CN207210526U - 镁合金熔炼保护气体系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种镁合金熔炼保护气体系统，其包括SO₂预热系统、CO₂供应系统、气体混合系统和气体分布器，SO₂预热系统的SO₂过滤器的出气口与气体混合系统的SO₂进气管路的进气口连通，CO₂供应系统的CO₂过滤器的出气口与气体混合系统的CO₂进气管路的进气口连通，气体混合系统的混合气管路的出气口与气体分布器的进气管的进气口连通。本实用新型的优点在于，通过SO₂预热系统对SO₂气体预热，缩小SO₂温度变化范围，可以提高镁合金熔炼过程中气体保护效果；遇紧急或意外停电时，SO₂与CO₂可分别通过SO₂手动控制旁路及CO₂手动控制旁路控制SO₂和CO₂进入混合气储瓶，保证镁合金熔炼正常进行，维持生产系统持续稳定的运行。

Description

镁合金熔炼保护气体系统

技术领域：

本实用新型涉及镁合金熔炼生产领域，特别涉及一种镁合金熔炼保护气体系统。

背景技术：

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是密度小，比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。

镁合金熔炼过程是所加炉料的重熔及化学成分调整后冷却凝固的过程。与铝合金的熔炼过程不同，在镁合金熔铸过程中，由于镁自身性质活泼的特性，易与空气中的氧发生反应，且镁被氧化产生的氧化镁形成的氧化膜结构疏松，这种不致密的氧化膜不仅不会阻碍氧化反应的进行，而会随着反应的进一步进行，镁的表面不断的被氧化暴露在空气中，使氧化加剧。因此，为了防止熔炼过程中镁与外界环境中的介质产生的氧化反应，一般采用气体保护法进行防氧化处理，在镁合金液的表面覆盖一层惰性气体或者能与镁反应生成致密氧化膜的气体，从而隔绝空气中的氧。

但在实际生产中，采用气体保护法进行防氧化处理存在以下问题：1、六氟化硫在很多行业禁止使用，目前保护气体一般采用SO₂，但由于SO₂在实际使用是温度变化较大，常常影响镁合金浇铸保护效果；2、现有的保护气体供应系统通过电气控制系统控制，一旦遇到紧急或意外停电，保护气体供应系统无法正常工作，镁合金熔炼也无法正常进行，影响生产系统持续稳定的运行；3、现有的气体分布器的通气孔设计过于集中，导致保护气体分布不均匀，易出现部分氧化及部分过保护的现象，影响产品质量稳定性。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种缩小SO₂温度变化范围、维持生产系统持续稳定运行、保证产品质量稳定的镁合金熔炼保护气体系统。

本实用新型由如下技术方案实施：镁合金熔炼保护气体系统，其包括SO₂预热系统、CO₂供应系统、气体混合系统和气体分布器，所述SO₂预热系统的SO₂过滤器的出气口与所述气体混合系统的SO₂进气管路的进气口连通，所述CO₂供应系统的CO₂过滤器的出气口与所述气体混合系统的CO₂进气管路的进气口连通，所述气体混合系统的混合气管路的出气口与所述气体分布器的进气管的进气口连通。

进一步的，所述SO₂预热系统包括置于预热柜内的SO₂储瓶、空气加热器、温度传感器、所述SO₂过滤器和置于所述预热柜外壁上的控制器和显示器，所述SO₂储瓶的出气口与所述SO₂过滤器的进气口通过管道连通，所述空气加热器、所述温度传感器和所述显示器分别与所述控制器电连接。

进一步的，所述CO₂供应系统包括CO₂储瓶和所述CO₂过滤器，所述CO₂储瓶的进气口与所述CO₂过滤器的出气口通过管道连通。

进一步的，所述气体混合系统包括所述SO₂进气管路、所述CO₂进气管路和所述混合气管路，所述SO₂进气管路的出气口、所述CO₂进气管路的出气口分别与所述混合气管路的进气口连通，所述混合气管路上依次设有混合流量计和气体阀；

所述SO₂进气管路上依次设有SO₂气体开关、SO₂减压阀、SO₂质量流量控制器，在所述SO₂减压阀至所述SO₂质量流量控制器之间的所述SO₂进气管路设有SO₂压力传感器，其还包括有SO₂手动控制旁路，所述SO₂手动控制旁路上依次设有SO₂气体关断阀和SO₂转子流量计，所述SO₂手动控制旁路的进气口与所述SO₂减压阀至所述SO₂质量流量控制器之间的所述SO₂进气管路连通，所述SO₂手动控制旁路的出气口与所述SO₂质量流量控制器至所述混合气管路的进气口之间的所述SO₂进气管路连通；

所述CO₂进气管路上依次设有CO₂气体开关、CO₂减压阀、CO₂质量流量控制器，在所述CO₂减压阀至所述CO₂质量流量控制器之间的所述CO₂进气管路设有CO₂压力传感器，其还包括有CO₂手动控制旁路，所述CO₂手动控制旁路上依次设有CO₂气体关断阀和CO₂转子流量计，所述CO₂手动控制旁路的进气口与所述CO₂减压阀至所述CO₂质量流量控制器之间的所述CO₂进气管路连通，所述CO₂手动控制旁路的出气口与所述CO₂质量流量控制器至所述混合气管路的进气口之间的所述CO₂进气管路连通。

进一步的，所述气体分布器包括所述进气管、同心设置的外通气圈和内通气圈，所述进气管为F形，所述进气管的两个出气口分别与所述外通气圈、所述内通气圈的内部连通，所述外通气圈和所述内通气圈的顶部之间均匀固定连接有若干个固定支脚，所述外通气圈的底部均匀设有若干个外通气孔，所述外通气孔朝向所示外通气圈的圆心并与竖直面之间的夹角α为25°-35°；所述内通气圈的底部均匀竖直设有若干个内通气孔。

进一步的，所述气体分布器包括有L形的溜槽通气盲管，所述溜槽通气盲管的进气口与所述内通气圈的顶部连通，所述溜槽通气盲管的侧壁上均匀竖直向下设有若干个溜槽通气孔。

本实用新型的优点：1、通过SO₂预热系统对SO₂气体预热，缩小SO₂温度变化范围，可以提高镁合金熔炼过程中气体保护效果；2、气体混合系统的SO₂进气管路和CO₂进气管路分别设有SO₂手动控制旁路及CO₂手动控制旁路，遇紧急或意外停电时，可通过SO₂手动控制旁路及CO₂手动控制旁路控制SO₂和CO₂进入混合气储瓶，保证镁合金熔炼正常进行，维持生产系统持续稳定的运行；3、气体分布器结构合理，可保证保护气体均匀覆盖于镁合金液体表面，避免发生部分氧化及部分过保护的现象，确保了产品质量的稳定性；4、气体分布器设有溜槽通气盲管，可对结晶器上方溜槽处的镁合金液体进行防氧化保护，确保产品质量稳定。

附图说明：

图1为本实用新型的连接示意图。

图2为一种气体分布器的仰视图。

图3为一种气体分布器的纵剖示意图。

图4为另一种气体分布器的仰视图。

图5为另一种气体分布器的纵剖示意图。

SO₂预热系统1，预热柜11，SO₂储瓶12，空气加热器13，温度传感器14，SO₂过滤器15，控制器16，显示器17，CO₂供应系统2，CO₂储瓶21，CO₂过滤器22，气体混合系统3，SO₂进气管路31，SO₂气体开关311，SO₂减压阀312，SO₂质量流量控制器313，SO₂压力传感器314，SO₂手动控制旁路315，SO₂气体关断阀316，SO₂转子流量计317，CO₂进气管路32，CO₂气体开关321，CO₂减压阀322，CO₂质量流量控制器323，CO₂压力传感器324，CO₂手动控制旁路325，CO₂气体关断阀326，CO₂转子流量计327，混合气管路33，混合流量计331，气体阀332，气体分布器4，进气管41，外通气圈42，内通气圈43，固定支脚44，外通气孔45，内通气孔46，溜槽通气盲管47，溜槽通气孔48。

具体实施方式：

实施例1：

如图1-3所示，镁合金熔炼保护气体系统，其包括SO₂预热系统1、CO₂供应系统2、气体混合系统3和气体分布器4，SO₂预热系统1的SO₂过滤器15的出气口与气体混合系统3的SO₂进气管路31的进气口连通，CO₂供应系统2的CO₂过滤器22的出气口与气体混合系统3的CO₂进气管路32的进气口连通，气体混合系统3的混合气管路33的出气口与气体分布器4的进气管41的进气口连通。

SO₂预热系统1包括置于预热柜11内的SO₂储瓶12、空气加热器13、温度传感器14、SO₂过滤器15和置于预热柜11外壁上的控制器16和显示器17，SO₂储瓶12的出气口与SO₂过滤器15的进气口通过管道连通，空气加热器13、温度传感器14和显示器17分别与控制器16电连接。

CO₂供应系统2包括CO₂储瓶21和CO₂过滤器22，CO₂储瓶21的进气口与CO₂过滤器22的出气口通过管道连通。

气体混合系统3包括SO₂进气管路31、CO₂进气管路32和混合气管路33，SO₂进气管路31的出气口、CO₂进气管路32的出气口分别与混合气管路33的进气口连通，混合气管路33上依次设有混合流量计331和气体阀332；

SO₂进气管路31上依次设有SO₂气体开关311、SO₂减压阀312、SO₂质量流量控制器313，在SO₂减压阀312至SO₂质量流量控制器313之间的SO₂进气管路31设有SO₂压力传感器314，其还包括有SO₂手动控制旁路315，SO₂手动控制旁路315上依次设有SO₂气体关断阀316和SO₂转子流量计317，SO₂手动控制旁路315的进气口与SO₂减压阀312至SO₂质量流量控制器313之间的SO₂进气管路31连通，SO₂手动控制旁路315的出气口与SO₂质量流量控制器313至混合气管路33的进气口之间的SO₂进气管路31连通；

CO₂进气管路32上依次设有CO₂气体开关321、CO₂减压阀322、CO₂质量流量控制器323，在CO₂减压阀322至CO₂质量流量控制器323之间的CO₂进气管路32设有CO₂压力传感器324，其还包括有CO₂手动控制旁路325，CO₂手动控制旁路325上依次设有CO₂气体关断阀326和CO₂转子流量计327，CO₂手动控制旁路325的进气口与CO₂减压阀322至CO₂质量流量控制器323之间的CO₂进气管路32连通，O₂手动控制旁路325的出气口与CO₂质量流量控制器323至混合气管路33的进气口之间的CO₂进气管路32连通；

气体分布器4包括进气管41、同心设置的外通气圈42和内通气圈43，进气管41为F形，进气管41的两个出气口分别与外通气圈42、内通气圈43的内部连通，外通气圈42和内通气圈43的顶部之间均匀固定连接有3个固定支脚44，外通气圈42的底部均匀设有8个外通气孔45，外通气孔45朝向外通气圈42的圆心并与竖直面之间的夹角α为25°-35°，在本实施例中，夹角α为30°；内通气圈43的底部均匀竖直设有8个内通气孔46。

工作说明：

1、SO₂预热系统1对SO₂进行预热处理：根据实际需要，设定控制器16的温度上限值和温度下限值，空气加热器13对预热柜11内的空气进行加热，储存在SO₂储瓶12内的SO₂随之升温；温度传感器14将预热柜11内的空气温度值发送至控制器16，控制器16将空气温度值发送至显示器17，显示器17显示预热柜11内的空气温度值；当温度传感器14发送至控制器16的温度值高于温度上限值时，控制器16向空气加热器13发送停止工作信号，空气加热器13接收停止工作信号并停止工作；当温度传感器14发送至控制器16的温度值低于温度下限值时，控制器16向空气加热器13发送开始工作信号，空气加热器13接收开始工作信号并开始工作；预热处理后的SO₂气体温度变化范围缩小，可以提高镁合金熔炼过程中气体保护效果。

2、保护气体混合：预热后SO₂经SO₂过滤器15过滤后进入SO₂进气管路31，正常工作时，开启SO₂气体开关311，关闭SO₂气体关断阀316，SO₂经SO₂减压阀312调压及SO₂质量流量控制器313调节流量后，进入混合气管路33；储存在CO₂储罐21内的CO₂经CO₂过滤器22过滤后进入CO₂进气管路32，正常工作时，开启CO₂气体开关321，关闭CO₂气体关断阀326，CO₂经CO₂减压阀322调压及CO₂质量流量控制器323调节流量后，进入混合气管路33；SO₂与CO₂在混合气管路33内混合，经混合流量计331调节流量后，开启气体阀332，混合保护气体通过进气管41进入气体分布器4内。当遇紧急或意外停电时，开启SO₂气体关断阀316，调压后的SO₂进入SO₂手动控制旁路315，通过SO₂转子流量计317调节流量后，进入混合气管路33；开启CO₂气体关断阀326，调压后的CO₂进入CO₂手动控制旁路325，通过CO₂转子流量计327调节流量后，进入混合气管路33；保证镁合金熔炼正常进行，维持生产系统持续稳定的运行。

3、保护气体分布：气体分布器4通过固定支脚44搭接在结晶器或模具的上方，混合保护气体通过进气管41分别进入外通气圈42和内通气圈43内，进入外通气圈42内的混合保护气体通过外通气孔45释放至结晶器或模具的合金液表面，进入内通气圈43内的混合保护气体通过内通气孔46释放至结晶器或模具的合金液表面，保证保护气体均匀覆盖于镁合金液体表面，避免发生部分氧化及部分过保护的现象，确保了产品质量的稳定性。

若使用的结晶器或模具带有溜槽时，使用带有溜槽通气盲管47的气体分布器4，如图4-5所示，溜槽通气盲管47为L形，溜槽通气盲管47的进气口与内通气圈43的顶部连通，溜槽通气盲管47的侧壁上均匀竖直向下设有4个溜槽通气孔48；调整气体分布器4的位置，使溜槽通气盲管47置于溜槽上方，混合保护气体通过内通气圈43进入溜槽通气盲管47内，并由溜槽通气孔48释放至结晶器或模具的上方，对结晶器上方溜槽处的镁合金液体进行防氧化保护，确保产品质量稳定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.镁合金熔炼保护气体系统，其特征在于，其包括SO₂预热系统、CO₂供应系统、气体混合系统和气体分布器，所述SO₂预热系统的SO₂过滤器的出气口与所述气体混合系统的SO₂进气管路的进气口连通，所述CO₂供应系统的CO₂过滤器的出气口与所述气体混合系统的CO₂进气管路的进气口连通，所述气体混合系统的混合气管路的出气口与所述气体分布器的进气管的进气口连通。

2.根据权利要求1所述的镁合金熔炼保护气体系统，其特征在于，所述SO₂预热系统包括置于预热柜内的SO₂储瓶、空气加热器、温度传感器、所述SO₂过滤器和置于所述预热柜外壁上的控制器和显示器，所述SO₂储瓶的出气口与所述SO₂过滤器的进气口通过管道连通，所述空气加热器、所述温度传感器和所述显示器分别与所述控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的镁合金熔炼保护气体系统，其特征在于，所述CO₂供应系统包括CO₂储瓶和所述CO₂过滤器，所述CO₂储瓶的进气口与所述CO₂过滤器的出气口通过管道连通。

4.根据权利要求1所述的镁合金熔炼保护气体系统，其特征在于，所述气体混合系统包括所述SO₂进气管路、所述CO₂进气管路和所述混合气管路，所述SO₂进气管路的出气口、所述CO₂进气管路的出气口分别与所述混合气管路的进气口连通，所述混合气管路上依次设有混合流量计和气体阀；

所述SO₂进气管路上依次设有SO₂气体开关、SO₂减压阀、SO₂质量流量控制器，在所述SO₂减压阀至所述SO₂质量流量控制器之间的所述SO₂进气管路设有SO₂压力传感器，其还包括有SO₂手动控制旁路，所述SO₂手动控制旁路上依次设有SO₂气体关断阀和SO₂转子流量计，所述SO₂手动控制旁路的进气口与所述SO₂减压阀至所述SO₂质量流量控制器之间的所述SO₂进气管路连通，所述SO₂手动控制旁路的出气口与所述SO₂质量流量控制器至所述混合气管路的进气口之间的所述SO₂进气管路连通；

所述CO₂进气管路上依次设有CO₂气体开关、CO₂减压阀、CO₂质量流量控制器，在所述CO₂减压阀至所述CO₂质量流量控制器之间的所述CO₂进气管路设有CO₂压力传感器，其还包括有CO₂手动控制旁路，所述CO₂手动控制旁路上依次设有CO₂气体关断阀和CO₂转子流量计，所述CO₂手动控制旁路的进气口与所述CO₂减压阀至所述CO₂质量流量控制器之间的所述CO₂进气管路连通，所述CO₂手动控制旁路的出气口与所述CO₂质量流量控制器至所述混合气管路的进气口之间的所述CO₂进气管路连通。

5.根据权利要求1所述的镁合金熔炼保护气体系统，其特征在于，所述气体分布器包括所述进气管、同心设置的外通气圈和内通气圈，所述进气管为F形，所述进气管的两个出气口分别与所述外通气圈、所述内通气圈的内部连通，所述外通气圈和所述内通气圈的顶部之间均匀固定连接有若干个固定支脚，所述外通气圈的底部均匀设有若干个外通气孔，所述外通气孔朝向所述外通气圈的圆心并与竖直面之间的夹角α为25°-35°；所述内通气圈的底部均匀竖直设有若干个内通气孔。

6.根据权利要求5所述的镁合金熔炼保护气体系统，其特征在于，所述气体分布器包括有L形的溜槽通气盲管，所述溜槽通气盲管的进气口与所述内通气圈的顶部连通，所述溜槽通气盲管的侧壁上均匀竖直向下设有若干个溜槽通气孔。