CN101791504B

CN101791504B - 一种金属镁熔液或者镁合金熔液过滤材料与过滤器

Info

Publication number: CN101791504B
Application number: CN2009100779363A
Authority: CN
Inventors: 张奎; 李兴刚; 贾廷庆; 张鸿金; 李永军; 徐玉磊; 马鸣龙
Original assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Current assignee: GRIMN Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: CN101791504A

Abstract

一种金属镁熔液或镁合金熔液的过滤材料与过滤器。该过滤材料是下述金属和合金中的至少一种形成的切屑、絮团和丝网中的一种或几种；所述的金属为铬、锰、铌或钽；所述的合金为铬、锰、铌和钽中的两种以上组成的合金，或高铬钢。一种金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤器，在高铬钢或者低碳钢制成的容器中，充填本发明的过滤材料；容器分别设有进口和出口，并且在进口处和出口处分别设有遮盖进口和出口的挡板，该挡板是由多孔高铬钢板、多孔低碳钢板、高铬钢丝网和低碳钢丝网中的任意一种制成，其中，多孔高铬钢板和多孔低碳钢板的孔径、及铬钢丝网和低碳钢丝网的网孔径均小于1mm。本发明是利用机械加工形成的碎片、丝等的过滤材料对金属镁或者镁合金熔液中的氧化镁和熔剂等夹杂物的吸附和阻挡作用，使金属镁或者镁合金熔液得到纯净化。

Description

一种金属镁熔液或者镁合金熔液过滤材料与过滤器

技术领域

本发明涉及一种金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤材料与过滤器。

背景技术

镁合金由于具有较小的密度(是实用结构金属中密度最小的一种)使其在许多场合具有十分显著的优势。特别是在航空、航天、以及汽车、摩托车、高速/轻轨列车等交通工具轻量化方面具有难以替代的优势。构件的密度小可以节省能源，在高速运动的场合还具有惯性小的优势，这对于交通工具的启动和制动具有显著作用。

但是金属镁在熔化过程中不可避免地发生氧化燃烧，并且产生的氧化镁等夹杂物弥散悬浮在镁液中。生产实践证明，如果这些夹杂物不彻底去除，将显著降低镁合金力学性能和耐腐蚀性能。

目前金属镁以及镁合金的生产都是采用坩埚炉熔化、覆盖剂保护和精炼剂精炼。覆盖剂的主要作用是减少熔炼过程中金属镁的氧化燃烧；精炼的主要作用是去除熔炼过程中产生的氧化镁以及其它产物等杂质。精炼剂精炼的原理是：碎末状的精炼剂撒到金属镁或者镁合金液面时，精炼剂熔化，在搅拌作用下变成液滴并被带入镁合金熔液内，由于熔融的精炼剂对镁合金熔液中的氧化镁等夹杂物具有良好的润湿和吸附能力，精炼剂液滴吸附氧化镁等夹杂物后体积长大、熔点升高而固化，最后实现金属镁以及镁合金熔液与熔液中的氧化镁等夹杂物分离。在精炼工艺参数控制以及操作正确条件下，绝大部分夹杂和熔剂液滴可以有效地去除，使镁液的洁净度达到标准要求。但是由于在精炼搅拌操作中精炼剂液滴与夹杂物相遇吸附是个随机现象，即使在精炼工艺参数控制和操作正确条件下也不可能彻底清除夹杂物，尤其在精炼工艺参数控制以及操作不当，往往导致夹杂物和溶剂含量超标，从而显著降低镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸附和阻挡金属镁熔液或者镁合金熔液的夹杂物的过滤材料。

本发明的再一个目的是提供一种吸附和阻挡金属镁熔液或者镁合金熔液中的夹杂物的过滤器，使金属镁熔液或者镁合金熔液得到纯净化。

本发明的又一个目的是提供一种金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤器安装在制备金属镁或镁合金的设备中的应用。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种金属镁熔液或镁合金熔液的过滤材料，该过滤材料是下述金属和合金中的至少一种形成的切屑、絮团和丝网中的一种或几种；所述的金属为铬、锰、铌或钽；所述的合金为铬、锰、铌和钽中的两种以上组成的合金，或高铬钢。

在本发明的金属镁熔液或镁合金熔液的过滤材料中，所述的切屑是车、铣或刨的机械加工形成的碎片。实际上这些碎片基本都是呈螺旋弹簧状或者絮团状，既不是碎末，也不会是大块状；也就是说只要是车、铣或刨的机械加工形成的切屑和絮团，就能满足过滤要求

在本发明的金属镁熔液或镁合金熔液的过滤材料中，所述的絮团是由所述的金属和合金中的至少一种形成的丝所组成的无规律团成的团状物。

在本发明的金属镁熔液或镁合金熔液的过滤材料中，所述的金属或合金的丝网就是由所述的金属和合金中的至少一种形成的丝所编成的网。

一种金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤器，在高铬钢或者低碳钢制成的容器中，充填过滤材料，该过滤材料是下述金属和合金中的至少一种形成的切屑、絮团和丝网中的一种或几种；所述的金属为铬、锰、铌或钽；所述的合金为铬、锰、铌和钽中的两种以上组成的合金，或高铬钢；所述的容器分别设有进口和出口，并且在进口处和出口处分别设有遮盖进口和出口的挡板，该挡板是由多孔高铬钢板、多孔低碳钢板、高铬钢丝网和低碳钢丝网中的任意一种制成。有关丝网的网孔的尺寸应该以保证切屑和絮团不被镁合金熔液冲走为准，多孔高铬钢板和多孔低碳钢板的孔径、及铬钢丝网和低碳钢丝网的网孔径一般可设在1～8mm范围，如果网孔径大于8mm，有恐切屑会被镁合金熔液冲走，与此相对应的是切屑的最小外形尺寸也要选择大于8mm的切屑；对于网孔径为1～3mm丝网来说，是完全能阻挡絮团不被镁合金熔液冲走。

在本发明的金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤器中，所述的切屑是车、铣或刨的机械加工形成的碎片。

在本发明的金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤器中，所述的絮团是由所述的金属和合金中的至少一种形成的丝所组成的无规律团成的团状物。

在本发明的金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤器中，所述的金属或合金的丝网就是由所述的金属和合金中的至少一种形成的丝所编成的网，所述的金属或合金的丝网的形状为板片状，其板片的厚度为0.8～60mm，并位于容器中的进口和出口的挡板之间。板片外周的形状是与容器的内側壁形状相匹配的形状，如，容器为圆筒状，该容器的内側壁也为圆筒状，板片状金属或合金的丝网的外周形状为圆形，板片状的金属或合金的丝网以过盈配合或过渡配合的方式装在圆筒状的容器内。

本发明的金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤器的应用，将本发明的过滤器安装在制备金属镁或镁合金的设备中的输送管道上，其中，所述的过滤器的进口和出口分别与输送管道相连接；或是将本发明的过滤器安装在制备金属镁或镁合金的熔炼设备中的输送泵入口或者浇铸出口上，其中，在所述的过滤器安装在输送泵入口的情况下，过滤器连同输送泵浸没于熔炼坩埚内的金属镁或镁合金熔液中，使过滤器的进口与熔炼坩埚的金属镁或镁合金熔液相连通，过滤器的出口与输送泵入口相连接；在所述的过滤器安装在浇铸出口的情况下，过滤器的进口与浇铸出口相连接，过滤器的出口与铸型的浇铸进口相连接。

金属镁熔液或者镁合金熔液在浇注成型前通过本发明的过滤材料制成的过滤装置，达到金属镁以及镁合金熔液的纯净化；过滤器材质是高铬钢、铬、锰、铌、钽或者由铬、锰、铌、钽组成的合金的切削、丝网、絮团，或者这些金属与合金的切削、丝网、絮团的混合物。

过滤器主要由上述金属或者合金的切削、丝网、絮团或者它们的混合物与高铬钢或者低碳钢制成的容器、2个挡板构成，这些切削、丝网、絮团或者它们的混合物均匀地充填在高铬钢或者低碳钢制成的容器中，该容器分别有一个入口和一个出口；2个挡板分别设置在入口处和出口处，2个挡板是采用多孔的高铬钢板与低碳钢板或者高铬钢与低碳钢的丝网制成，主要作用是为了防止上述切削、丝网、絮团或者它们的混合物从入口和出口处脱离该容器。

金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤方法是金属镁或者镁合金熔液在重力或者熔液输送泵压力的作用下，由过滤器的入口进入，从过滤器出口流出，利用上述金属或者合金的切削、絮团、丝网或者它们的混合物对金属镁以及镁合金熔液中的氧化镁和熔剂等夹杂物的吸附和阻挡作用，使金属镁或者镁合金熔液得到纯净化。

在本发明的金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤器中，容器的形状没有限定，优选是圆筒形状，以便于和管道连接。所述的容器为底部和顶部是敞口的圆筒形状，所述的进口和出口的挡板是与圆筒的内径相同的圆盘。

本发明所使用的高铬钢，该高铬钢的铬含量大于13重量％；本发明所使用的低碳钢。该低碳钢的碳含量小于0.25重量％。

本发明的优点是：

本发明的过滤器材质是金属和合金中的至少一种形成的切屑、絮团和丝网中的一种或几种。其中，切屑、絮团和丝网均是车、铣或刨的机械加工形成的碎片、丝等。由碎片、丝制成的过滤材料成本低、达到变废为宝的目的。本发明是利用机械加工形成的碎片、丝等的过滤材料对金属镁或者镁合金熔液中的氧化镁和熔剂等夹杂物的吸附和阻挡作用，使金属镁或者镁合金熔液得到纯净化。

附图说明

图1为装有切屑过滤材料的管道式过滤器的结构示意图。其中，图1(a)为装有切屑过滤材料的管道式过滤器的分解结构示意图；图1(b)为装有切屑过滤材料的管道式过滤器的组装结构示意图。

图2为装有絮团过滤材料的管道式过滤器的结构示意图。其中，图2(a)为装有絮团过滤材料的管道式过滤器的分解结构示意图；图2(b)为装有絮团过滤材料的管道式过滤器的组装结构示意图。

图3为装有丝网过滤材料的管道式过滤器的结构示意图。其中，图3(a)为装有丝网过滤材料的管道式过滤器的分解结构示意图；图3(b)为装有丝网过滤材料的管道式过滤器的组装结构示意图。

图4为装有切屑过滤材料的筛网式过滤器的结构示意图。其中，图4(a)为装有切屑过滤材料的筛网式过滤器的分解结构示意图；图4(b)为装有切屑过滤材料的筛网式过滤器的组装结构示意图。

图5为装有絮团过滤材料的筛网式过滤器的结构示意图。其中，图5(a)为装有絮团过滤材料的筛网式过滤器的分解结构示意图；图5(b)为装有絮团过滤材料的筛网式过滤器的组装结构示意图。

图6为装有丝网过滤材料的筛网式过滤器的结构示意图。其中，图6(a)为装有丝网过滤材料的筛网式过滤器的分解结构示意图；图6(b)为装有丝网过滤材料的筛网式过滤器的组装结构示意图。

具体实施方式

如图1-3和图4-6所示，图1-3所示的管道式过滤器的结构和图4-6所示的筛网式过滤器的结构是相同的，其不同点是，筛网式过滤器的直径和长度分别大于管道式过滤器的直径和长度；另一个不同点是，管道式过滤器主要应用在金属镁熔液或者镁合金熔液的输送管道中，而筛网式过滤器主要应用在金属镁熔液或者镁合金熔液的输送泵入口或者浇铸出口上。

如图1-3和图4-6所示，本发明的过滤器主要由过滤材料2，与高铬钢或者低碳钢制成的容器3，和2个高铬钢或者低碳钢制成的挡板1、4构成。其中，过滤材料2是金属和合金中的至少一种形成的切屑、絮团和丝网中的一种或几种，均匀地充填在高铬钢或者低碳钢制成的容器3中，该容器3分别有一个进口5和一个出口6；2个挡板1、4分别设置在进口5处和出口6处，2个挡板1、4是采用多孔的高铬钢板与低碳钢板或者高铬钢与低碳钢的丝网制成，主要作用是为了防止切屑、絮团或丝网等从入口和出口处脱离该容器。

如图1-3所示，图1为装有切屑过滤材料的管道式过滤器的结构示意图；图2为装有絮团过滤材料的管道式过滤器的结构示意图；图3为装有丝网过滤材料的管道式过滤器的结构示意图。即图1、图2和图3除了装有过滤材料的种类不同之外，其结构是相同的。管道式过滤器安装在制备金属镁或镁合金的设备中的输送管道上，其中，所述的过滤器的进口和出口分别与输送管道相连接。

如图4-6所示，图4为装有切屑过滤材料的筛网式过滤器的结构示意图；图5为装有絮团过滤材料的筛网式过滤器的结构示意图；图6为装有丝网过滤材料的筛网式过滤器的结构示意图。即图4、图5和图6除了装有过滤材料的种类不同之外，其结构是相同的。筛网式过滤器的进口5与熔炼坩埚中的金属镁熔液或者镁合金熔液连通，或者筛网式过滤器的进口5与金属镁熔液或者镁合金熔液浇铸出口相衔接；筛网式过滤器的出口6与金属镁熔液或者镁合金熔液的输送泵入口相连接，或者筛网式过滤器的出口6与铸型的浇铸入口相衔接。金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤方法是金属镁熔液或者镁合金熔液在重力或者熔液输送泵压力的作用下，由过滤器的进口5进入，从过滤器出口6流出，利用切屑、絮团或丝网等过滤材料2对金属镁熔液或者镁合金熔液中的氧化镁和熔剂等夹杂物的吸附和阻挡作用，使金属镁熔液或者镁合金熔液得到纯净化。

Claims

1.一种金属镁熔液或镁合金熔液的过滤材料，其特征在于：该过滤材料是下述金属和合金中的至少一种形成的切屑、絮团和丝网中的一种或几种；所述的金属为铬、锰、铌或钽；所述的合金为铬、锰、铌和钽中的两种以上组成的合金；所述的切屑是车、铣或刨的机械加工形成的碎片；所述的絮团是由所述的金属和合金中的至少一种形成的丝所组成的无规律团成的团状物；所述的丝网就是由所述的金属和合金中的至少一种形成的丝所编成的网。

2.一种使用权利要求1所述的金属镁熔液或镁合金熔液的过滤材料的过滤器，其特征在于：在高铬钢或者低碳钢制成的容器中，充填权利要求1所述的金属镁熔液或镁合金熔液的过滤材料；所述的容器分别设有进口和出口，并且在进口处和出口处分别设有遮盖进口和出口的挡板，该挡板是由多孔高铬钢板、多孔低碳钢板、高铬钢丝网和低碳钢丝网中的任意一种制成。

3.根据权利要求2所述的金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤器，其特征在于：所述的丝网的形状为板片状，其板片的厚度为0.8～60mm，并位于容器中的进口和出口的挡板之间。

4.权利要求2所述的金属镁熔液或者镁合金熔液的过滤器的应用，其特征在于：将权利要求2所述的过滤器安装在制备金属镁或镁合金的设备中的输送管道上，其中，所述的过滤器的进口和出口分别与输送管道相连接；或是将权利要求2所述的过滤器安装在制备金属镁或镁合金的熔炼设备中的输送泵入口或者浇铸出口上；其中，在所述的过滤器安装在输送泵入口的情况下，过滤器连同输送泵浸没于熔炼坩埚内的金属镁熔液或镁合金熔液中，使过滤器的进口与熔炼坩埚的金属镁熔液或镁合金熔液相连通，过滤器的出口与输送泵入口相连接；在所述的过滤器安装在浇铸出口的情况下，过滤器的进口与浇铸出口相连接，过滤器的出口与铸型的浇铸进口相连接。