專利名稱：高效鋁熔體噴霧除氫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種金屬凈化處理中的除氣方法，特別是一種高效鋁熔體噴霧除氫方法，屬于冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁熔體除氫對于任何鋁加工過程都是一個必不可少的環(huán)節(jié)，鋁熔體除氫的好壞直接影響到是否獲得高質(zhì)量的鋁材。當(dāng)前鋁熔體除氫主要依據(jù)氣泡浮游理論為基礎(chǔ)發(fā)展的各種除氫方法，它是通過往鋁熔體中通入不含氫的氣泡，由于通入鋁熔體中的這些氣泡內(nèi)氫分壓在開始時為零，存在于鋁熔體中的氫在分壓差的作用下，將由鋁熔體中逐漸擴(kuò)散進(jìn)入氣泡中，并隨著氣泡上浮到熔體表面，氣泡在熔體表面破裂后，氣泡內(nèi)的氫就脫離熔體而進(jìn)入空氣中，從而達(dá)到除氫的目的。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，大連理工大學(xué)楊長賀在《特種鑄造及有色合金》1999年第1期P109-111上撰文“面向21世紀(jì)的鋁液除氫凈化技術(shù)”，在文中指出，旋轉(zhuǎn)噴吹法是當(dāng)前在鋁工業(yè)中應(yīng)用最多，且是公認(rèn)的凈化效果較好的一種方法。但在大量的工業(yè)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，此法用氣量很大，除氣效率不是很高(活性氣體——氯氣具有較高的除氫效率，但它是一種有毒且對環(huán)境有污染的一種氣體；用惰性氣體比較安全，但除氣效率低)。對旋轉(zhuǎn)噴吹法進(jìn)行分析可以得出，要獲得較高的除氫效率，必須滿足以下三個條件一、產(chǎn)生細(xì)小且彌散均勻分布在鋁熔體中，達(dá)到縮短氫在熔體中的擴(kuò)散距離并為氫從熔體進(jìn)入氣泡提供更多的“通道”；二、使每個氣泡能容納盡可能多的氫；三、盡量減小或避免熔體表面的吸氫。但在旋轉(zhuǎn)噴吹方法中，前兩條是相互矛盾的，氣泡越細(xì)小，它對氫的容納能力就越小，對于第三條，旋轉(zhuǎn)噴頭及轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中，不可避免地對熔體表面形成擾動并形成旋渦，這是由這種除氫方法所決定的。因此，旋轉(zhuǎn)噴吹法具有耗氣量大、除氫效率不高的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足和缺陷，提供一種高效鋁熔體噴霧除氫方法，使鋁熔體除氫效率大大提高，并避免了熔體表面的吸氫，而且還可以實現(xiàn)凈化氣體的循環(huán)使用。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，本發(fā)明通過噴嘴把進(jìn)入處理槽之前的鋁熔體變成霧滴狀噴射流，在處理槽的底部通入凈化氣體，霧滴狀噴射流與凈化氣體流逆向運(yùn)動，霧滴中的氫通過擴(kuò)散進(jìn)入凈化氣體中，完成除氫任務(wù)的凈化氣體被回收并經(jīng)回收處理后，又回到處理槽對霧滴狀熔體進(jìn)行凈化，這樣循環(huán)進(jìn)行，達(dá)到除氫的目的。
在鋁熔體入口處設(shè)置了一個霧化噴嘴，鋁熔體經(jīng)噴嘴后形成霧滴狀熔體，霧滴狀熔體自噴嘴噴射出來后形成射流自上而下運(yùn)動，同時，從處理槽底部的凈化氣體入口處通入的凈化氣體自下而上與霧滴狀熔體成逆向運(yùn)動，除氫處理后，熔體在熔體出口處流向后續(xù)工藝，凈化氣體被氣體回收裝置收集。
凈化處理后的凈化氣體經(jīng)氣體回收裝置收集后，流向氣體回收處理站，在此處對凈化氣體進(jìn)行氣體分離、干燥等處理，處理后的凈化氣體重新流向凈化氣體入口處對熔體進(jìn)行除氫處理，當(dāng)循環(huán)使用的氣體不足以對熔體進(jìn)行除氫處理時，在凈化氣體入口處設(shè)有供氣站補(bǔ)給氣體。
處理槽頂部是密封的，把鋁熔體與空氣隔離開。在對鋁熔體進(jìn)行凈化處理時，處理槽內(nèi)除了含有凈化氣體和霧滴狀鋁熔體外，不含有空氣等不利于除氫的氣體。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，本發(fā)明可以通過噴嘴的尺寸控制熔體液滴的尺寸大小及噴射射流的分布，易獲得細(xì)小且分布均勻的霧滴狀熔體，不但使得氫在熔體中的擴(kuò)散路程減小，而且增多了氫進(jìn)入凈化氣體的“通道”；同時，由于每個鋁熔體霧滴周圍都包圍著體積比其大得多的凈化氣體，因此凈化氣體對氫的容納能力遠(yuǎn)大于熔體霧滴；另外，在此方法中，熔體沒有與空氣接觸，因此沒有熔體吸氫的現(xiàn)象；此外，凈化氣體完成除氫任務(wù)后，經(jīng)過氣體回收等后續(xù)處理，實現(xiàn)了凈化氣體的循環(huán)利用，極大地降低了熔體處理成本。因此本發(fā)明對于鋁熔體除氫具有重要的技術(shù)意義與經(jīng)濟(jì)意義。
具體實施例方式
結(jié)合本發(fā)明方法的內(nèi)容提供以下實施例把待處理的純鋁熔體由熔體入口處進(jìn)入噴嘴，待處理的熔體經(jīng)噴嘴處出來后變成了霧滴狀噴射出來，同時，凈化氣體(99.99％的氮?dú)?從氣體入口處進(jìn)入處理槽，由于處理槽的頂部是密封的，因此此時處理槽內(nèi)除了氮?dú)獠缓魏纹渌鼩怏w。這樣，霧滴狀鋁熔體從上而下運(yùn)動，氮?dú)鈴南露线\(yùn)動，兩者充分接觸，使得氫在分壓差的作用下有效地從霧滴狀熔體中進(jìn)入氮?dú)鈿怏w流中。霧滴狀熔體在處理槽底部匯積成連續(xù)液相熔體后，經(jīng)熔體出中處從處理槽離向后續(xù)工藝。同時在熔體入口處和熔體出口處分別對熔體進(jìn)行氫含量檢測。
從處理槽底部的凈化氣體入口處進(jìn)入的氮?dú)獾竭_(dá)處理槽的頂部后，氣體已完成了除氫任務(wù)，這時被處于處理槽頂部的氣體回收裝置所收集，被回收后的氮?dú)饨?jīng)氣體回收處理站處理后，重新經(jīng)凈化氣體入口處進(jìn)入處理槽，這樣進(jìn)行循環(huán)使用。當(dāng)循環(huán)氣體不足時，由供氣站進(jìn)行補(bǔ)給。
其實施結(jié)果如下在熔體入口處的純鋁熔體的氫含量是0.34ml/100g Al，在出口處熔體的氫含量是0.05ml/100g Al，除氫效率達(dá)到了85％左右。
權(quán)利要求
1.一種高效鋁熔體噴霧除氫方法，其特征在于，通過噴嘴把進(jìn)入處理槽之前的鋁熔體變成霧滴狀噴射流，在處理槽的底部通入凈化氣體，霧滴狀噴射流與凈化氣體流逆向運(yùn)動，霧滴中的氫通過擴(kuò)散進(jìn)入凈化氣體中，完成除氫任務(wù)的凈化氣體被回收并經(jīng)回收處理后，又回到處理槽對霧滴狀熔體進(jìn)行凈化，這樣循環(huán)進(jìn)行，達(dá)到除氫的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效鋁熔體噴霧除氫方法，其特征是，在鋁熔體入口處設(shè)置了一個霧化噴嘴，鋁熔體經(jīng)噴嘴后形成霧滴狀熔體，霧滴狀熔體自噴嘴噴射出來后形成射流自上而下運(yùn)動，同時，從處理槽底部的凈化氣體入口處通入的凈化氣體自下而上與霧滴狀熔體成逆向運(yùn)動，除氫處理后，鋁熔體在熔體出口處流向后續(xù)工藝，凈化氣體被氣體回收裝置收集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效鋁熔體噴霧除氫方法，其特征是，凈化處理后的凈化氣體經(jīng)氣體回收裝置收集后，流向氣體回收處理站，在此處對凈化氣體進(jìn)行氣體分離、干燥等回收處理，處理后的凈化氣體重新流向凈化氣體入口處對熔體進(jìn)行除氫處理，在凈化氣體入口處設(shè)有供氣站補(bǔ)給氣體，使循環(huán)使用的氣體滿足對熔體進(jìn)行除氫處理的要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效鋁熔體噴霧除氫方法，其特征是，處理槽頂部是密封的，把鋁熔體與空氣隔離開，在對鋁熔體進(jìn)行凈化處理時，處理槽內(nèi)只含有凈化氣體和霧滴狀鋁熔體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效鋁熔體噴霧除氫方法，其特征是，通過噴嘴控制熔體液滴的尺寸大小及噴射射流的分布。
全文摘要
一種鋁熔體噴霧除氫方法，屬于冶金領(lǐng)域。本發(fā)明通過噴嘴把進(jìn)入處理槽之前的鋁熔體變成霧滴狀噴射流，在處理槽的底部通入凈化氣體，霧滴狀噴射流與凈化氣體流逆向運(yùn)動，霧滴中的氫通過擴(kuò)散進(jìn)入凈化氣體中，完成除氫任務(wù)的凈化氣體被回收并經(jīng)回收處理后，又回到處理槽對霧滴狀熔體進(jìn)行凈化，這樣循環(huán)進(jìn)行，達(dá)到除氫的目的。本發(fā)明可由噴嘴控制熔體液滴的尺寸及噴射射流的分布；包圍在霧滴狀熔體周圍的氣體的體積比熔體的體積大得多，因此其對氫的容納能力遠(yuǎn)大于熔體對氫的容納能力，可更加徹底地除氫；處理槽是密封的，有效地避免了熔體的吸氫；完成凈化任務(wù)的凈化氣體經(jīng)回收并進(jìn)行相應(yīng)的處理后可以循環(huán)使用，這大大節(jié)約了處理成本。
文檔編號C22B9/00GK1488768SQ03150488
公開日2004年4月14日 申請日期2003年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者巫瑞智, 孫寶德 申請人:上海交通大學(xué)