專利名稱：金屬及合金熔體凈化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種金屬凈化方法，特別是一種金屬及合金熔體凈化的方法，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在金屬及其合金制品的生產(chǎn)中，合金熔體凈化是保證合金材料冶金質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，是學(xué)術(shù)界和企業(yè)界廣泛關(guān)注的問題。金屬及其合金熔體凈化的目的，主要是降低熔體中的氣體以及非金屬夾雜物的含量。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)作者，向知杰等，刊物名稱《輕合金加工技術(shù)》，1998.Vol.26，No 10P20-25，文章名稱為《鋁熔體雙級(jí)除氣和過濾系統(tǒng)的開發(fā)》，該文對雙級(jí)除氣和過濾技術(shù)了介紹，這項(xiàng)技術(shù)具有對金屬熔體明顯的凈化作用，但是，在以過濾器為主要手段去除非金屬夾雜物的技術(shù)中，過濾器均浸泡在金屬熔體中，過濾器只能充分發(fā)揮其機(jī)械阻擋非金屬夾雜物的作用，過濾器吸附夾雜物的作用較弱，并且隨著時(shí)間的延長而迅速衰減。雖然熔劑被認(rèn)為是去除金屬中的氣體和夾雜物、特別是微小非金屬夾雜物的有效介質(zhì)，但熔劑通常被覆蓋在金屬熔體表面，和金屬熔體間的相互作用僅限于一接觸平面，熔劑的凈化潛力難以得到發(fā)揮。為克服這一缺點(diǎn)，也有用熔劑攪拌法、鐘罩壓入法和噴射熔劑法，但又容易引起金屬熔體的翻滾，使熔體大量氧化并將氧化物重新卷入熔體，甚至導(dǎo)致合金熔體大量報(bào)廢的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種金屬及合金熔體凈化的方法，將過濾器過濾和熔劑凈化相結(jié)合，通過設(shè)計(jì)新的過濾工藝，充分發(fā)揮熔劑的凈化作用，強(qiáng)化過濾器的過濾能力和效率，達(dá)到最佳的去除金屬熔體中的氣體和非金屬夾雜物的目的，同時(shí)也延長了過濾器的使用壽命。本發(fā)明改變過濾器浸在金屬熔體中這一傳統(tǒng)的做法，在適當(dāng)增加熔劑層厚度的前提下將過濾器(一)上移至熔劑層中，并在過濾器(一)下方造就一穩(wěn)定的吸附凈化熔劑層，使金屬熔體在經(jīng)過過濾器過濾的同時(shí)，與熔劑充分接觸，從而提高過濾效率。以下對本發(fā)明的方法進(jìn)一步限定兩個(gè)凈化室之間由隔墻隔開，在隔墻的底部與箱體之間設(shè)一通道用于安放過濾器(二)，在前部凈化室上方，由熔劑層和過濾器(一)混合構(gòu)成過濾凈化的第一道工序，在各種高度間滿足第一凈化室內(nèi)過濾器底面至爐底的高度＞第二凈化室金屬液的高度＞第一凈化室內(nèi)過濾器底面至爐底的高度-第一凈化室內(nèi)過濾器底下溶劑的厚度這一基本條件的前提下，通過過濾器(一)上方金屬液柱高度來調(diào)節(jié)金屬的液流量，在過濾器(一)的下方始終有一穩(wěn)定的熔劑層存在，即過濾器在熔劑層的包覆下工作。
金屬熔體從前流槽進(jìn)入熔劑層，在遇到過濾器(一)前金屬液表層的氧化物或其它非金屬夾雜物即與熔劑發(fā)生物理或化學(xué)作用，被熔劑吸附或分解，由此避免這些粗大的夾雜物到達(dá)過濾器(一)。當(dāng)金屬熔體流經(jīng)過濾器(一)時(shí)，由于過濾器(一)事先浸泡在熔劑中，過濾器孔中充滿熔劑，金屬液在排開這些熔劑穿過過濾器的同時(shí)，和熔劑充分接觸。即使在進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)階段后，由于過濾器壁被熔劑涂覆，過濾器(一)吸附金屬熔體中微小非金屬夾雜物以及氣體的能力得到極大的增強(qiáng)。金屬液在繼續(xù)向下流動(dòng)的過程中，與過濾器(一)下方的熔劑發(fā)生作用，得到進(jìn)一步的凈化。金屬液最后流經(jīng)細(xì)孔過濾器(二)，其中殘留更細(xì)小的非金屬夾雜物被去除。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，使過濾器和熔劑的凈化潛能得到充分的發(fā)揮，完全除去金屬熔體中10μm以上的非金屬夾雜，并使10μm以下的非金屬夾雜含量低于0.02％，以鋁熔體為例，可使鋁熔體最終含氫量可降至0.08ml/100gAl以下的水平。本發(fā)明工藝較簡單，成本低廉，無污染。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步描述

圖1本發(fā)明工作原理示意圖
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施時(shí)的裝置包括兩個(gè)凈化室，凈化室之間用隔墻5隔開，在隔墻5的底部與箱體6之間有通道安放過濾器2。在前部凈化室上方，由熔劑層3和過濾器1構(gòu)成復(fù)合凈化環(huán)節(jié)。過濾器1下方的熔劑層3在壓力差的作用下，其位置相對保持穩(wěn)定。
為防止熔劑的過度侵蝕，過濾器1應(yīng)用化學(xué)穩(wěn)定性較好的材料制造，而過濾器2則最好用過濾效率較高的細(xì)孔泡沫陶瓷過濾器。熔劑方面，則應(yīng)選擇吸附、分解非金屬夾雜物能力強(qiáng)，吸附、溶解氣體能力好，易于同金屬熔體4分離的熔劑。
爐體為耐火結(jié)構(gòu)層-隔熱保溫層-鑄鐵殼結(jié)構(gòu)組成，既能保證熔體凈化過程中熱量不會(huì)大量散失，又能保證爐體具有足夠強(qiáng)度。中間隔層為耐火結(jié)構(gòu)，與爐體成為整體。
將過濾器1設(shè)定為節(jié)流點(diǎn)，可通過適當(dāng)減小過濾器孔徑、孔隙率或前部凈化室的橫截面面積來實(shí)現(xiàn)確定金屬熔體4流量，此時(shí)金屬熔體4中的較大的非金屬夾雜或氣體就可能上浮，被上層熔劑捕獲去除。在各種高度間滿足H1＞H2＞H2-H3這一基本條件的前提下，其中H1為第一凈化室內(nèi)過濾器底面至爐底的高度，H2為第二凈化室金屬液的高度，H3為第一凈化室內(nèi)過濾器底下熔劑的厚度，保證過濾器1下方有一熔劑層停留，這種情況下金屬熔體4流量通過過濾器1上方金屬液柱高度來調(diào)節(jié)。當(dāng)然，為方便計(jì)，可不將過濾器1設(shè)計(jì)為節(jié)流位置，此時(shí)過濾器1上方的金屬液柱不完整，熔劑沒有被明顯地分為上下兩層。
為了更有效的發(fā)揮上述凈化方法的凈化效果，過濾器1在設(shè)計(jì)上可采取適當(dāng)?shù)拇胧?，避免金屬熔體4在流過其后發(fā)生聚集，即盡可能保證金屬熔體4以雨淋式穿過過濾器1下方的熔劑層3，提高熔劑的凈化效率。
以下以鋁熔體為例介紹三個(gè)實(shí)施例

權(quán)利要求
1.一種金屬及合金熔體凈化的方法，其特征在于在適當(dāng)增加熔劑層(3)厚度的前提下將過濾器(1)上移至熔劑層(3)中，并在過濾器(1)下方造就一穩(wěn)定的吸附凈化熔劑層(3)，使金屬熔體(4)在經(jīng)過過濾器(1)過濾的同時(shí)，與熔劑充分接觸，從而提高過濾效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種金屬及合金熔體凈化的方法，其特征是對本發(fā)明方法的進(jìn)一步限定兩個(gè)凈化室之間由隔墻(5)隔開，在隔墻(5)的底部與箱體(6)之間設(shè)一通道用于安放過濾器(2)，在前部凈化室上方，由熔劑層(3)和過濾器(1)混合構(gòu)成過濾凈化的第一道工序，在各種高度間滿足第一凈化室內(nèi)過濾器底面至爐底的高度＞第二凈化室金屬液的高度＞第一凈化室內(nèi)過濾器底面至爐底的高度-第一凈化室內(nèi)過濾器底下溶熔劑的厚度這一基本條件的前提下，通過過濾器(1)上方金屬液柱高度來調(diào)節(jié)金屬的液流量，在過濾器(1)的下方始終有一穩(wěn)定的熔劑層(3)存在，即過濾器(1)在熔劑層(3)的包覆下工作。
全文摘要
金屬及合金熔體凈化的方法屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在適當(dāng)增加熔劑層厚度的前提下將過濾器(一)上移至熔劑層中,并在過濾器(一)下方造就一穩(wěn)定的吸附凈化熔劑層,使金屬液在經(jīng)過過濾器過濾的同時(shí),與熔劑充分接觸,從而提高過濾效率。本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步,使過濾器和熔劑的凈化潛能得到充分的發(fā)揮,完全除去金屬熔體中10μm以上的非金屬夾雜,并使10μm以下的非金屬夾雜含量低于0.02%,以鋁熔體為例,可使鋁熔體最終含氫量可降0.08ml/100gAl以下的水平。本發(fā)明工藝較簡單,成本低廉,無污染。
文檔編號(hào)C22B9/02GK1379117SQ0211061
公開日2002年11月13日 申請日期2002年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月22日
發(fā)明者李金富, 倪紅軍, 孫寶德, 丁文江, 周堯和 申請人:上海交通大學(xué)