张铭守 林国泉
中铝瑞闽股份有限公司福建福州350001
摘要：本文从透气砖作用、工作原理以及透气砖精炼系统的使用效果等几个方面展开论述，着重强调了透气砖精炼系统在铝保温炉中的重要作用。
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关键词 ：透气砖；精炼系统；铝保温炉；应用
0 引言
所谓透气砖是一种高寿命的节能降耗新产品，具有良好的热稳定性、抗冲刷性、耐侵蚀性和抗渗透性等特点，此外还具有吹通率高、操作安全可靠和使用寿命长等特点。由透气蕊、透气室、气体输入管路、座砖、钢套组成。透气蕊采用复合材料高温烧结，透气方式为弥散型，只允许气体通过，可以自动阻止熔体浸入，即使关掉气源，也不会造成铝液不渗入。采用座砖的目的是为了保护透气砖不受损坏和安装的方便。
1 透气砖在保温炉中的重要作用
在我国，目前铝生产企业在生产过程中使用的设备主要由熔炼炉、保温炉、退火炉、铸造机等设备。其中，保温炉在生产过程中起着重要的作用，其主要功能是完成合金的配置和精炼，以及产品质量的控制和提高。而透气砖在保温炉中又起着关键作用。因为通常铝熔液中都含有一定量的气体，包括氢气、氮气、氧气等, 其中大部分是氢气。这些气体以气泡的形式存在于铝铸锭中，这些气体如果不加以清除，在铝铸锭进行轧制加工后，产品上会形成泡疤和气孔，这将极大影响产品的质量。而透气砖在保温炉中的主要功能是去除铝熔液中的气体和夹杂物, 起到提高铝锭质量的关键作用。透气砖系统作为制铝行业精炼系统的新技术、新工艺、新产品，它的研发成功，对保温炉精炼技术来说是一次技术革命，它不但能提高铝产品质量，还能满足一些特殊铝产品的技术要求，有着极大的推广和使用价值。
2 透气砖精炼系统的工作原理
既然透气砖在保温炉中的主要功能是去除铝熔液中的气体等杂质，那么首先就要研究铝熔液除气的方法。我国目前通常采用的除气方法有熔剂法和吹气法两种。熔剂法工作原理与透气砖工作原理完全不同，我们在此不做研究。吹气法的基本原理是将惰性气体如氩气、氮气、氦气或者活性气体如氯气等吹入铝熔液中，使其在变为气泡上升的过程中，与铝溶液中的氢气、氮气等气体结合，形成大气泡排进大气，进而达到除气的效果。传统的吹气法主要是将氮气通过钢管将其伸入到保温炉的铝熔液内进行吹起，但是存在着除气不均匀、周期长，容易对铝熔液造成污染，影响铝锭质量的问题。而采用透气砖精炼系统除气的方法则解决了上述除气工艺的弊端。铝精炼用透气砖主要由透气砖芯、座砖、透气室、引起管等结构组成（见图1）。该系统能够保证在生产工艺中只让气体可以过去，最重要的是，再关掉气源的情况下还能杜绝铝溶液不进入。同时，座砖的设计也能使透气砖安装更加方便，并保证透气砖不受损坏。在透气砖的基础上，不少自动化企业相继开发出采用透气砖的透气系统，一般来说该系统主要由供气、检测、流量和压力控制、PLC 程序控制等部分组成。其工作程序为：车间氮气寅球阀寅过滤器寅压力调节阀寅压力开关(压力表)寅电磁阀寅止回阀寅集气罐寅透气砖各管路寅截止阀寅流量计。采用氯气及混合气体排气时，工作程序与上述程序基本一致，但因为氯气具有一定的腐蚀性，因此上述系统中所有的元器件和阀件均需采用耐腐蚀性材质；也因为氯气具有污染坏境的危害，现代铝生产企业已经较少使用氯气了。而PLC 控制系统则主要用于气体通断时间的设定、压力的调节及透气工艺的设定等，其设计主要还是依据不同的生产工艺来定的。
3 透气砖精炼系统的使用及效果
透气系统的功能非常强大，除了透气砖的使用，它对保温炉的设计也提出了相应的要求。如何合理设置，如何获取更好地除气效果。具体的实施方面如下。
3.1 提高除气效率。因为该系统完全采用自动化设计，这样就节约了人力。从而还可以保证炉门的关闭，只要是外气可以得到扩散控制就可以了。因为这样可以缩短精炼工艺消耗的时间，还可以减少保温炉的热损失，高效安全生产。
3.2 减少炉渣的产生。整个生产工艺形成炉渣的原因非常多，一个小环节就可以导致其发生。最常见的比如说炉膛气氛、装料的方式方法、生产时炉内的温度、熔炼的时间等。而在人工除气时代，一是在不进行操作时熔池表面温度过高，导致较高的氧化速率，二是在人工除气时无法保证吹气强度而使熔池表面产生强烈的湍流，使大量铝熔滴卷入渣层内进而产生较多的炉渣；三是由于人工除气的不可控性，搅拌过程中有可能增加熔池表面与炉膛气氛的接触面积，从而导致氧化渣的增加，正是由于这些原因，导致了传统除气工艺会产生较多的炉渣。而在使用透气砖精炼系统时，搅拌作用，可以让铝液的温度从某种程度上达到降低，从而提高了熔体温度的均匀性，这样才能全方位的改善生产工艺中的传热效果，减少保温炉的热负荷，减少了炉渣的产生。
3.3 操作安全可靠。通气操作的工作量是非常大的，而且也非常危险。针对于如何在保证减少通气设备对炉衬和炉门的损坏，并保证生产企业成本的情况下，我们采用了透气砖精炼系统。不但提高了操作的安全性和可靠性，还保障了操作工人的安全。
4 结语
在铝保温炉上采用配有透气砖的吹起精炼系统能有效降低铝熔液中的氢气和各种杂物含量，消除熔体表层和底层温差，节约了能源，提高了产品质量；同时，又由于其采用了自动化系统，提高了工人操作的安全性和可靠性，具有良好的生产实际用途。
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作者简介：张铭守，男，1984 年生，福建霞浦人，汉族，助理工程师职称，现任中铝瑞闽股份有限公司支持工程师，主要从事铝加工设备的实际运用；林国泉，男，1986 年生，福建闽清人，汉族，助理工程师职称，现任中铝瑞闽股份有限公司支持工程师，主要从事铝加工设备的实际运用。