CN1162555C - 金属及合金熔体净化的方法 - Google Patents

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Abstract

金属及合金熔体净化的方法，属于铸造技术领域。本发明在适当增加熔剂层厚度的前提下将过滤器上移至熔剂层中，并在过滤器下方造就一稳定的吸附净化熔剂层，使金属液在经过过滤器过滤的同时，与熔剂充分接触，从而提高过滤效率。本发明采用了两个净化室，通过过滤器上方金属液柱高度来调节金属的液流量，提高金属熔体的净化效果。本发明具有实质性特点和显著进步，使过滤器和熔剂的净化潜能得到充分的发挥，完全除去金属熔体中10μm以上的非金属夹杂，并使10μm以下的非金属夹杂含量低于0.02%，以铝熔体为例，可使铝熔体最终含氢量可降0.08ml/100gAl以下的水平。本发明工艺较简单，成本低廉，无污染。

Description

金属及合金熔体净化的方法
技术领域：本发明涉及的是一种金属净化方法，特别是一种金属及合金熔体净化的方法，属于铸造技术领域。
背景技术：在金属及其合金制品的生产中，合金熔体净化是保证合金材料冶金质量的关键技术，是学术界和企业界广泛关注的问题。金属及其合金熔体净化的目的，主要是降低熔体中的气体以及非金属夹杂物的含量。经文献检索发现：作者，向知杰等，刊物名称：《轻合金加工技术》，1998.Vol.26，No 10：P20-25，文章名称为：《铝熔体双级除气和过滤系统的开发》，该文对双级除气和过滤技术作了介绍，这项技术具有对金属熔体明显的净化作用，但是，在以过滤器为主要手段去除非金属夹杂物的技术中，过滤器均浸泡在金属熔体中，过滤器只能充分发挥其机械阻挡非金属夹杂物的作用，过滤器吸附夹杂物的作用较弱，并且随着时间的延长而迅速衰减。虽然熔剂被认为是去除金属中的气体和夹杂物、特别是微小非金属夹杂物的有效介质，但熔剂通常被覆盖在金属熔体表面，和金属熔体间的相互作用仅限于一接触平面，熔剂的净化潜力难以得到发挥。为克服这一缺点，也有用熔剂搅拌法、钟罩压入法和喷射熔剂法，但又容易引起金属熔体的翻滚，使熔体大量氧化并将氧化物重新卷入熔体，甚至导致合金熔体大量报废的现象。
发明内容：本发明针对现有技术中的不足，提出一种金属及合金熔体净化的方法，将过滤器过滤和熔剂净化相结合，通过设计新的过滤工艺，充分发挥熔剂的净化作用，强化过滤器的过滤能力和效率，达到最佳的去除金属熔体中的气体和非金属夹杂物的目的，同时也延长了过滤器的使用寿命。本发明改变过滤器浸在金属熔体中这一传统的做法，在适当增加熔剂层厚度的前提下将过滤器(一)上移至熔剂层中，并在过滤器(一)下方造就一稳定的吸附净化熔剂层，使金属熔体在经过过滤器过滤的同时，与熔剂充分接触，从而提高过滤效率。以下对本发明的方法进一步限定：两个净化室之间由隔墙隔开，在隔墙的底部与箱体之间设一通道用于安放过滤器(二)，在前部净化室上方，由熔剂层和过滤器(一)混合构成过滤净化的第一道工序，在各种高度间满足第一净化室内过滤器底面至炉底的高度＞第二净化室金属液的高度＞第一净化室内过滤器底面至炉底的高度-第一净化室内过滤器底下溶剂的厚度这一基本条件的前提下，通过过滤器(一)上方金属液柱高度来调节金属的液流量，在过滤器(一)的下方始终有一稳定的熔剂层存在，即过滤器在熔剂层的包覆下工作。
金属熔体从前流槽进入熔剂层，在遇到过滤器(一)前金属液表层的氧化物或其它非金属夹杂物即与熔剂发生物理或化学作用，被熔剂吸附或分解，由此避免这些粗大的夹杂物到达过滤器(一)。当金属熔体流经过滤器(一)时，由于过滤器(一)事先浸泡在熔剂中，过滤器孔中充满熔剂，金属液在排开这些熔剂穿过过滤器的同时，和熔剂充分接触。即使在进入稳定生产阶段后，由于过滤器壁被熔剂涂覆，过滤器(一)吸附金属熔体中微小非金属夹杂物以及气体的能力得到极大的增强。金属液在继续向下流动的过程中，与过滤器(一)下方的熔剂发生作用，得到进一步的净化。金属液最后流经细孔过滤器(二)，其中残留更细小的非金属夹杂物被去除。
本发明具有实质性特点和显著进步，使过滤器和熔剂的净化潜能得到充分的发挥，完全除去金属熔体中10μm以上的非金属夹杂，并使10μm以下的非金属夹杂含量低于0.02％，以铝熔体为例，可使铝熔体最终含氢量可降至0.08ml/100gAl以下的水平。本发明工艺较简单，成本低廉，无污染。
附图说明：以下结合附图对本发明的实施例进一步描述：
图1本发明工作原理示意图
具体实施方式：如图1所示，本发明实施时的装置包括两个净化室，净化室之间用隔墙5隔开，在隔墙5的底部与箱体6之间有通道安放过滤器2。在前部净化室上方，由熔剂层3和过滤器1构成复合净化环节。过滤器1下方的熔剂层3在压力差的作用下，其位置相对保持稳定。
为防止熔剂的过度侵蚀，过滤器1应用化学稳定性较好的材料制造，而过滤器2则最好用过滤效率较高的细孔泡沫陶瓷过滤器。熔剂方面，则应选择吸附、分解非金属夹杂物能力强，吸附、溶解气体能力好，易于同金属熔体4分离的熔剂。
炉体为耐火结构层-隔热保温层-铸铁壳结构组成，既能保证熔体净化过程中热量不会大量散失，又能保证炉体具有足够强度。中间隔层为耐火结构，与炉体成为整体。
将过滤器1设定为节流点，可通过适当减小过滤器孔径、孔隙率或前部净化室的横截面面积来实现确定金属熔体4流量，此时金属熔体4中的较大的非金属夹杂或气体就可能上浮，被上层熔剂捕获去除。在各种高度间满足H1＞H2＞H1-H3这一基本条件的前提下，其中：H1为第一净化室内过滤器底面至炉底的高度，H2为第二净化室金属液的高度，H3为第一净化室内过滤器底下熔剂的厚度，保证过滤器1下方有一熔剂层停留，这种情况下金属熔体4流量通过过滤器1上方金属液柱高度来调节。当然，为方便计，可不将过滤器1设计为节流位置，此时过滤器1上方的金属液柱不完整，熔剂没有被明显地分为上下两层。
为了更有效的发挥上述净化方法的净化效果，过滤器1在设计上可采取适当的措施，避免金属熔体4在流过其后发生聚集，即尽可能保证金属熔体4以雨淋式穿过过滤器1下方的熔剂层3，提高熔剂的净化效率。
以下以铝熔体为例介绍三个实施例：
 实施例   过滤器1   过滤器2     熔剂           净化效果
  含氢量ml/100gAl 夹杂物含量％
1 刚玉质泡沫陶瓷过滤器30ppi 泡沫陶瓷过滤器40ppi 含稀土盐熔剂 0.07 ＜0.02
2 刚玉质直孔过滤器，孔径2mm 泡沫陶瓷过滤器40ppi 含稀土盐熔剂 0.075 ＜0.02
3 刚玉质泡沫陶瓷过滤器20ppi 泡沫陶瓷过滤器40ppi 含稀土盐熔剂 0.08 ＜0.02

Claims (2)

1、一种金属及合金熔体净化的方法，其特征在于在适当增加熔剂层(3)厚度的前提下将过滤器(1)上移至熔剂层(3)中，并在过滤器(1)下方造就一稳定的吸附净化熔剂层(3)，使金属熔体(4)在经过过滤器(1)过滤的同时，与熔剂充分接触，从而提高过滤效率，采用两个净化室，提高金属熔体的净化效果。
2、根据权利要求1所述的这种金属及合金熔体净化的方法，其特征是对本发明方法的进一步限定：两个净化室之间由隔墙(5)隔开，在隔墙(5)的底部与箱体(6)之间设一通道用于安放过滤器(2)，在前部净化室上方，由熔剂层(3)和过滤器(1)混合构成过滤净化的第一道工序，在各种高度间满足第一净化室内过滤器底面至炉底的高度＞第二净化室金属液的高度＞第一净化室内过滤器底面至炉底的高度-第一净化室内过滤器底下溶熔剂的厚度这一基本条件的前提下，通过过滤器(1)上方金属液柱高度来调节金属的液流量，在过滤器(1)的下方始终有一稳定的熔剂层(3)存在，即过滤器(1)在熔剂层(3)的包覆下工作。
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