专利名称：一种轻金属及其合金熔体的净化方法
技术领域：
本发明涉及的是一种轻金属及其合金熔体的净化处理方法，特别是一种镁、铝合金熔体的连续净化处理方法，属于冶金领域。
背景技术：
熔体净化处理对于任何轻金属及其合金加工过程是一个必不可少的环节，净化处理的好坏直接影响到是否得到高品质的产品。当前轻金属及其合金熔体净化处理主要是依据气泡浮游理论发展的各种方法，它是通过向轻金属及其合金熔体吹入净化气体，形成气泡，对于熔体中氢气的去除，是通过熔体和气泡之间的分压差，使熔体中的氢气不断的向气泡中扩散并随气泡上浮到熔体表面而脱除；而对于熔体中的非金属夹杂物的去除，则是通过气泡上浮过程中与夹杂物相接触，它对夹杂物的润湿性比熔体要大，从而吸附夹杂物上浮带入表面渣层进行脱除。目前的气泡浮选法大多是20世纪70、80年代发展起来的，根据通入气体方式的不同，气泡浮选法可以分为单管法、多孔吹入法、固定喷头法和旋转喷吹法。经对现有技术的文献检索发现，上海交通大学开发出“铝合金熔体净化法”参见专利申请号0510026593. X，该净化装置上部使用旋转喷吹的方法将净化气体吹入铝熔体中，同时装置的底部安装透气砖将净化气体吹入熔体。上海机电学院开发出“一种顶角复吹式铝熔体除气方法和装置”参见专利申请号0910044935. 9，该净化装置将净化气体从旋转装置吹入到铝熔体，同时净化气体还从净化装置的周边进气孔吹入铝熔体。上海交通大学开发出“镁熔体净化装置”参见专利申请号0910048993. 9，该净化装置采用旋转吹气法对镁熔体进行净化处理。山西闻喜银光镁业有限公司开发出“镁合金大型熔炼系统”参见专利申请号0701065235. 6，该净化装置采用采用单管对镁熔体进行吹气净化处理。这些技术相对于传统的净化方法具有一定的优势，但是它们还存在一定的局限，主要表现在这些净化装置大多体积很大，大多为方形，对熔体进行净化处理时，净化装置的中心区域含气量较高，而周边和边角区含气量很少或者根本没有净化气体，这样净化装置周边和边角区域的熔体不能与足够数量的气泡相接触，导致这些区域的净化效果较差。另外这些净化装置的熔体大多是从装置的底部或者中部流入，而气泡上浮过程中与熔体接触不够充分，要达到较好的效果，净化处理的时间很长，净化气体的用量会很大。有些方法在旋转喷吹的基础上，从底部或者周边吹入净化气体，虽然能在一定程度上改善气泡的分布情况，但也会导致净化装置结构变得复杂，净化气体用量大，成本上升。还有采用单管的方式吹入气体，气泡尺寸较大，上浮速度会比较快，导致净化效率不高。
发明内容
本发明针对现有技术中的上述不足，提供一种轻金属及其合金熔体的连续高效净化处理的方法，低成本、高效率、大幅度提高轻金属及其合金熔体的纯净度。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是本发明通过气体净化室结构的设计，消除净化室内死角，确保气泡能充满净化室内的任空间；以与净化气泡流相反的方向，引导熔体流至上而下地通过净化室；最终确保逆向运动的气泡流与熔体流充分接触，达到连续高效净化过流熔体的效果。轻金属及其合金熔体经过净化室上部的流槽流入气体净化室，熔体流自上而下的运动，同时净化室吹入净化气体，形成气泡，气泡流自下而上与熔体流成逆向运动，净化处理后，熔体由气体净化室的底部出口流向后续工艺。本发明与现有技术相比，具有明显的优势，其区别与优点在于
(I)气体净化室结构合理的设计。常规的净化处理所使用的净化装置净化室尺寸一般较大，而且多为方形，净化处理时，有些区域(如边角区)净化气体的量很少或者根本没有，这些区域的熔体净化的效果很不理想。为了使这些区域得到净化，常常采用增大旋转转子的速度或者增加净化气体的流速的方法，但这会引起熔体表面的波动，导致熔体吸氢和氧化夹杂数量的增加；或者采用延长净化时间的方法，但这会增大用气量，使净化成本上升。 此外采用底部或者中间增加吹气装置进行吹气的方法，虽然能一定程度上提高这些区域净化效果，但是净化装置的结构变得复杂，而且还会加大净化气体的用量。本发明将气体净化室结构进行合理设计，从根本上消除了不能够净化的死角区域，确保气泡能充满净化室内的任空间，结构简单，能够在较低转速或较少净化气体用量下，达到很好的净化效果，净化成本低。(2)熔体流与气泡流逆向运动。这种运动方式下，熔体与气泡碰撞的几率大大提高，增大了熔体与净化气体的接触表面，气泡上升过程中受到熔体的阻力作用，从而延长它们在熔体中停留的时间，使更多的气体和杂质被气泡捕捉，上浮到熔体表面得以去除，从而提高了净化效率。同等的熔体流速条件下，要达到相同的净化效果，所消耗的净化气体用量更低，成本更低。(3)合理的熔体流量。由于气体净化室体积相对较小，单位时间进入气体净化室内的熔体不多，局部降低了熔体的流量，同等的净化条件下(如进气量、旋转速度等)，等到的气泡更细小，从而提高净化效率。综上所述，本发明与现有技术相比，具有显著的优点，更大的优势，对于轻金属及其合金熔体的净化具有重要的技术意义和经济意义，应用前景广阔，特别值得推广应用。
图I、图2为本发明工作原理示意图。其中，图I为采用旋转喷吹吹入净化气体方式，图2为采用底部透气砖吹入净化气体方式。
具体实施例方式结合本发明的内容提供以下实施例
这些实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明方法的简单改进，都属于本发明要求保护的范围。实施例I :
如图I所示，将铝熔体由上部的流槽流入到净化室内，铝熔体温度为750°C，液面高度为500 mm,每小时处理铝熔体700 kg，铝熔体从上而下运动，净化气体(99. 99%的干燥氮气)，从旋转喷头吹入净化装置中，旋转喷吹转子转速为300转/分，气体流量为0. 2m3/h，气体压力位0. IMPa,净化气体在旋转喷吹的作用下，得到细小的气泡，从下而上运动，与铝熔体充分接触，吸收铝熔体中的氢气和夹杂，气泡上浮到液面而将它们去除。净化后的铝熔体经下方的出口流向下一道工序。其实施结果如下在熔体入口处铝熔体的含氢量为0. 35ml/100gAl,在出口处铝熔体含氢量为0. 05 ml/100gAl，除氢率达85%左右，金属气耗比为0. 251/ kg。实施例2:
如图2所示，将镁熔体由上部的流槽流入到净化室内，镁熔体温度为710°C，液面高度为500 mm，每小时处理镁熔体700 kg，镁熔体从上而下运动，净化气体(干燥纯氩气)，从底部透气砖吹入净化装置中，气体流量为0. 22m3/h,气体压力位0. IMPa,气泡从下而上运动，与镁熔体充分接触，吸收镁熔体中的氢气和夹杂，气泡上浮到液面而将它们去除。净化后的镁 熔体经下方的出口流向下一道工序。其实施结果如下在熔体入口处镁熔体的含氢量为0. 43ml/100gMg,在出口处镁熔体含氢量为0. 13ml/100gMg，除氢率达75%左右，金属气耗比为0. 29L/ kg。
权利要求
1.一种轻金属及其合金的熔体连续净化方法，其特征在于，通过气体净化室结构的设计，消除净化室内死角，确保气泡能充满净化室内的任空间；以与净化气泡流相反的方向，引导熔体流至上而下地通过净化室；最终确保逆向运动的气泡流与熔体流充分接触，达到连续高效净化过流熔体的效果。
全文摘要
一种轻金属及其合金熔体的净化方法，属于冶金领域。本发明通过气体净化室结构的设计，实现1、消除净化室内死角，确保气泡能充满净化室内的任空间；2、以与净化气泡流相反的方向，引导熔体流至上而下地通过净化室；最终确保逆向运动的气泡流与熔体流充分接触，达到连续高效净化过流熔体的效果。
文档编号C22B9/05GK102719680SQ20121020728
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者范超, 龙思远 申请人:重庆硕龙科技有限公司