CN105400980A - 一种铸造镁合金精炼装置及基于所述装置的精炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸造镁合金精炼装置及基于所述装置的精炼方法，属于冶金领域；所述方法包括：通过所述气体压力调节装置设定所述气体容纳器的出气压力、气流量，向盛装有镁合金熔体的所述镁合金熔体盛装器中通入气体，使得所述镁合金熔体的液面平稳翻滚；向所述翻滚的液面上撒加精炼剂，完成精炼，即可；所述方法还包括在精炼开始前打开所述气体容纳器的开关阀、精炼结束后关闭所述气体容纳器的开关阀的步骤。相比于传统的人工搅拌精炼法，本发明能够大大的降低操作人员在镁合金精炼过程中的劳动强度，同时提高了精炼过程中的均匀性、稳定性。另外，本发明还能够应用于大吨位镁合金的熔体精炼，解决了大吨位镁合金熔体处理过程中，精炼难以实现的问题。

Description

一种铸造镁合金精炼装置及基于所述装置的精炼方法

技术领域

本发明涉及的是一种铸造镁合金精炼装置及基于所述装置的精炼方法，具体是针对铸造镁合金熔体处理，在精炼过程中，将高纯氩气通入镁合金熔体内，使之达到上下翻滚的效果，并在液流波峰上均匀的撒放精炼剂，从而起到良好的精炼效果。

背景技术

与钢铁材料相比，铸造镁合金具有体积质量小、比强度高、抗蚀性好、切削加工性能良好及铸造性能优良等特点。在产品上为了减轻结构重量，提高产品使用性能，越来越多的零部件采用了轻质材料，各种牌号的镁合金在航天航空上的应用越来越广泛，大型镁合金零件需求量也越来越大。

熔体处理是镁合金铸造生产过程中关键的一环，良好的冶金质量是得到优质铸件的前提条件。目前，镁合金精炼基本上都是采用熔剂法。熔剂法精炼是将充分脱水干燥后的精炼熔剂洒在翻滚的镁合金液面上，使其随着上下翻滚的液流和镁液充分接触，多次循环将悬浮在镁液中的夹杂物俘获、沉淀至坩埚底部，净化合金液。由原理可知，使精炼剂与合金液充分接触是熔体处理过程中的关键。当下基本采用手工熔体搅拌法，通过人工搅拌使合金液上下翻腾，并不断加入精炼剂，从而使精炼剂和熔体接触反应，去除其中氧化皮、夹杂、气体等杂质。

这种方法需要很大的劳动强度，也对工人操作提出了比较高的要求，但是在实际操作过程还是中难以保证精炼质量的一致性。

另外，对于大型镁合金铸件，其熔炼量超过1吨，很难通过人工搅拌的方法来进行熔体精炼，即使不惜体力的进行搅拌，也难以达到良好的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铸造镁合金精炼装置及基于所述装置的精炼方法；所述方法具体是，在熔体处理过程中，通入高纯氩气，使熔体达到上下翻滚的效果，同时在翻滚的镁液波峰上撒下精炼剂，既能降低操作人员劳动强度，又提高了精炼过程中的均匀性、稳定性，并且还能应用在大吨位镁合金熔体精炼处理。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种镁合金精炼装置，所述装置按照气体的流动方向依次包括气体容纳器、气体压力调节装置、镁合金熔体盛装器及位于所述镁合金熔体盛装器上方的精炼剂添加装置；

其中，所述气体压力调节装置分别连接有第一导气管、第二导气管，第一导气管与所述气体容纳器相连，第二导气管的末段连接有与所述第二导气管口径匹配的金属管；所述金属管插入所述镁合金熔体盛装器腔内。

优选地，所述金属管与所述第二导气管的连接部位高于所述镁合金熔体盛装器中镁合金熔体的液面，所述金属管的自由端末段浸在所述镁合金熔体盛装器中镁合金熔体的液面以下。

优选地，所述第一导气管是连接在所述气体容纳器的开关阀上。本发明的实现对第一导气管的材质并无限定，只要能实现不泄露连接即可。

优选地，所述金属管材质为不锈钢。

优选地，所述第二导气管为耐高温管，耐高温范围为100-200℃。

优选地，所述镁合金熔体盛装器包括坩埚。

第二方面，本发明提供一种基于所述装置的镁合金精炼方法，所述方法包括：

通过所述气体压力调节装置设定所述气体容纳器的出气压力、气流量，向盛装有镁合金熔体的所述镁合金熔体盛装器中通入气体，使得所述镁合金熔体的液面平稳翻滚；

向所述翻滚的液面上撒加精炼剂，完成精炼，即可。

优选地，所述方法还包括在精炼开始前打开所述气体容纳器的开关阀、精炼结束后关闭所述气体容纳器的开关阀的步骤。

优选地，所述的出气压力为5-10MPa；所述的气流量为10-30L/Min。

优选地，所述的精炼剂的用量为所述镁合金熔体重量的1-3％；

优选地，所述的精炼剂，是指：由MgCl₂、KCl、NaCl、CaCl₂、BaCl₂、CaF₂和MgO等组成的混合物，每种镁合金牌号所对应的精炼剂可以在铸造手册中查到，例如常用的ZM5选用JDMF精炼剂，ZM6选用RJ-6精炼剂。

优选地，所述气体为氩气；进一步地，所述氩气为高纯氩气，具体为纯度≧99.999％，含氧量≦1.5PPM，含氮量≦50PPM，总碳量≦4PPM，含水量≦3PPM的高纯氩气。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、相比于传统的人工搅拌精炼法，本发明能够大大的降低操作人员在镁合金精炼过程中的劳动强度，同时提高了精炼过程中的均匀性、稳定性；

2、另外，本发明还能够应用于大吨位镁合金的熔体精炼，解决了大吨位镁合金熔体处理过程中，精炼难以实现的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的方案的示意图；

其中，1是熔剂添加装置，2是金属管，3是第二导气管，4是气体压力调节装置，5是气体容纳器，6是镁合金熔体，7是镁合金熔体盛装器，8是第一导气管，9是开关阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供一种镁合金精炼装置，所述装置按照气体的流动方向依次包括气体容纳器5、气体压力调节装置4、镁合金熔体盛装器7及位于所述镁合金熔体盛装器上方设有熔剂添加装置1；

其中，所述气体压力调节装置4分别连接有第一导气管8、第二导气管3，第一导气管8与所述气体容纳器5相连，第二导气管3的末段连接有与所述第二导气管3口径匹配的金属管2；所述金属管2插入所述镁合金熔体盛装器7腔内；

所述金属管2与所述第二导气管8的连接部位高于所述镁合金熔体盛装器7中镁合金熔体6的液面，所述金属管2的自由端末段浸在所述镁合金熔体盛装器7中镁合金熔体6的液面以下；

所述第一导气管8是连接在所述气体容纳器5的开关阀9上；

所述镁合金熔体盛装器7为坩埚。

基于上述装置，给出如下是实施例1-3所述的方法：

实施例1

本实施例是在以下实施条件和技术要求条件下实施的：

对坩埚内200Kg的ZM6合金进行精炼处理。

准备ZM6合金用的精炼剂RJ-6熔剂4Kg。将高纯氩气、氩气压力调节装置、耐高温管和金属管按照图1组装好，将氩气出口压力调节到7MPa，将氩气流量调节到15L/Min，然后将金属管放在镁合金液面上方预热5Min后伸入坩埚内部，这时镁合金熔体会上下翻腾，待翻腾稳定后，在液流的波峰上撒上RJ-6精炼剂，直至精炼剂全部用完后。精炼结束后，将金属管取出，然后关闭氩气瓶气阀。

实施例2

本实施例是实施例1的变化例，变化之处仅在于，出气压力为5MPa，气流量为10L/Min，精炼剂的用量为1％。

对80Kg的ZM6合金进行精炼处理。

准备ZM6合金用的精炼剂RJ-6熔剂0.8Kg。将高纯氩气、氩气压力调节装置、耐高温管和金属管按照图1组装好，将氩气出口压力调节到5MPa，将氩气流量调节到10L/Min，然后将金属管放在镁合金液面上方预热5Min后伸入坩埚内部，这时镁合金熔体会上下翻腾，待翻腾稳定后，在液流的波峰上撒上RJ-6精炼剂，直至精炼剂全部用完后。精炼结束后，将金属管取出，然后关闭氩气瓶气阀。

实施例3

本实施例是实施例1的变化例，变化之处仅在于，出气压力为10MPa，气流量为30L/Min，精炼剂的用量为3％。

对500Kg的ZM6合金进行精炼处理。

准备ZM6合金用的精炼剂RJ-6熔剂15Kg。将高纯氩气、氩气压力调节装置、耐高温管和金属管按照图1组装好，将氩气出口压力调节到10MPa，将氩气流量调节到30L/Min，然后将金属管放在镁合金液面上方预热5Min后伸入坩埚内部，这时镁合金熔体会上下翻腾，待翻腾稳定后，在液流的波峰上撒上RJ-6精炼剂，直至精炼剂全部用完后。精炼结束后，将金属管取出，然后关闭氩气瓶气阀。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种镁合金精炼装置，其特征在于，所述装置按照气体的流动方向依次包括气体容纳器(5)、气体压力调节装置(4)、镁合金熔体盛装器(7)及位于所述镁合金熔体盛装器(7)上方设有精炼剂添加装置(1)；

其中，所述气体压力调节装置(4)分别连接有第一导气管(8)、第二导气管(3)，第一导气管(8)与所述气体容纳器(5)相连，第二导气管(3)的末段连接有与所述第二导气管(3)口径匹配的金属管(2)；所述金属管(2)插入所述镁合金熔体盛装器(7)腔内。

2.根据权利要求1所述的镁合金精炼装置，其特征在于，所述金属管(2)与所述第二导气管(3)的连接部位高于所述镁合金熔体盛装器(7)中镁合金熔体的液面，所述金属管(2)的自由端末段浸在所述镁合金熔体盛装器(7)中镁合金熔体的液面以下。

3.根据权利要求1所述的镁合金精炼装置，其特征在于，所述第一导气管(8)是连接在所述气体容纳器(5)的开关阀上(9)。

4.根据权利要求1所述的镁合金精炼装置，其特征在于，所述金属管(2)的材质为不锈钢。

5.根据权利要求1所述的镁合金精炼装置，其特征在于，所述第二导气管(3)为耐高温管，耐高温范围为100-200℃。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述装置的镁合金精炼方法，其特征在于，所述方法包括：

通过所述气体压力调节装置(4)设定所述气体容纳器(5)的出气压力、气流量，向盛装有镁合金熔体的所述镁合金熔体盛装器(7)中通入气体，使得所述镁合金熔体的液面平稳翻滚；

通过精炼剂添加装置(1)向所述翻滚的液面上撒加精炼剂，完成精炼，即可。

7.根据权利要求6所述的镁合金精炼方法，其特征在于，所述方法还包括在精炼开始前打开所述气体容纳器(5)的开关阀(9)、精炼结束后关闭所述气体容纳器(5)的开关阀(9)的步骤。

8.根据权利要求6所述的镁合金精炼方法，其特征在于，所述的出气压力为5-10MPa；所述的气流量为10-30L/Min。

9.根据权利要求6所述的镁合金精炼方法，其特征在于，所述的精炼剂的用量为所述镁合金熔体重量的1-3％；所述的精炼剂，是指：由MgCl2、KCl、NaCl、CaCl2、BaCl2、CaF2和MgO等组成的混合物，每种镁合金牌号所对应的精炼剂可以在铸造手册中查到。

10.根据权利要求6所述的镁合金精炼方法，其特征在于，所述气体为氩气。