除氫效率。因馬上就要澆注，除氫時(shí)間10分鐘后立即澆注即可。
真空除氫前后鋁中含氫量對(duì)比如表1所示
表1真空除氫前后含氫量對(duì)比

實(shí)施例2坩堝內(nèi)有熔融鋁液500公斤，合金牌號(hào)為ZAlCu5Mn(ZL201)-GB/T1173-1995，鋁液溫度為730℃。多孔吸頭采用顆粒度為200目的硅酸鋁與硅酸鈉水溶液混合后燒結(jié)而成。首先將多孔吸頭預(yù)熱至400℃。然后將多孔吸頭插入到坩堝內(nèi)的熔體中。打開真空閥，使真空度到達(dá)2托，開始除氫。在真空除氫過程中，將多孔吸頭上下左右前后緩緩移動(dòng)，以提高除氫效率。除氫時(shí)間為15分鐘。
真空除氫前后含氫量對(duì)比如表2所示。
表2真空除氫前后含氫量對(duì)比

實(shí)施例3鋁廠的大型冶金爐熔池內(nèi)有熔融鋁液20噸，牌號(hào)為Al99.70-GB/T1196--93，鋁液溫度為750℃。多孔吸頭采用顆粒度為300目的氧化鋁與硅酸鈉水溶液混合后燒結(jié)而成。在熔池側(cè)部和底部壁上安裝有多個(gè)通過管道與真空系統(tǒng)相連接的多孔吸頭。在向熔池中鋁液加入細(xì)化晶粒的物質(zhì)過程中即開始真空除氫。打開真空閥，使真空度到達(dá)5托。在整個(gè)澆注過程中，真空除氫一直進(jìn)行，使鋁液中氫含量一直處于低水平。
真空除氫前后含氫量對(duì)比如表3所示。
表3真空除氫前后含氫量對(duì)比

權(quán)利要求
1.一種鋁熔體真空除氫方法，其特征是將與真空系統(tǒng)連接的多孔吸頭放置于熔鋁內(nèi)部，開啟真空閥后，在多孔吸頭內(nèi)產(chǎn)生真空，使溶解在熔鋁中的氫通過多孔吸頭向真空系統(tǒng)強(qiáng)烈擴(kuò)散后被抽出。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁熔體真空除氫方法，其特征是多孔吸頭由耐火材料和粘接劑混合后燒結(jié)而成。
全文摘要
一種鋁熔體真空除氫方法，將與真空系統(tǒng)連接的多孔吸頭放置于熔鋁內(nèi)部，開啟真空閥后，在多孔吸頭內(nèi)產(chǎn)生真空，使溶解在熔鋁中的氫通過多孔吸頭向真空系統(tǒng)強(qiáng)烈擴(kuò)散后被抽出。使用本發(fā)明的方法對(duì)鋁及其合金熔體進(jìn)行真空除氫，不需要密封容器，除氫過程可保證液面氧化鋁膜的完整，連續(xù)除氫可保證在潮濕的氣候條件下鋁熔體具有低的含氫水平。本方法不污染環(huán)境，成本低廉，既適用于坩堝熔煉除氫，也適用于大型冶金熔池除氫。
文檔編號(hào)C22B9/00GK101024865SQ200710051788
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月26日
發(fā)明者曾建民, 顧平, 顧紅 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)