CN108165757A - 一种改进型有色金属熔液净化装置和净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有色金属熔液净化技术领域，具体涉及一种改进型有色金属熔液净化装置和净化方法；本发明提供了一种改进型有色金属熔液净化装置和净化方法，通过对净化设备的结构设计，控制金属液的流向，使真空净化和气泡吸附净化及其它净化手段相辅相成，充分发挥各种净化手段的优势；在涡流型净化设备中，涡流不但离心分离金属液中的氢与氧化杂质，还起匀化作用；金属液表层翻滚，并激起浪花，金属液充分直面抽真空净化；通过抽真空控制装置控制抽真空，使抽真空净化能够应用，易于操作，不但可以使用低真空负压，还可以使用高真空负压，提高净化效率。

Description

一种改进型有色金属熔液净化装置和净化方法

技术领域

本发明涉及有色金属熔液净化技术领域，具体涉及一种改进型有色金属熔液净化装置和净化方法。

背景技术

凡有色金属在熔化过程中，都会氧化产生氧化渣；氢会通过各种途径溶入金属熔液中，附着在氧化渣的周围。金属液凝固后，氢以氢化物或氢氧化物的形态存在于晶粒之间，即使不产生废次，产品性能也会变差，变松脆，业界称之为氢脆。金属液铸造前必须进行净化处理，以清除金属液中的氢和氧化渣微粒。

有色金属熔液净化一般在熔化炉内进行。在金属液底部产生净化气泡，这些气泡在金属液中上升时沿途吸附金属液中的氢和氧化渣微粒，把它们带上金属液表面，然后排出炉外。净化气如果使用氮气，净化效率较差。若使用氩气，价格昂贵。为提高净化效率，要求配入一定比例的氯气，既污染环境，更危害健康。为了减缓氯气对健康的伤害，含氯(Cl)和氟(F)的化学熔剂应运而生。

有的使用块状净化剂，用钟罩之类工具押入金属液底部，产生净化气泡进行气泡吸附净化。有的使用粉状或粒状净化剂，混在净化气体中，使用耐火钢管或熔剂喷射机，将它们射入金属液中，进行气泡吸附净化。有的撒在金属液表面作覆盖剂，产生高温，烧烂氧化渣皮壳，使金属液分离出来；有的用以隔绝金属液和空气的接触，避免再氧化。

遗憾的是，凡净化处理直接在熔炉内进行的，由于产生巨大而相连的气泡链，上升浮力大，速度快，有利金属液中块状的氧化渣被带上金属表面，对清除金属液中的氧化渣微粒和氢的效果则很差。将使用化学熔剂进行净化的金属液试样放在真空罐里抽真空至29InHg时，顶部拱起，剖面充满孔洞。这是由于金属液氢含量高，抽真空后，氢从晶粒间析出，但由于试样表面已凝固，形成致密而坚硬的表层，氢未能透过该表面析出，于是形成一个个孔洞，试样体积膨胀，顶部拱起。孔洞之多显示金属液含氢量之高！

金属液凝固后，氢以松脆的氢化物和氢氧化物的形态存在于晶粒之间，氢含量越高，产品材料的质地越松脆，韧性强度越差，就会造成产品表面很完美，但由于净化不良，质地松脆，不用则已，一经使用不是折臂就是断脚，这样的金属液若用作民用产品问题不大，最多不时更换，还可以保持市场需求量；若用作航空军工运输则后果堪虞。

欧美国家研发出各种不同的净化方法和设备。我国广大有色金属中小铸造企业一般只能在熔化炉内使用净化气体或化学熔剂进行净化。这种方法对清除溶液中块状氧化渣有用，对氢和氧化渣微粒的效果极差，只能称之为粗处理。业界许多发明改善也都围绕着化学熔剂的成分和使用进行的。如辽阳周新忠等人发明的申请号为90219467.4的净化装置,使用旋转的搅拌叶轮向金属液喷射熔剂。上海李金富等发明的申请号为02110611.8的净化法就是一种熔剂和陶瓷泡沫过滤板配合使用的净化法。这些都无助于清除金属液中的氢和氧化渣微粒，徒增对环境与健康的危害。迷信依赖化学熔剂是我国有色金属一大失误。国家2000年成立有色基地，要开发推广对有色行业的发展具共性和关键性的技术。2001年本人登记ZL01129841.3专利，十几年来，本人一再强调，要解决产品质量松脆问题，提高有色产品的质量，就要发展NSV，迷信依赖热处理是我国有色金属另一大失误。

我国有色要高质量发展，要绿色发展，首先就是要发展NSV。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明目的在于解决上述问题，提供了一种改进型有色金属熔液净化装置和净化方法。

(二)技术方案

一种改进型有色金属熔液净化装置，包括净化室、清洁室和真空抽气罩组成；所述净化室为八角形或圆形筒室，金属液入口设于净化室八角形的斜边或圆筒壁切线上，净化室设置有出口通道并连通清洁室，清洁室设有金属液出口，金属液出口连接浇铸系统；所述净化室底部装设净化气体喷射装置，通过净化气入口管连通净化室，净化室筒壁底部还设有剩余金属液出口，剩余金属液出口设置有顶紧塞及顶紧装置；所述真空抽气罩设置在顶部，对应净化室和清洁室分隔成净化抽气室和清洁抽气室，分别设有抽气控制阀，并连接抽气甬道，抽气甬道设有抽气管，抽气管外接抽真空机。

优选的，还包括炉体，净化室和清洁室设置在炉体内，炉体底部设置有耐火炉底，并配合安装有炉底顶紧装置，炉体设置有耐火炉衬，耐火炉衬与炉体外壳之间设置有隔热材料；真空抽气罩一端通过抽气罩铰链连接在炉体顶部，另一端设置有抽气罩锁紧装置。

优选的，所述真空抽气罩对应净化室、清洁室和抽气甬道分别开设有透视窗。

优选的，所述净化气泡喷射装置喷射出以氮气为主要净化气的弥散状的净化气泡群，净化气入口管出口端还设置有耐火陶瓷料制成的圆台形净化气扩散装置。

优选的，所述抽气控制阀为螺旋式或活塞式真空控制阀。

优选的，所述净化室和清洁室采用单净化室+清洁室结构，净化室的数量为1个，清洁室的数量也为1个。

优选的，所述金属液入口设置在净化室上部，出口通道设于净化室底部并连通清洁室，金属液出口设于清洁室上部，呈扁平状。

优选的，所述净化室和清洁室采用双净化室+清洁室结构，净化室的数量为2个，包括第一净化室和第二净化室，两个净化室采用子母式或哥俩式结构，清洁室的数量为1个。

优选的，所述金属液入口设置在第一净化室底部，第一净化室的出口设在顶部并连通第二净化室，第二净化室的出口设于底部并连通清洁室，金属液出口设于清洁室上部。

一种改进型有色金属熔液净化方法，使用上述的净化装置，包括以下步骤：

a，有色金属熔液从金属液入口通入，并沿着筒形壁流动，形成旋转涡流，比重大的金属液向外，比重小的氢与氧化渣微粒向内分离；其中金属液或在八角筒壁转角处产生碰撞，有利氢与氧化渣微粒再分离；

b，净化室底部的净化气体喷射装置喷射出以氮气为主要净化气的弥散状的净化气泡群，净化气泡群在金属液中缓缓上升，沿途吸附金属液中的氢和氧化渣微粒，把它们带上金属液表面，并被吸入净化室顶部空间；

c，净化抽气室抽真空，抽出净化室顶部空间的废气与杂质微粒，并形成负压，抽高金属液，吸出金属液表层中的氢和氧化渣微粒，氧化渣还原为纯金属颗粒，金属液表面翻滚，金属液表面激起的浪花进一步提高净化效率；

d，净化的金属液或经清洁室，或经第二净化室、清洁室再流入浇铸系统；其中清洁室顶部抽真空，抽高金属液表面，使略高于金属液出口，对金属液表面进行浅层抽真空再净化。

(三)有益效果

本发明提供了一种改进型有色金属熔液净化装置和净化方法，通过对净化设备的结构设计，控制金属液的流向，使真空净化和气泡吸附净化及其它净化手段相辅相成，充分发挥各种净化手段的优势；在涡流型净化设备中，涡流不但离心分离金属液中的氢与氧化杂质，还起匀化作用；金属液表层翻滚，并激起浪花，金属液充分直面抽真空净化；通过抽真空控制装置控制抽真空，使抽真空净化能够应用，易于操作，不但可以使用低真空负压，还可以使用高真空负压，提高净化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明保护的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中净化装置的主剖视图；

图2为本发明中净化装置的侧剖视图；

图3为本发明中净化装置的俯视剖视图；

图4为本发明中抽气控制阀采用螺旋式的结构图；

图5为本发明中抽气控制阀采用活塞式的结构图；

图6为本发明中单净化室+清洁室结构下金属液入口和出口的第一种方式分布图；

图7为本发明中单净化室+清洁室结构下金属液入口和出口的第二种方式分布图；

图8为本发明中单净化室+清洁室结构下金属液入口和出口的第三种方式分布图；

图9为本发明中单净化室+清洁室结构下金属液入口和出口的第四种方式分布图；

图10为本发明中单净化室+清洁室结构下金属液入口和出口的第五种方式分布图；

图11为本发明中单净化室+清洁室结构下金属液入口和出口的第六种方式分布图；

图12为本发明中双净化室+清洁室结构下子母式净化室的分布图；

图13为图12内B-B方向的剖视图；

图14为图13内A-A方向的剖视图；

图15为本发明中双净化室+清洁室结构下哥俩式净化室的分布图；

图16为图15的中心剖视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-净化气入口管，2-炉底顶紧装置，3-净化气扩散装置，4-耐火炉底，5-剩余金属液出口，6-隔热材料，7-耐火炉衬，8-炉体外壳，9-真空抽气罩，10-一号抽气控制阀，11-二号抽气控制阀，12-抽气管，13-抽气罩锁紧装置，14-抽气罩铰链，15-一号透视窗，16-二号透视窗，17-三号透视窗，A-净化室，B-金属液入口，C-净化抽气室，D-出口通道，E-清洁室，F-金属液出口，G-清洁抽气室，H-抽气甬道，I-抽真空机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参看附图，一种改进型有色金属熔液净化装置，包括净化室A、清洁室E和真空抽气罩9组成；净化室A为八角形或圆形筒室，其中金属液在八角形筒室转角处产生碰撞，有利金属液里的氢与氧化渣再分离；金属液入口B设于净化室A八角形的斜边或圆筒壁切线上，净化室A设置有出口通道D并连通清洁室E，清洁室E设有金属液出口B，金属液出口B连接浇铸系统；净化室A底部装设净化气体喷射装置，通过净化气入口管1连通净化室A，净化室A筒壁底部还设有剩余金属液出口5，剩余金属液出口5设置有顶紧塞及顶紧装置；真空抽气罩9设置在顶部，对应净化室A和清洁室E分隔成净化抽气室C和清洁抽气室G，分别设有抽气控制阀，并连接抽气甬道H，抽气甬道H设有抽气管12，抽气管12外接抽真空机I。

其中，还包括炉体，净化室A和清洁室E设置在炉体内，炉体底部设置有耐火炉底4，并配合安装有炉底顶紧装置2，炉体设置有耐火炉衬7，耐火炉衬7与炉体外壳8之间设置有隔热材料6；真空抽气罩9一端通过抽气罩铰链14连接在炉体顶部，另一端设置有抽气罩锁紧装置13。

其中，真空抽气9罩对应净化室A、清洁室E和抽气甬道H分别开设有一号透视窗15、二号透视窗16、三号透视窗17。

其中，净化气泡喷射装置喷射出以氮气为主要净化气的弥散状的净化气泡群，净化气入口管1出口端还安装有耐火陶瓷料制成的圆台形净化气扩散装置3，避免氧化，也方便就地取材，实现国产化。

其中，抽气控制阀为螺旋式或活塞式真空控制阀，参看图4、图5，螺旋式为内外螺接的外螺纹管101和内螺纹套管103，外螺纹管连接抽气甬道H，抽气甬道H顶装有抽气管12，抽气管12外接抽真空机I，外螺纹管101开设有细长孔102，通过移动内螺纹套管103控制细长孔抽气量。活塞式与螺旋式类似，包括活塞套筒111和活塞113，活塞套筒111上设置有细长孔112，移动活塞113控制细长孔抽气量；由于采用了抽气控制阀，本装置还能够使用高真空负压。

在一个实施例里，净化室A和清洁室E采用单净化室+清洁室结构，净化室的数量为1个，清洁室的数量也为1个，属于典型结构。金属液入口B设置在净化室A上部，出口通道D设于净化室A底部并连通清洁室E，金属液出口F设于清洁室E上部，呈扁平状。这样金属液通过金属液入口B流入净化室A，经底部的出口通道D流入清洁室E，再由设于清洁室E的金属液出口F流出。

上面的实施例仅为一种出入口位设置关系，参看图6-11，还有多种设置关系，用家可以根据不同环境与需要灵活处置。

在另一种实施例里，净化室A和清洁室E采用双净化室+清洁室结构，净化室A的数量为2个，包括第一净化室和第二净化室，两个净化室采用子母式，参看图12-14，或哥俩式结构，参看图15-16，清洁室E的数量为1个。金属液入口B设置在第一净化室底部，第一净化室的出口设在顶部并连通第二净化室，第二净化室的出口设于底部并连通清洁室E，金属液出口F设于清洁室E上部。这是本净化设备的再升级，金属液从设置于第一净化室底部的金属液入口B流入，经设于净化室上部的出口流入第二净化室，再经第二净化室底部的出口流入清洁室，再设于清洁室E的金属液出口F流入浇铸系统。

需要说明的是，本设备还有最简单的结构，即只使用一个净化室而无清洁室结构。金属液从净化室底部流入，直接从设于净化室上部的出口流入浇铸系统。若无特殊原因，一般不建议使用此结构。

一种改进型有色金属熔液净化方法，使用上述的净化装置，包括以下步骤：

a，有色金属熔液从金属液入口B通入，并沿着筒形壁流动，形成旋转涡流，比重大的金属液向外，比重小的氢与氧化渣微粒向内分离，其中金属液或在八角筒壁转角处产生碰撞，有利氢与氧化渣微粒再分离；

b，净化室A底部的净化气体喷射装置喷射出以氮气为主要净化气的弥散状的净化气泡群，净化气泡群在金属液中缓缓上升，沿途吸附金属液中的氢和氧化渣微粒，把它们带上金属液表面，并被吸入净化室A顶部空间；

c，净化抽气室抽真空，抽出净化室A顶部空间的废气与杂质微粒，并形成负压，抽高金属液，吸出金属液表层中的氢和氧化渣微粒，氧化渣还原为纯金属颗粒，金属液表面翻滚，金属液表面激起的浪花进一步提高净化效率；

d，净化的金属液或经清洁室E，或经第二净化室、清洁室E再流入浇铸系统；其中清洁室E顶部抽真空，抽高金属液表面，使略高于金属液出口，对金属液表面进行浅层抽真空再净化。

由于通过调节抽气控制阀控制抽气量，使本净化方法及设备不但能使用低真空负压，还能使用高真空负压。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种改进型有色金属熔液净化装置，包括净化室、清洁室和真空抽气罩组成；所述净化室为八角形或圆形筒室，金属液入口设于净化室八角形的斜边或圆筒壁切线上，净化室设置有出口通道并连通清洁室，清洁室设有金属液出口，金属液出口连接浇铸系统；所述净化室底部装设净化气体喷射装置，通过净化气入口管连通净化室，净化室筒壁底部还设有剩余金属液出口，剩余金属液出口设置有顶紧塞及顶紧装置；所述真空抽气罩设置在顶部，对应净化室和清洁室分隔成净化抽气室和清洁抽气室，分别设有抽气控制阀，并连接抽气甬道，抽气甬道设有抽气管，抽气管外接抽真空机。

2.根据权利要求1所述的一种改进型有色金属熔液净化装置，其特征在于：还包括炉体，净化室和清洁室设置在炉体内，炉体底部设置有耐火炉底，并配合安装有炉底顶紧装置，炉体设置有耐火炉衬，耐火炉衬与炉体外壳之间设置有隔热材料；真空抽气罩一端通过抽气罩铰链连接在炉体顶部，另一端设置有抽气罩锁紧装置。

3.根据权利要求1所述的一种改进型有色金属熔液净化装置，其特征在于：所述真空抽气罩对应净化室、清洁室和抽气甬道分别开设有透视窗。

4.根据权利要求1所述的一种改进型有色金属熔液净化装置，其特征在于：所述净化气泡喷射装置喷射出以氮气为主要净化气的弥散状的净化气泡群，净化气入口管出口端还设置有耐火陶瓷料制成的圆台形净化气扩散装置。

5.根据权利要求1所述的一种改进型有色金属熔液净化装置，其特征在于：所述抽气控制阀为螺旋式或活塞式真空控制阀。

6.根据权利要求1所述的一种改进型有色金属熔液净化装置，其特征在于：所述净化室和清洁室采用单净化室+清洁室结构，净化室的数量为1个，清洁室的数量也为1个。

7.根据权利要求6所述的一种改进型有色金属熔液净化装置，其特征在于：所述金属液入口设置在净化室上部，出口通道设于净化室底部并连通清洁室，金属液出口设于清洁室上部，呈扁平状。

8.根据权利要求6所述的一种改进型有色金属熔液净化装置，其特征在于：所述净化室和清洁室采用双净化室+清洁室结构，净化室的数量为2个，包括第一净化室和第二净化室，两个净化室采用子母式或哥俩式结构，清洁室的数量为1个。

9.根据权利要求8所述的一种改进型有色金属熔液净化装置，其特征在于：所述金属液入口设置在第一净化室底部，第一净化室的出口设在顶部并连通第二净化室，第二净化室的出口设于底部并连通清洁室，金属液出口设于清洁室上部。

10.一种改进型有色金属熔液净化方法，使用上述权利要求任一的净化装置，其特征在于，包括以下步骤：

a)有色金属熔液从金属液入口通入，并沿着筒形壁流动，形成旋转涡流，比重大的金属液向外，比重小的氢与氧化渣微粒向内分离；其中金属液或在八角筒壁转角处产生碰撞，有利氢与氧化渣微粒再分离；

b)净化室底部的净化气体喷射装置喷射出以氮气为主要净化气的弥散状的净化气泡群，净化气泡群在金属液中缓缓上升，沿途吸附金属液中的氢和氧化渣微粒，把它们带上金属液表面，并被吸入净化室顶部空间；

c)净化抽气室抽真空，抽出净化室顶部空间的废气与杂质微粒，并形成负压，抽高金属液，吸出金属液表层中的氢和氧化渣微粒，氧化渣还原为纯金属颗粒，金属液表面翻滚，金属液表面激起的浪花进一步提高净化效率；

d)净化的金属液或经清洁室，或经第二净化室、清洁室再流入浇铸系统；其中清洁室顶部抽真空，抽高金属液表面，使略高于金属液出口，对金属液表面进行浅层抽真空再净化。