一种用于熔炼炉炉底通气搅拌的透气塞及金属熔炼炉

摘要

本发明涉及一种用于熔炼炉炉底通气搅拌的透气塞，安装于熔炼炉的炉体底部，其包括：由耐高温材料制成且内部具有透气孔的透气芯；该透气芯的下端面设有凹槽，该凹槽内设有插孔。该耐高温无缝管的一端设有第一端扩盘，该耐高温无缝管的端部插设于该透气芯的插孔，并使该第一扩盘位于该凹槽内。该第一耐火浇注料固化结构体为充填于该凹槽内的高强耐火浇注料固化形成。该第二耐火浇注料固化结构体为包覆于该透气芯、第一耐火浇注料固化结构体及该耐高温无缝管外表面的高强耐火浇注料固化形成。本发明还涉及包含前述透气塞的金属熔炼炉。透气塞具有多重防透气芯脱出和多重密封结构、能够加固透气芯与耐高温无缝管的固定，提高炉体整体的使用寿命。

权利要求

1.一种金属熔炼炉，该金属熔炼炉包含炉体（201），在该炉体（201）底部安装有透气塞（100），所述透气塞（100）包括透气芯（2）、耐高温无缝管（6）、第一耐火浇注料固化结构体（7）及第二耐火浇注料固化结构体（1）；该透气芯（2）由耐高温材料制成且内部具有透气孔；

该透气芯（2）包含上端面（22）和下端面（21），在该透气芯（2）的下端面（21）设有凹槽（211），该凹槽（211）内设有插孔（212）；该耐高温无缝管（6）的一端设有第一扩盘（61），该耐高温无缝管（6）的端部插设于该透气芯（2）的插孔（212），并使该第一扩盘（61）位于该凹槽（211）内；该第一耐火浇注料固化结构体（7）为充填于该凹槽（211）内的高强耐火浇注料固化形成；该第二耐火浇注料固化结构体（1）为包覆于该透气芯（2）、第一耐火浇注料固化结构体（7）及该耐高温无缝管（6）外表面的高强耐火浇注料固化形成；该透气塞（100）的透气芯（2）的上端面（22）直径为200 300mm；该第二耐火浇注料固化结构体（1）的剖面轮廓概呈矩形，~且其外侧壁面上设有防渗卡槽（12）；该透气塞（100）设于该炉体（201）底部的边角处；还包括该边角处透气塞的间歇性冲刷控制系统，该边角处透气塞的间歇性冲刷控制系统包括该边角处透气塞（100）、氩气或氖气或氦气站（302）、第一泵（303）、第二泵（304）、驱动第二泵（304）的电机（305）、可控制电机（305）间歇性启闭的PLC控制模块，所述第一泵（303）和所述第二泵（304）的进口分别连通氩气或氖气或氦气站（302），所述第一泵（303）的出口通过第一管路（306）连接边角处透气塞（100）；所述第二泵（304）的出口通过第二管路（307）、第三管路（308）连接边角处透气塞（100）；所述第一管路（306）上设置有第一先导控制阀（309），所述第二管路（307）上依次串接有第二先导控制阀（310）以及增压阀（311）；所述第一泵（303）和所述第一先导控制阀（309）之间的管路通过第四管路（313）连接至所述第二先导控制阀（310）和增压阀（311）之间的管路，所述第四管路（313）上连接有第三先导控制阀（312），所述第二泵（304）的出口还连接至所述第二先导控制阀（310）的先导端a，所述第二先导控制阀（310）的出口还分别连接至第一先导控制阀（309）的先导端c和第三先导控制阀（312）的先导端b，所述第三管路（308）上还连接有朝向边角处透气塞（100）开启的第一单向阀（314）。

2.根据权利要求1所述的金属熔炼炉，其特征在于，该金属熔炼炉的炉体（201）包含炉壁（200），炉壁从外至内依次为炉壳（13）、硅藻土砖砌层（12）、防渗浇注料（11）、不粘铝浇注料（10）；在该不粘铝浇注料（10）和防渗浇注料（11）上预留尺寸大于该透气塞（100）的安装槽（A），该安装槽（A）底部的硅藻土砖砌层（12）和炉壳（13）预设有供该耐高温无缝管（6）穿出的孔位，在该透气塞（100）与该安装槽（A）之间充填有高强耐火浇注料固化形成的第三耐火浇注料固化结构体（9）。

3.根据权利要求2所述的金属熔炼炉，其特征在于，在该炉壳（13）外部对应该耐高温无缝管（6）穿出的孔位处焊接有金属板（14），该金属板（14）中部设有一个管径大于该耐高温无缝管（6）的无缝管（141）, 该耐高温无缝管（6）从该无缝管（141）穿出一截，在该无缝管（141）与该耐高温无缝管（6）的夹层间填充有柔性耐火材料（15），该无缝管（141）的下端结合变径管（16）且使该耐高温无缝管（6）的下端插入该变径管（16）之中。

说明书

一种用于熔炼炉炉底通气搅拌的透气塞及金属熔炼炉

技术领域

[0001] 本发明涉及一种金属熔炼技术领域，尤其是一种用于熔炼炉炉底通气搅拌的透气塞及包含该透气塞的熔炼炉。

背景技术

[0002] 铝合金铸锭和制品生产过程的合金液需要精炼。传统的精炼工艺是在金属锭等放置到金属熔炼炉内，通过加热使金属熔成液态，然后向熔融态金属液中配合金成分、并加入氯盐和氟盐等精炼剂，使氯盐和氟盐等精炼与合金液发生反应，获得无氢气泡，利用这些小气泡和精炼剂在上浮过程中吸附氢气及氧化夹杂物，并夹带到合金液面而实现除气和去渣的目的。

[0003] 现有铝合金精炼净化处理工艺包括如下操作：①投料，向炉体内投入铝锭或电解铝液→②升温融化，并投入覆盖剂→③开闭炉门，搅拌，第一次耙渣，取样分析物料元素含量→④开闭炉门，配合金成分(加金属或添加剂)→⑤开闭炉门，搅拌取样分析→⑥炉门保持开启状，喷粉状精炼剂≥30min→⑦撒入打渣熔剂，第二次耙渣(≥10min)→⑧撒入覆盖剂保护后，关闭炉门静置保温＞20min净化。

[0004] 归纳起来，现有铝合金熔炼工艺存在如下问题：(1)在整个精炼过程中，开闭炉门次数比较多，熔体热量扩撒大，温降大，故需经常多次开火加热升温，静置保温时间往往需要超过30min，故能耗非常大。(2)多次开启炉门(整个工艺中炉门打开的时间至少1h以上)还会增大熔体与外界空气接触的几率，造成空气中的水汽等所含H、O元素的物质进入铝熔体内，使氢含量、氧化膜等指标都偏高。(3)铝熔体精炼过程中精炼剂的加入会带来更多渣量，精炼剂用量直接决定了第二次耙渣的量的多少，增加除渣成本。(4)除前述问题之外，在精炼剂净化操作过程中，往往会伴随大量的含氯、含氟的有毒气体/粉尘排放，给企业配套的环保设施带来很大的负担，不仅运行费用高，还容易腐蚀环保配套设备设施等；同时还会产生含氯、氟的大量铝渣，对铝渣回收残留金属铝后，还会产生含氟固态物排放，给周边环境带来严重污染。(5)此外，在铝合金熔体精炼过程中，铝液与合金成分的均匀性会直接影响将来金属铸件的质量。而在熔炼炉中，均匀性会受到重力场效应、温度场效应、金属遗传性等方面的影响，导致金属合金铸件的质量难以提高，然而现有的铝合金熔炼工艺中，搅拌是个间歇的过程，因此很难保证铝熔液的均匀性。

[0005] 鉴于上述原因，通气精炼工艺逐渐因其低能耗、同时实现搅拌和高精炼效率、出炉金属液氢和氧夹杂物含量低、产渣量少、无废气/粉尘/含氟固态物排放等问题，逐渐受到相关企业的重视。通气精炼工艺，即通过向金属熔体内通入包括氩气、氮气等气体，这些气体不与合金液反应，并上浮过程中一方面吸附氧化夹杂物，另一面方面会加大气泡与合金液接触面间的压力差，将溶于合金液内氢吸附气泡内。当吸附了夹杂物和/或氢的气泡浮出液面被排除后，可以达到去气和除渣的目的。

[0006] 但是，现有的金属熔炼炉，包括电阻炉、感应电炉、燃气/液化气反射炉等，大都由规律的、平整的刚玉质或高铝材质的耐高温、耐磨、防渗耐火材料做炉壁，由炉壁限定出容腔，且炉壁带有可闭合的炉门，通过炉门加合金成分、精炼剂和耙渣等操作，并未针对通气精炼工艺对熔炼炉炉体的结构进行相应开发和改进，导致通气精炼工艺的应用受到限制；此外，现有的金属熔炼炉在使用过程中，熔液容易在炉体底部、炉体内壁结渣。

发明内容

[0007] 为了解决现有技术的上述问题，本发明的目的之一是提供一种炉底可通入搅拌气体的熔炼炉，该熔炼炉的炉底可通入高纯度氩气等惰性气体，对熔炼炉内的金属熔液进行持续的搅拌，加速炉体内金属熔液的流动，提高金属熔液的均匀度，同时通入的惰性气体小分子在金属熔液上升的过程中，与金属熔液中所含的H(原子或分子)、氧化物杂质接触，将氧化物、H等杂质等夹带出去，达到高效精炼的目的。通过将该熔炼炉应用于金属熔炼工艺，从而在源头上不需要向熔炼炉内投入任何化学品精炼剂，减少炉门开启次数。

[0008] 本发明的另一目的是提供一种用于熔炼炉炉底通气搅拌的透气塞，该透气塞不仅可较小的通气阻力，具有高强耐高温性能，还可以防止炉体内金属熔液渗出、堵塞透气塞的孔隙，避免造成通气不能、透气塞从炉体底部被压推顶脱出等问题。

[0009] 本发明的再一目的提供一种解决金属熔液在炉体底部、炉体内壁结渣的方案。为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

[0010] 一种用于熔炼炉炉底通气搅拌的透气塞(100)，安装于熔炼炉的炉体底部，其包括：透气芯(2)、耐高温无缝管(6)、第一耐火浇注料固化结构体(7)及第二耐火浇注料固化结构体(1)；

[0011] 该透气芯(2)由耐高温材料制成且内部具有透气孔；该透气芯(2)包含上端面(22)和下端面(21)，在该透气芯(2)的下端面(21)设有凹槽(211)，该凹槽(211)内设有插孔(212)；

[0012] 该耐高温无缝管(6)的一端设有第一端扩盘(61)，该耐高温无缝管(6)的端部插设于该透气芯(2)的插孔(212)，并使该第一扩盘(61)位于该凹槽(211)内；

[0013] 该第一耐火浇注料固化结构体(7)为充填于该凹槽(211)内的高强耐火浇注料固化形成；

[0014] 该第二耐火浇注料固化结构体(1)为包覆于该透气芯(2)、第一耐火浇注料固化结构体(7)、该耐高温无缝管(6)外表面的高强耐火浇注料固化形成。

[0015] 通过该第一耐火浇注料固化结构体(7)使该耐高温无缝管(6)与透气芯(2)固定结合成一体，该第二耐火浇注料固化结构体(1)进一步将透气芯(2)与耐高温无缝管(6)固定结合，并将透气塞(100)制成便于与熔炼炉安装的砖体结构，成为独立的用于金属熔炼炉制作的部件。

[0016] 优选地，该透气孔的孔径为0.001mm～1mm，优先选择经煅烧后的刚玉质颗粒，粒径0.5～1mm，按照所需的透气孔孔径大小选择合适的级配混合均匀，然后在模具内压制成初品，再经1400℃以上高温煅烧制成，得到透气压力在0.05Mpa±0.005之间，既保证不具有过大的通气阻力，也不会导致熔炼炉炼制铝合金时铝液发生从透气芯渗漏的现象。

[0017] 优选地，该第一扩盘(61)的外部及该耐高温无缝管(6)靠近该第一扩盘(61)的上下管段均缠绕有柔性耐高温纤维毡(3)。优选地，该耐高温无缝管(6)还设有第二扩盘(62)，该第二扩盘(62)位于该第一扩盘(61)下方，该第二扩盘(62)的外周缘缠绕有耐高温密封绳(5)，该第二耐火浇注料固化结构体(1)包覆于该第二扩盘(62)的外周缘的耐高温密封绳(5)。

[0018] 优选地，该耐高温无缝管(6)上套接有一个不锈钢爪(4)，该不锈钢爪位于该第一扩盘(61)与该第二扩盘(62)之间，该第二耐火浇注料固化结构体(1)包覆于该不锈钢爪(4)。

[0019] 优选地，该透气芯(2)介于该上端面(22)和下端面(21)间的侧壁上设有缺槽(23)，该第二耐火浇注料固化结构体(1)对应该缺槽(23)设有相互卡合的凸起(11)。

[0020] 优选地，该透气芯(2)的下端面(21)大于该上端面(22)，呈上小下大的台体形状，这样的结构可避免透气芯(2)被通气压力作用而脱出的问题。此外，缺槽(23)也有这个作用。

[0021] 优选地，该透气塞(100)的透气芯(2)的上端面直径为200～300mm。

[0022] 优选地，该第二耐火浇注料固化结构体(1)的剖面轮廓概呈矩形，且其外侧壁面上设有防渗卡槽(12)。该防渗卡槽(12)内可供安装耐高温密封绳(8)。

[0023] 本发明还包括一种金属熔炼炉，该金属熔炼炉包含炉体(201)，在该炉体(201)底部安装有以上任一实施方案所述的透气塞(100)。

[0024] 根据本发明金属熔炼炉的一个实施例，该透气塞(100)在该炉体(201)底部均匀分布排列，且该各透气塞(100)的透气芯(2)的上端面(22)直径为200～300mm，任两个相邻透气芯(2)的间距为400～600mm。

[0025] 根据本发明金属熔炼炉的一个实施例，在该炉体(201)底部的边角处设有该透气塞(100)。由于炉体(201)底部的边角落处扰动最小，最容易积聚和沉淀金属渣，也容易沉积高浓度的合金元素，清炉又比较困难，炉体(201)工作一段时间后，使得炉体(201)的有效容积被缩小。因此，通过在炉体(201)底部的边角处安装透气塞(100)，就能避免类似情况的出现。还包括该边角处透气塞的间歇性冲刷控制系统，该边角处透气塞的间歇性冲刷控制系统包括边角处透气塞(100)、氩气或氖气或氦气站(302)、第一泵(303)、第二泵(304)、驱动第二泵(304)的电机(305)、可控制电机(305)间歇性启闭的PLC控制模块，所述第一泵(303)和所述第二泵(304)的进口分别连通氩气或氖气或氦气站(302)，所述第一泵(303)的出口通过第一管路(306)连接边角处透气塞(100)；所述第二泵(304)的出口通过第二管路(307)、第三管路(308)连接边角处透气塞(100)；所述第一管路306上设置有第一先导控制阀(309)，所述第二管路(307)上依次串接有第二先导控制阀(310)以及增压阀(311)；所述第一泵(303)和所述第一先导控制阀(309)之间的管路通过第四管路(313)连接至所述第二先导控制阀(310)和增压阀(311)之间的管路，所述第四管路(313)上连接有第三先导控制阀(312)，所述第二泵(304)的出口还连接至所述第二先导控制阀(310)的先导端a，所述第二先导控制阀(310)的出口还分别连接至第一先导控制阀(309)的先导端c和第三先导控制阀(312)的先导端b，所述第三管路(308)上还连接有朝向边角处透气塞(100)开启的第一单向阀(314)。

[0026] 根据本发明金属熔炼炉的一个实施例，该金属熔炼炉的炉体(201)包含炉壁(200)，炉壁从外至内依次为炉壳(13)、硅藻土砖砌层(12)、防渗浇注料(11)、不粘铝浇注料(10)；在该不粘铝浇注料(10)和防渗浇注料(11)上预留尺寸大于该透气塞(100)的安装槽(A)，该安装槽(A)底部的硅藻土砖砌层(12)和炉壳(13)预设有供该耐高温无缝管(6)穿出的孔位，在该透气塞(100)与该安装槽(A)之间充填有高强耐火浇注料固化形成的第三耐火浇注料固化结构体(9)。

[0027] 根据本发明金属熔炼炉的一个实施例，该透气塞(100)的外壁面具有防渗卡槽(12)，该防渗卡槽(12)内缠绕有耐高温密封绳(8)。优选地，防渗卡槽(12)的数量为≥2道。

[0028] 根据本发明金属熔炼炉的一个实施例，在该炉壳13外部对应该耐高温无缝管(6)穿出的孔位处焊接有金属板(14)，该金属板(14)中部设有一个管径大于该耐高温无缝管(6)的无缝管(141),该耐高温无缝管(6)从该无缝管(141)穿出一截，在该无缝管(141)与该耐高温无缝管(6)的夹层间填充有柔性耐火材料(15)，该无缝管(141)的下端结合变径管(16)且使该耐高温无缝管(6)的下端插入该变径管(16)之中。

[0029] 本发明的有益效果是：

[0030] ①本发明的透气塞(100)具有多个防透气芯(2)脱出的止挡结构，包括缺槽(23)和凸起(11)的配合，透气芯(2)的上小下大的台体结构，耐高温无缝管(6)的第一扩盘(61)与第一耐火浇注料固化结构体(7)的嵌合作用，不锈钢爪(4)与第二耐火浇注料固化结构体(1)的嵌合作用，第二扩盘(62)与第二耐火浇注料固化结构体(1)的嵌合作用等等。通过这些结构，能够加固透气芯(2)与耐高温无缝管(6)的固定，防止透气芯(2)被较高的通气压力推压而与耐高温无缝管(6)脱开。

[0031] ②本发明的透气塞(100)还包括多重密封结构，包括柔性耐高温纤维毡(3)、耐高温密封绳(5)等，使本发明的透气塞(100)密封性好，可防金属液渗透，具有很强抗压作用和防透气芯脱出的，耐用性好。

[0032] ③本发明的透气塞(100)，其透气芯优选是采用0.5～1.0mm经煅烧后的纯刚玉质耐火颗粒，经模内压制，1400℃以上高温煅烧制成，制作得到的透气芯具有适于通氩气形成微小气泡的孔隙，透气压力在0.05Mpa±0.005之间，既保证不具有过大的通气阻力，也不会导致熔炼炉炼制铝合金时铝液发生从透气芯渗漏的现象。

[0033] ④本发明的金属熔炼炉，其炉壁(200)与透气塞(100)之间的固定安装结构合理、牢固、且具有多道耐高温密封绳(8)。在炉壁(200)外表面，还通过焊接金属板(14)设置管径较大无缝管(141)，再通过外部的无缝管(141)与变径管(16)以螺纹或机械卡合等方式相互扣紧，从无缝管(141)穿出一截的耐高温无缝管(6)插入到变径管6的中央，达到多重防渗，提高变径管(16)与耐高温无缝管(6)的结合紧密性，提高炉体整体的使用寿命。

[0034] ⑤以前长期生产炉膛都会结渣，导致熔池的容积会快速缩小，一段时间后，必须停炉清理，不仅费时费力而且还影响生产周期。本发明的金属熔炼炉，在各个炉体(201)底部的角落安装透气塞(100)并设计了边角处透气塞间歇性冲刷控制系统，解决边角位置金属液结渣的问题。由于炉体(201)内的金属熔液持续为动态的，减少金属液体长时间与低温的炉壁接触导致的冷却固化结渣。因此本发明可延长熔炼炉的使用寿命，减少劳动操作者的劳动强度。

附图说明

[0035] 图1为本发明较佳实施例的透气塞结构示意图。

[0036] 图2为本发明设有透气塞的熔炼炉的整体结构侧面示意图。

[0037] 图3为本发明熔炼炉的炉底底部上透气塞的分布示意图。

[0038] 图4为本发明的透气塞安装于金属熔炼炉的细部结构示意图。

[0039] 图5为本发明提供的边角处透气塞间歇性冲刷控制系统示意图。

具体实施方式

[0040] 为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，对本发明作详细描述。

[0041] 参见图1所示，本发明较佳实施例的透气塞100结构示意图,该透气塞100用于安装在熔炼炉的炉体底部，通过该透气塞100向金属熔炼炉内通入氩气、氖气等惰性气体的微小气泡，通过通气同时搅拌和精炼的作用。该透气塞100包含透气芯2、耐高温无缝管6、第一耐火浇注料固化结构体7及第二耐火浇注料固化结构体1。该透气芯2是由粒径为0.5～1mm煅烧过的刚玉质颗粒，经微米和亚纳米级的氧化铝-二氧化硅溶胶凝胶表面改性后(将耐火刚玉质颗粒表面高温烧结的陶瓷相均匀涂覆微米或亚纳米级的氧化铝-二氧化硅溶胶凝胶)，采用等静压或者100吨油压机压制，1400℃以上煅烧制成，内部具有透气孔，透气孔孔径0.001mm～1mm之间。透气芯2包含上端面22(或称之为工作面或透气面)和下端面21。工作面直径不能太小，优选为200～300mm。压制时，刚玉质颗粒放入一个模具内，该模具内具有上小下大的台体空腔，使压制出的透气芯2为上小下大的台体状。同时，通过在该模具底部和侧面设置凸起，使脱模后的透气芯2的下端面21形成凹槽211，凹槽211中间又形成供耐高温无缝管6结合的插孔212；在透气芯2的侧面上形成缺槽23。

[0042] 耐高温无缝管6的一端设有第一端扩盘61，该耐高温无缝管6的端部插设于透气芯2的插孔212内并插接到位，使该第一扩盘61进入该凹槽211内。在该耐高温无缝管6插入该插孔212之前，还用柔性耐高温纤维毡3缠绕在第一扩盘61的周围及附近的管段上，包括将要插入该插孔212的端。该耐高温无缝管6插接到位后，向该凹槽211内填充耐火浇筑料并捣打，干燥24h以上，待耐火浇注料完全固化后，形成第一耐火浇注料固化结构体7。第一耐火浇注料固化结构体7将第一扩盘61固定埋设在内部。在第一耐火浇注料固化结构体7将耐高温无缝管6与透气芯2结合成一体后，需要对透气芯2的透气压进行检测，即向该耐高温无缝管6的下端通入气体，不断增大通气压力，直到透气芯2的上端面22喷出气体，此时的通气压力为该透气芯2的透气压。优选出0.05Mpa±0.005的透气芯2。

[0043] 在该耐高温无缝管6上还设有一个第二扩盘62，其外径大于第一扩盘61且位于该第一扩盘61下方，在第一扩盘61与第二扩盘62之间，该耐高温无缝管6还套上一个不锈钢爪4。

[0044] 将结合有耐高温无缝管6的透气芯2放入一个大点的模具内，该模具侧壁和底部均与该透气芯2之间都有间距。其中该第二扩盘62支撑在模具的底部，且第二扩盘62的周缘包裹缠绕有耐高温密封绳5，耐高温无缝管6穿出模具之外。然后向模具与透气芯2、模具与耐高温无缝管6的间隙中充填耐火浇注料并捣打，低温干燥48h以上，整体自然固化成型，充填的耐火浇注料固化形成第二耐火浇注料固化结构体1，其包围在除透气芯2上端面22和第二括盘62下表面之外的所有部位。由此，在第二耐火浇注料固化结构体1内埋设固定有不锈钢爪4和第二扩盘62的大部分结构。最后，在耐高温无缝管6被通气状态下，打磨透气芯2工作面22，清洁刷涂氮化硼，即完成了透气塞100的制备工作。

[0045] 通过模具设计，在模具腔内侧面设置凸起，使第二耐火浇注料固化结构体1的外侧面形成2道防渗卡槽12。在防渗卡槽12内可以禁固缠绕耐高温密封绳8或其他柔性耐高温填充材料。由于充填的耐火浇注料被捣打后嵌入透气芯侧面的缺槽23内，待完全固化后，在第二耐火浇注料固化结构体1上形成了与缺槽23配合结合的凸起11。借此使透气芯2与第二耐火浇注料固化结构体1更为牢靠地结合在一起。

[0046] 第二耐火浇注料固化结构体1具有比较规则的形状，外形为圆柱体或矩形体的砖体结构(结合图3所示实施例透气塞100外轮廓为方形砖体，中间透气芯2为圆台体)，以便于安装至金属熔炼炉的炉体底部。透气芯2呈上大下小的台体形状，也可避免透气芯2被通气压力作用而脱出的问题，同时缺槽23与凸起11的卡合配合关系，也能进一步确保该透气芯2与第二耐火浇注料固化结构体1结合成一体结构。

[0047] 结合图2、图3分别为炉体201底部安装透气塞100的金属熔炼炉的侧面图和透气塞100在炉体201底部分布的俯视图。

[0048] 参见图2所示的金属熔炼炉，包含炉体201，在炉体201底部安装有多个透气塞100。参见图2-3所示，透气塞100在炉体201底部均匀分布排列。一般来说，透气塞100的透气芯2的上端面22直径为200～300mm，任两个相邻透气芯2的间距为400～600mm。透气塞100的分布密度与金属熔炼炉内的金属熔液深度呈相反趋势，如当金属熔液深度为500mm时，任两个相邻透气芯2间距为500mm，而当金属熔液深度为600mm时，任两个相邻透气芯2间距为
450mm；当金属熔液深度为400mm时，任两个相邻透气芯2的间距为550mm。如此，可达到炉体金属熔液完全处于浮选气泡床的动态平衡状态，才能获得理想的均一化的工作状态。参见图3所示，多个透气塞100在炉体201底部呈错列均布，即相邻三行或相邻三列的5个透气塞组成具有中心的正方形(这种方式不仅均匀同时还可避免应力集中在一条线上破坏炉壁
200的结构强度)。在其他实施例中，分布形式并限于图3所示，只要是均匀分布，保证各处金属熔液都能被均匀分布和搅动为宜，同时避免产生向心力和离心力，导致较重的合金成分与金属夜混合不匀。

[0049] 特别地，由于炉体201底部的边角落处最容易积聚金属渣，也容易沉积高浓度的合金元素，清炉又比较困难，炉体工作一段时间后，使得炉体的有效容积被缩小。因而，在炉体201底部的各个边角处均设置透气塞100。通过在炉体201底部的各个边角处安装透气塞
100，每隔一段时间就加大该透气塞100的通气压力或流量，进行冲刷和强化搅动，就能避免类似情况的出现。

[0050] 参见图4所示，为炉体201底部安装有透气塞100的细部结构示意图。如图4所示，炉体201包含炉壁200，炉壁200从外至内依次为金属制炉壳13、硅藻土砖砌层12、防渗浇注料11、不粘铝浇注料10。在不粘铝浇注料10和防渗浇注料11两层上预留尺寸大于透气塞100的安装槽A，安装槽A底部的硅藻土砖砌层12和炉壳13预设有供耐高温无缝管6穿出的孔位。透气塞100外壁面形成的2道防渗卡槽12内缠绕耐高温密封绳，然后放置于安装槽A内并固定，使得安装槽A与透气塞100的外周和底部之间均形成间隙，向该间隙中充填高强耐火浇注料，并经捣打、干燥24h～48h,固化形成的第三耐火浇注料固化结构体9。如图4所示，在安装槽A的侧壁上也形成卡槽A′(在防渗浇注料11、不粘铝浇注料10形成)，使耐火浇注料在填充和捣打时，同样会嵌入至该卡槽A′中。经24h固化后，使第三耐火浇注料固化结构体9与防渗浇注料11或不粘铝浇注料10卡接固定在一起，防止透气塞100脱出至炉体201内。

[0051] 进一步地，在炉壳13的外部焊接有金属板14，金属板14中间具有一个大孔径的无缝管141，使透气塞100的耐高温无缝管6穿出至炉壳13之后正好从该无缝管141中间穿出一截，在该无缝管141与该耐高温无缝管6的夹层中间填充有柔性耐火材料15。无缝管141下端有外螺纹或供其他管件固定结合的连接段，变径管16通过螺纹或卡合方式与无缝管141下端固定结合，而耐高温无缝管6插入至变径管16中央。变径管16再通过管路与液化氩气(或氖气、氦气)站连接。而每个透气塞100都具有独立的管路与液化氩气站连接，每个透气塞100的管路上连接一个控制柜，如PLC控制模块，由该PLC控制模块根据炉体内金属液的精炼状态和结果，分别独立调节各透气塞100的工作状态，维持浮选微小气泡床层的动态平衡的情况下，节省一定的能耗。

[0052] 使用上述金属熔炼炉对金属合金进行熔炼的工作原理是：

[0053] 通过向该金属熔炼炉内不断通入氩气，将金属熔炼炉内的金属熔液持续动态搅拌，且氩气的微小气泡在金属溶液中上浮的过程中，将金属溶液中混入的H(原子或单质)、氧化物夹带出去，从金属熔液表面逸出，起到精炼金属熔体的作用。

[0054] 对设于炉体201边角处透气塞，为了避免金属熔液在炉体底部、炉体内壁结渣，需进行间歇性冲刷处理，间歇性地加大通气压力和通气流量等，例如：控制边角处透气塞100每间隔一段时间突然以3～5倍的基本工作参数通入氩气，以较大的通气压力和通气流量实现吹扫冲刷作用；基于此，本发明还提出了适用于熔炼炉的间歇性冲刷控制系统，如图5所示，边角处透气塞的间歇性冲刷控制系统，如图5所示，包括边角处透气塞100、氩气(或氖气、氦气)站302、第一泵303、第二泵304、驱动第二泵304的电机305、可控制电机305间歇性启闭的PLC控制模块，所述第一泵303和所述第二泵304的进口分别连通氩气(或氖气、氦气)站302，所述第一泵303的出口通过第一管路306连接边角处透气塞100；所述第二泵304的出口通过第二管路307、第三管路308连接边角处透气塞100；所述第一管路306上设置有第一先导控制阀309，所述第二管路307上依次串接有第二先导控制阀310和增压阀311(又叫增压泵)；所述第一泵303和所述第一先导控制阀309之间的管路通过第四管路313连接在所述第二先导控制阀310和增压阀311之间的管路上，所述第四管路313上连接有第三先导控制阀312，所述第二泵304的出口还连接至所述第二先导控制阀310的先导端a，所述第二先导控制阀310的出口还分别连接至第一先导控制阀309的先导端c和第三先导控制阀312的先导端b，所述第三管路(308)上还连接有朝向边角处透气塞(100)开启的第一单向阀(314)。其中，所述第一先导控制阀309为常开型二位二通阀、所述第二先导控制阀310和第三先导控制阀312均为常闭型二位二通阀。工作原理如下，当边角处透气塞100不需要大流量、高压冲刷时，所述PLC控制模块控制所述电机305关闭，氩气(或氖气、氦气)仅通过第一泵303，经第一管路306、第一先导控制阀309进入透气塞100(由于第三先导控制阀312处于关闭位置，因而氩气(或氖气、氦气)不会通过第四管路313进入透气塞100)，此时进入的氩气(或氖气、氦气)的流量和压力均较低。当需要大流量、高压的氩气(或氖气、氦气)进行冲刷时，PLC控制模块控制所述电机305开启，带动第二泵304工作，由于第二泵304的出口连通第二先导控制阀310的先导端a，此时第二先导控制阀310的先导端a受压，使第二先导控制阀310换向连通(即常闭型第二先导控制阀310处于连通位置)，由于第二先导控制阀310的出口还分别连接第一先导控制阀309的先导端c和第三先导控制阀312的先导端b，此时第一先导控制阀
309的先导端c和第三先导控制阀312的先导端b同时受压，使第一先导控制阀309换向关闭(即常开型第一先导控制阀309处于关闭位置)、第三先导控制阀312换向连通(即常闭型第三先导控制阀311处于连通位置)，此时第一泵303出口处的氩气(或氖气、氦气)通过第一管路306、第四管路313与第二泵304出口处的氩气(或氖气、氦气)合流(即双泵合流，流量增大)，合流后的氩气(或氖气、氦气)进入增压阀311(又叫增压泵)，增压后的氩气(或氖气、氦气)通过第三管路308进入透气塞100，此时进入的氩气(或氖气、氦气)的流量和压力均较高。通过PLC控制模块间歇性启闭电机305即可实现边角处的透气塞间歇性冲刷处理，操作简单。优选地，第一泵303的出口处还可设置防止倒流的第二单向阀315和控制第一管路306通断的电磁阀301。优选地，第二泵304的出口处还可设置防止倒流的第三单向阀316。优选地，吹扫冲刷时，控制各个透气塞100错落分开进行通气工作。由此，在维持浮选微小气泡床层的动态平衡的情况下，节省一定的能耗。按照这样的方式，熔炼炉使用几个周期后，炉壁或炉底结渣现象与现有相比明显改善。各个透气塞100的基本工作参数，是根据每个透气塞
100所处的位置不同，保证该透气塞100吹出的氩气，能够在炉体金属液表面吹出高度为20～50mm且扩散直径为500mm区域的气泡为基本要求进行调整得到。

[0055] 本发明前述实施例的透气塞100和熔炼炉炉体201的结构，除了应用于燃气反射炉，还可以用于电阻炉、感应电炉等各种现有的铝合金熔炼炉。而透气塞100，既可以通过耐高温无缝管6、变径管16等连接液化氩气站、也可以连接高压氖气等惰性气体气源，只是不同的惰性气体的易得性不同和适应性不同(例如氮气不能参与含镁合金的精炼)，成本也有高低，具体可根据熔炼炉内金属熔体和合金成分的性质来确定。本发明的方法通过向金属熔炼炉的炉体的底部连续且变化地通入惰性气体精炼除杂、减少炉门打开次数，排除炉体与外界冷空气的接触和交换，持续搅拌保证金属熔液的均匀、定期冲刷维护炉体、并根据精炼所处阶段实时智能化调整和控制各透气塞的通气参数，满足该阶段熔炼目的和要求，并节省能耗。