CN1186467C - 镁合金熔炼炉 - Google Patents

Abstract

一种镁合金熔炼炉，加热炉体底部有容纳覆盖熔剂的熔池，熔池之上放置熔化坩埚，热电偶通过坩埚盖上的小孔插入坩埚内镁液中，旋转喷吹装置和保护气体输入装置以及节流阀均装在坩埚盖上，坩埚盖上设有熔剂加入口，坩埚出口端安装过滤装置。本发明采用电阻丝加热，旋转喷吹装置可利用氩气对镁熔体进行吹气净化，过滤净化装置采用镁合金专用的MgO泡沫陶瓷过滤器，保护气体输入装置可向镁液表面吹入SF₆或SO₂等保护性气体，以防止镁液熔炼过程中氧化、燃烧。本发明具有多级复合净化功能，可有效地去除镁熔体中的夹杂物，大大提高镁合金的品质，尤其适用于镁合金的精炼以及旧料回用再生处理。

Description

镁合金熔炼炉

技术领域：

本发明涉及一种熔炼炉，尤其涉及一种专用于镁合金的熔炼炉，属于金属材料及冶金类技术领域。

背景技术：

镁及其合金具有比重低、比强度和比刚度高以及原材料价格较低等显著优点，近二十年来镁合金的研究和应用日益受到材料学界和工业界的重视。我国是镁资源和镁合金生产大国、镁和镁合金锭产量占世界总产量的三分之一。但我国出口镁锭价格低廉，其中一个主要原因是我国镁和镁合金锭的品质较差，附加值低，不能满足国外对高品质镁锭和镁合金锭的技术要求。为提高金属内部纯洁度，以适应高挡产品质量的需要，必须采取新的熔液处理净化技术，这对镁合金的熔炼炉提出了更高的要求。

另一方面，当前随着镁合金应用的日益增加，报废的镁合金零件日益增多，从而对镁合金的废料提出了再生回用的要求。镁合金的再生技术对于合理回收废料，节约资源，降低镁铸件的成本和环境污染，延长镁合金生产周期具有重要意义。由于镁废料中往往含有大量氧化物及Fe，Ni，Cu等杂质元素，这些元素显著降低镁合金的力学性能和抗蚀性。因此，去除氧化物和杂质元素是镁废料回收要考虑的主要问题。

由于镁的化学活性很强，在空气中容易氧化，且生成的氧化膜是疏松的，不能起保护作用，特别是高温情况下，氧化反应放出的热量若不能及时散发，则很容易燃烧，因此，在熔炼镁合金时，对镁合金的保护和净化处理是提高镁液质量的关键。目前已有的镁合金熔炼炉，大多采用炉内熔剂净化或过滤净化的单一的净化方法，在实际使用过程中，难以得到高品质的镁合金，尤其不适用于镁合金废料的回收净化处理。

发明内容：

本发明的目的是开发一种镁合金专用熔炼炉，集熔剂精炼、吹气净化、过滤净化及气体保护于一体，安全、高效地完成镁合金的熔炼、保护和净化处理，尤其适用于镁合金回用料的再生处理。

为实现这样的目的，本发明的镁合金熔炼炉，由加热炉体、旋转喷吹净化装置、过滤净化装置和保护气体输入装置等几部分组成，加热系统采用电阻丝加热，旋转喷吹净化装置利用氩气对镁熔体进行吹气净化，过滤净化装置采用镁合金专用的MgO泡沫陶瓷过滤器，保护气体输入装置可以向镁液表面吹入SF₆或SO₂等保护性气体，以防止镁液熔炼过程中氧化、燃烧。

本发明的炉体呈园形结构，炉壳为钢板焊接而成，内衬保温耐火砖，熔炼炉采用电阻丝加热，在炉体的底部有一个容纳覆盖熔剂的熔池，以保证镁合金在完全封闭和气体保护条件下熔炼，防止镁合金在熔化过程中氧化和燃烧，而一旦坩埚发生漏液也有保护措施。坩埚上装有起密封作用的坩埚盖，热电偶通过坩埚盖上的小孔插入镁液中，以测定熔体的温度。另外，旋转喷吹装置和保护气体输入装置以及节流阀装置均装在坩埚盖上，坩埚盖上还设有一个熔剂加入口。利用旋转喷吹净化装置端部的石墨转子在熔池底部吹入氩气，产生的细小氩气泡在上浮过程中对镁熔体进行净化处理。利用保护气体输入装置，可向镁熔体表面吹入保护气体，防止其氧化燃烧。坩埚的出口端装有过滤系统，过滤系统内装有镁合金专用的MgO泡沫陶瓷过滤器，对镁液做进一步的净化处理，对夹杂物清除有显著的效果。

本发明结构紧凑合理，思路新颖，将熔化、精炼、除气、过滤和气体保护等装置结合成一体，具有多级复合净化功能，整个系统使用安全，操作方便。处理后的镁熔体纯洁度高，而且成本低，生产效率高。本发明熔炼炉还可采用熔剂对镁熔体进行精炼处理，有效去除镁熔体中的夹杂物，大大提高镁合金的品质，是镁合金的熔炼及其净化处理的理想装置，适合我国镁加工企业的需要，尤其适用于镁合金的精炼以及旧料回用再生处理，有推广应用价值。

附图说明：

图1是本发明的整体结构示意图。

图1中，加热炉体1、熔池2、坩埚3、坩埚盖4、测温热电偶5、旋转喷吹装置6、保护气体输入装置7、节流阀8、熔剂加入口9、过滤装置10。

具体实施方式：

以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

如图1所示，本发明的镁合金熔炼炉由加热炉体1、坩埚3、测温热电偶5、旋转喷吹装置6、保护气体输入装置7、节流阀8和过滤装置10等组成。炉体1呈园形结构，内衬保温耐火砖，采用电阻丝加热。在加热炉体1的底部有一个容纳覆盖熔剂的熔池2。在熔池之上放置熔化坩埚3，坩埚上装有起密封作用的坩埚盖4，测温热电偶5通过坩埚盖上的小孔插入坩埚3内的镁液中。另外，旋转喷吹装置6和保护气体输入装置7以及控制镁液流出的节流阀8均装在坩埚盖上，旋转喷吹装置6的喷头伸入镁液中，从坩埚底部吹入氩气。坩埚盖上还设有一个熔剂加入口9。过滤装置10安装在坩埚的出口端。

以镁合金回用旧料处理的工作过程为例，工作时先将坩埚盖4移开，在坩埚底部撒上一部分覆盖剂，再将烘干过的炉料加入坩埚内，再在炉料表面撒上一部分覆盖剂，之后盖上坩埚盖。然后加热升温，当炉料开始熔化时，打开保护气体输入装置7，吹入SF₆、CO₂与空气的混合保护气体或SO₂保护气体，对镁熔体进行保护，防止其燃烧。对于镁合金废料回用处理，待镁合金熔化后，升温到730-740℃，打开坩埚盖上的熔剂加入口9，加入镁合金精炼剂，同时打开旋转喷吹装置6，并吹入氩气，一方面喷头的旋转以及喷出的氩气有搅拌镁液的作用，促进了镁液与熔剂的良好接触，提高其精炼效果；另一方面，氩气对镁熔体也有净化作用。这样处理一段时间后，关闭旋转喷吹装置6，使镁液静置一段时间后，打开节流阀8，镁液通过过滤装置10流出，由于过滤装置10内装有镁合金专用MgO泡沫陶瓷过滤器，能较好地过滤掉镁熔体内的熔剂等夹杂物，故进一步提高了镁液的净化效果。

坩埚盖4具有非常重要的功能，因为一方面，在它上面有必需的熔剂加入口9和测温热电偶5的入口；另一方面，它阻隔了金属镁与周围的空气。干燥的压缩空气同SF₆混合产生一种高效的保护性气体。CO₂也可以作为第三种成分部分代替加入其中。一旦坩埚3由于长期使用及镁液腐蚀作用而发生镁合金液泄漏，泄漏的合金液直接漏入熔炼炉底的熔池2内，熔池2内的熔剂迅速将其覆盖，避免发生燃烧等危险。坩埚盖4起密封作用，把保护气体封闭在坩埚3内。

本发明的一个重要部分是旋转喷吹装置6，其作用是利用其端部的石墨转子在坩埚底部吹入氩气，产生的细小气泡在上浮过程中对熔体起搅拌作用，带动一些质量轻的杂质上浮，促进杂质分离，同时有显著的去氢作用。

通过坩埚盖4上的保护气体输入装置7可以向镁液表面吹入SF₆或SO₂等保护性气体，以防止镁液熔炼过程中氧化、燃烧。

坩埚出口处安装的过滤装置10内装有镁合金专用的MgO泡沫陶瓷过滤器，对夹杂物清除有显著的效果。镁液经过泡沫陶瓷过滤器后，其内的夹杂物的去除率超过95％以上。

Claims (1)

1、一种镁合金熔炼炉，其特征在于由加热炉体(1)、坩埚(3)、测温热电偶(5)、旋转喷吹装置(6)、保护气体输入装置(7)、节流阀(8)和过滤装置(10)组成，在加热炉体(1)的底部有一个容纳覆盖熔剂的熔池(2)，在熔池(2)之上放置熔化坩埚(3)，坩埚(3)上装有起密封作用的坩埚盖(4)，测温热电偶(5)通过坩埚盖(4)上的小孔插入坩埚(3)内的镁液中，旋转喷吹装置(6)和保护气体输入装置(7)以及控制镁液流出的节流阀(8)均装在坩埚盖(4)上，旋转喷吹装置(6)的喷头伸入镁液中，从坩埚(3)底部吹入氩气，坩埚盖(4)上设有熔剂加入口(9)，坩埚(3)的出口端安装过滤装置(10)，过滤装置(10)内装有镁合金专用的MgO泡沫陶瓷过滤器。

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