摘要：介紹鋁合金熔體在線除氣裝置的組成，工作原理，工藝流程和主要特性，以及在裝置上采取的一些改進措施。

　　關鍵詞：鋁合金熔體；在線除氣裝置；PLC控制

　　鋁合金熔體的爐內精煉處理其凈化效果是有限的，而且熔體在流送過程中易產生二次污染，因此難以控制熔體中的雜質(氫、堿性金屬、非金屬夾雜)，尤其是每年6月～9月高溫多雨季節，鑄錠中氣孔、夾雜等嚴重影響其內部質量，導致鋁材成品率降低。因此，在線除氣裝置一自是我公司熔鑄分廠重點研究和改進的對象，近幾年先后對幾條鑄造線進行了技術改造，加裝了三種不同的在線除氣裝置：(1)在一號鑄造線和25 t生產線采用Aplur旋轉噴嘴除氣裝置，此后在引進裝備的基礎上，根據生產實際具體情況，與供貨廠家共同設計了經濟實用且方便的除氣裝置。(2)在5#鑄造線上我們加裝了自己研發的簡單實用的除氣裝置，它是在流槽上用多個小轉子進行精煉，轉子間用隔板分隔，使鑄次間無金屬存留，無需加熱保溫，運行費用大幅降低，除氣效果非常好；這種除氣裝置避免了一般除氣裝置金屬容積大，鑄次間放干料多或需加熱保溫，運行費用高等問題。(3)制造出緊湊型除氣裝置。其寬度和高度與流槽接近，在側面下部安裝固定嘴供氣。該裝置占地極小，放干料少，操作簡單，除氣效率高，在采用氬氣情況下除氣率達到36％以上，造價僅僅為傳統除氣裝置的1／4～1／3，運行費用降低30％以上。今后我們將大量采用這種除氣裝置。這幾套裝置經過在生產中運行證明不僅凈化效果好，而且不污染環境。下面僅對Aplur旋轉噴嘴除氣裝置進行詳細介紹，其他除氣裝置的原理、流程等與其相似。

　　1 除氣工藝流程和原理

　　精煉氣體流程：惰性氣體儲氣罐→在線除氣裝置氣體控制柜→石墨轉子噴頭→處理的鋁合金熔體→進行凈化除氣處理。

　　工作原理：在保溫爐和鑄造機之間放置除氣裝置，在除氣處理池中通過旋轉的石墨轉子將吹入鋁合金熔體的氮氣切碎，形成大量的彌散氣泡，使鋁合金液與氮氣在處理池中充分接觸，根據氣壓差和表面吸附原理，氣泡在熔體中吸收熔體中的氫，以及吸附氧化夾渣(大的以碰撞的方式，小的以徑向攔截方式)之后上升到熔體的表面形成浮渣。而鋁合金熔體從除氣裝置的出口（設在浮渣下部）流向鑄造機，鋁合金液連續進入除氣裝置，氮氣連續吹入，隨著凈化處理的行，達到凈化鋁合金液的目的。

　　2 除氣裝置主要組成部分

　　2.l 處理箱

　　處理箱包括凈化室與加熱保溫室兩個內腔，中間用SiC材質的隔板隔開，兩室的底部連通，鋁合金液在凈化室進行除氣除渣后，從隔板下方流入保溫室靜置保溫，保溫室采用U形硅碳捧外套碳化硅保護管浸入鋁合金液對其加熱．箱體外殼由10 mm鋼板制成，內襯采用耐火材料整體澆注而成，在側壁上部設有觀察查、扒渣口，底部設有清渣口。處理箱前后連體為獨立的一個內腔．便于加熱器直接傳導，對處理后的鋁合金液進行潛流輸送。在我公司建議下，在箱體兩側壁的下部設有清渣門，不用啟動箱蓋即可完成腔內清渣，延長了箱體內腔的使用壽命，其保溫性能也有所提高，熱損失減小、經加熱器的熱補償，完全可以滿足生產工藝對溫度的要求；箱體封閉性好，可以避免空氣進入箱內，避免鋁合金液受二次污染。配有液壓傾翻裝置，鑄造工作完成后或合金更換時可以徹底放流，箱內完全可做到徹底清空。加熱器不必長時間通電保溫，可以相對降低電耗。

　　2.2 升降系統

　　為保證其精確定位采用兩個液壓缸作為升降裝置，分別用于控制石墨轉子與U形硅碳棒加熱器加熱系統的垂直上下運動，并可以進行90°水平方向旋轉，液壓系統相對較為穩定，定位準確。

　　2.3 加熱系統

　　加熱系統采用浸入式加熱器，U形硅碳棒外套圓柱形的碳化硅或氮化硅保護管。在管內設有測溫熱電偶、可以實現溫度自動控制、功率在2 kW～26 kW范圍內任意調節。溫控系統采用最先進的功率集成單元實現全自動控制，避免加熱器通、斷電缺少緩沖階段的缺點，U形硅碳棒加熱器在頻繁的通斷電中，不斷受到主電流沖擊，若無緩沖階段加熱器易老化，壽命短。

　　2.4 石墨轉子

　　石墨轉子旋轉噴嘴由高純度石墨制成，噴嘴的結構除考慮應打散氣泡外，還利用攪動鋁合金熔體產生的離心力，使熔體進入噴嘴內與水平噴出的氣體均勻混合，形成氣／液流噴出，增加氣泡與鋁合金液的接觸面積和接觸時間，提高除氣凈化效果。石墨轉子的轉速可以通過變頻器調速控制，最高可達400 r／min。石墨轉子規格為Φ150 mm～250 mm，葉輪規格為Φ250 mm～350 mm，高純抗氧化石墨轉子具有強度高、耐高溫、耐鋁流腐蝕等特點。在凈化除氣過程中，箱內鋁合金液表面通入氮氣覆蓋保護，使石墨轉子露出鋁合金液的部分處于惰性氣體中，防止轉子高溫氧化，延長轉子的使用壽命；葉輪外形是流線型，可以減小旋轉時的阻力，葉輪與鋁合金液間產生的摩擦沖刷力也相對較小。

　　2.5 控制系統

　　控制系統包括氣體和電氣兩部分，分別設有各自的控制柜。

　　（l）氣體控制：包括氮氣和壓縮空氣控制，設有手動／自動控制。根據實際需要，按處理／保持兩狀態自動調整氬氣供給量，并經過電磁氣體流量計可在電腦操作畫面上看到精確的氮氣流量，氮氣流量按工藝要求自動整定好后自動鎖定，保證整個處理過程氮氣流景均勻穩定，操作方便可靠。壓縮空氣主要使箱蓋與箱體之間密封，以保證熱量不大量散失。

　　（2）電氣控制：電控部分主要有傳動控制、溫度控制兩方面。傳動控制單元是控制石墨轉子提升、旋轉，配備變頻無極調速裝置，使轉子可以無阻礙直線性調速。而溫控單元主要控制加熱器的加熱功能。電控系統采用PLC集中控制。各種控制單元的采集參數進入中央處理器，對各個工藝參數，執行元件通過人／機操作畫面進行在線監控，如有故障自動報警，并可以遠程控制。

　　3 結束語

　　目前這三種除氣裝置成功地用于我廠鑄造生產線系統中，設備性能穩定，對鋁合金熔體有良好除氣凈化效果．除氣率達30％以上，使鑄錠的氣孔、夾渣等缺陷明顯下降，提高了鋁材產品質量的合格率。