一种轻合金熔体重质浸润固态杂质的过滤净化方法及装置制造方法
【专利摘要】一种轻合金熔体重质浸润固态杂质的过滤方法及装置，该装置包括坩埚、坩埚内的隔板、支撑架和过滤孔板，坩埚熔池被隔离成前处理室、过滤室和后处理室；过滤室中的过滤孔板向后处理室方向倾斜搁置在密封支撑架上，并与坩埚熔池表面呈大于0°而小于90°的夹角。从前处理室出来的轻合金熔体低速自下而上地通过过滤室时，过滤孔板将轻合金熔体中的重质浸润固态夹杂阻档在过滤孔板下方，实现熔体固态夹杂的净化，而积累在过滤孔板下方的夹杂会随其聚集数量增加而团聚并下降，实现过滤孔板的自净化。该过滤方法解决了目前金属熔体过滤净化中过滤介质因过滤孔被固态夹杂堵塞而出现过滤效率衰减的问题，使得净化过程连续进行、并降低了净化维护成本和工作量。
【专利说明】一种轻合金熔体重质浸润固态杂质的过滤净化方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轻合金熔体重质浸润固态杂质的过滤净化方法及其装置，属于轻金属 熔炼及其加工领域。 技术背景
[0002] 近年来，轻合金材料越来越受到重视和应用，但轻合金中夹杂物的存在，会降低材 料的强度、塑性和耐腐蚀性。为降低轻合金中的夹杂物，目前已开发出多种轻合金熔体净化 方法，如熔剂法、静置法，浮选法和过滤法等，其中过滤法被公认为最有效的。
[0003] 通过文献检索，得到以下文献与本发明最为接近： 文献1 :"泡沫陶瓷过滤技术在高标准镁合金铸件生产中的应用研究"发表于《特种铸 造及有色合金》1995年第2期19?21页，涉及镁熔体过滤使用纯氧化镁泡沫陶瓷过滤器 及其安装设计。
[0004] 文献2 : "镁合金净化技术研究"，发表于《金属成形工艺》2005年第5期第20卷 5?7页，涉及镁合金熔体净化使用纯氧化镁泡沫陶瓷过滤器； 从上面及其它相关文献中了解到：目前，对轻合金熔体过滤使用较为广泛的是纯氧化 镁泡沫陶瓷过滤器，其主要工作部分是纯氧化镁泡沫陶瓷过滤片或纯氧化镁泡沫陶瓷过滤 板。当轻合金熔体通过放置于其中的纯氧化镁泡沫陶瓷过滤器时，纯氧化镁泡沫陶瓷过滤 片或者纯氧化镁泡沫陶瓷过滤板依靠阻挡、滤饼、吸附等多种作用机理使杂质和镁熔体发 生分离，达到净化镁熔体的目的。
[0005] 然而，由于纯氧化镁泡沫陶瓷过滤片或者纯氧化镁泡沫陶瓷过滤板为三维连续网 状结构，内部通道曲折多变，孔与孔之间曲折迂回连接。因此，使用纯氧化镁泡沫陶瓷过滤 器过滤轻合金熔体一段时间后，其内部的过滤通道会被过滤截留的杂质颗粒所堵塞，不仅 降低过滤效率，也使过滤器进出口两端的压力迅速增大，引起入口端轻合金熔池液面升高， 严重者将导致轻合金熔体从坩埚（1)内溢出；由于纯氧化镁泡沫陶瓷结构的特殊性，不论 以何种方式过滤，聚积在过滤器介质内部的杂质颗粒都很难自行从泡沫陶瓷中脱落。因此， 为了保持精炼能力，必须定期更换过滤介质；除增加成本外，更换操作时也容易损坏脆性很 大的泡沫陶瓷过滤片。
[0006] 通过文献检索，得到以下文献与本
【发明内容】
相关： 镁合金熔体吹气体精炼方法是用纯度为99. 9%?99. 999%的惰性气体连续通入镁熔体 内。参看"镁合金熔炼、铸造过程的危险性分析"发表于《中国安全科学学报》200年5月第 16卷第5期75?78页和"铸造镁合金旋转喷吹除气的试验研究"发表于《特种铸造及有 色合金》2006年第26卷第3期139?141页。
[0007] 镁熔体静置精炼是使镁熔体静置5?30min。参看专利：02136201. 7和"镁合金 中的非金属夹杂物及其净化方法"发表于《铸造技术》2006年6月613?616页中所述的。
[0008] 镁熔体搅拌精炼是使搅拌头在镁熔体内连续搅拌镁熔体。参看专利：03127071. 9 和"镁合金熔炼、铸造过程的危险性分析"发表于《中国安全科学学报》200年5月第16卷 第5期75?78页。
[0009]
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种轻合金熔体过滤精炼方法 及其装置。实现轻合金熔体的连续顺畅过滤。
[0011] 为实现上述目的，该轻合金熔体的过滤方法的过程为：预热一熔化一预处理(去除 上浮性和不浸润固态杂质)一过滤（去除非重质浸润杂质），其特征在于该方法按以下顺序 步骤进行： ① 将预热干燥后的轻合金放入坩埚内的前处理室（2)内加热熔化，并升温至700? 750 °C ； ② 用吹气体精炼、静置精炼、搅拌精炼中的一种或两种或三种方法预处理轻合金熔 体； ③ 预处理完成后，使轻合金熔体以大于〇而小于〇. 1米/秒的流速自下而上通过密封 固定在坩埚内的过滤机构。
[0012] 其中，所述的上浮性杂质是指杂质密度比轻合金熔体密度大，非上浮性杂质是指 杂质密度与轻合金熔体密度相当或者比轻合金熔体密度大，所述的吹气体精炼，静置精炼， 搅拌精炼见技术背景中与本发明相关的文献。
[0013] 实施上述轻合金熔体过滤的装置，包括坩埚（1)，固定在坩埚（1)内的隔板（3)，该 隔板（3)与坩埚（1)构成的前处理室（2);其中在隔板（3)与轻合金熔体出口端（8)之间的 坩埚内，密封固定有过滤机构，该过滤机构与隔板（3 )之间构成轻合金熔体的过滤室（4)， 并与轻合金熔体的出口端（8)构成过滤后轻合金熔体的后处理室（7);该过滤机构包括过滤 孔板（6)及其支撑架（5)，支撑架（5)的前后两端和底部分别密封固定在坩埚（1)前后内壁 和底部上，该过滤孔板（6)向后处理室（7)倾斜并与坩埚（1)上平面的夹角大于0°而小于 90°密封搁置在支撑架（5 )上。
[0014] 所述的轻合金熔体的过滤装置中所述的与隔板（3)相邻的支撑架（5)底部以及过 滤孔板（6)所对的支撑架（5)上均有熔体流过通道。
[0015] 所述的轻合金烙体过滤装置中所述的过滤孔板（6)上分布有孔径为0. 1?5mm的 通孔。
[0016] 本发明与现有技术中使用纯氧化镁泡沫陶瓷过滤器相比，不同之处主要在于： 首先是使用带有小孔的板为过滤介质；其次是使用的过滤装置的不同，在熔体流动方 向上，让轻合金熔体以低速自下而上通过过滤机构中的过滤孔板（6);再次使对熔体的处理 方式不同，本发明是在过滤前，采用吹入气体精炼，静置精炼，搅拌精炼中的一种或两种或 三种方法预处理轻合金熔体。
[0017] 相比之下，本发明的优点在于： ①使用带有小孔的板作为过滤介质。过滤孔板（6)为通孔结构，而非曲折迂回的三维 网状结构形式，能防止夹杂颗粒在过滤孔板（6)中集聚和堵塞过滤孔，实现轻合金熔体的连 续过滤；同时过滤孔板（6)价格低廉，不易损坏，维护方便。
[0018] ②过滤前，采用吹入气体精炼，静置精炼，搅拌精炼中的一种或两种或三种方法预 处理轻合金熔体。这不仅能提高轻合金熔体的精炼效果，而且能去除轻合金熔体中的上浮 性杂质及气体，因此，防止了上浮性杂质对过滤孔板（6)内过滤通道的堵塞。
[0019] ③在过滤机构与隔板（3)之间设置轻合金熔体过滤室（4)。预处理后的轻合金熔 体从隔板（3)上端自上而下流入过滤室（4)，接着从过滤室（4)底部自下而上通过过滤机 构中的过滤孔板（6)，熔体内部因流向变化会发生较大的变化，十分有利于轻合金熔体的净 化，特别利于沉降性杂质的下沉，提高轻合金熔体的精炼效果。
[0020] ④使轻合金熔体以极低的流速自下而上通过过滤孔板（6)，以增大过滤效果并实 现过滤孔板（6)的自净化。根据计算，当预处理后的轻合金熔体以大于0而小于0. 1米/ 秒的流速自下而上通过过滤机构中的过滤孔板（6)时，其中大于过滤孔板（6)孔径与部分 小于过滤孔板（6)孔径的非上浮性杂质被阻挡截留在过滤孔板（6)的迎流面上并能沉降。 使用向后处理室（7)端倾斜放置而非水平或垂直放置的过滤孔板（6)，能促使轻合金熔体 中的非上浮性杂质颗粒在过滤孔板（6)上团聚增大，当团聚增大后的杂质颗粒重量或尺寸 达到一定程度时，在自身重力作用下从过滤孔板（6)上脱落，实现过滤孔板（6)介质的自净 化。
[0021] 综上所述，本发明充分利用过滤孔板（6)结构的单层性及过滤装置的特殊性，并使 用复合精炼方法处理轻合金熔体，最大限度的防止了轻合金熔体中杂质颗粒对过滤介质的 堵塞，实现轻合金熔体的连续顺畅过滤，并能高质量的净化轻合金熔体，经过这种过滤精炼 方法处理后的轻合金熔体要优于使用纯氧化轻泡沫陶瓷过滤器过滤效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本发明提供的一种轻合金熔体的过滤装置的主剖视图 图2为图1的俯视图 图1中 1 一 ?甘埚；2-前处理室；3-隔板；4一过滤室；5-支撑架；6-过滤 孔板；7-后处理室；8一出口端；
【具体实施方式】
[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0024] 实施例1 :AZ91D轻合金熔体的过滤方法及其过滤装置。其过滤方法按以下顺序步 骤进行： ① 将预热后的AZ91D轻合金置于坩埚（1)前处理室（2)内加热熔化，并升温至720°C ; ② 用纯度为99. 99%的惰性气体通入轻合金熔体内预处理轻合金熔体； ③ 使吹气体精炼后的轻合金熔体以〇. 01米/秒的流速自下而上通过密封固定在坩埚 (1)内的过滤机构。
[0025] 该过滤装置包括坩埚（1)，固定在坩埚（1)内的隔板（3)，由该隔板（3)与坩埚（1) 构成的前处理室（2)，在隔板（3)与轻合金熔体出口端（8)之间的坩埚（1)内，设置有密封 固定在坩埚（1)内的过滤机构；由该过滤机构与隔板（3)构成轻合金熔体的过滤室（4)，由 该过滤机构与坩埚（1)内轻合金熔体的出口端（8)构成过滤后轻合金熔体的后处理室（7)。 其中过滤机构包括过滤孔板（6)及其支撑架（5);支撑架（5)的前后两端和底部分别密封固 定在坩埚（1)前后内壁和底部上，并在与隔板（3 )相邻的支撑架（5 )底部以及过滤孔板（6 ) 所对的支撑架（5)上均有熔体流过通道；该过滤孔板（6)向后处理室（7)端倾斜并与坩埚 (1)的上平面的夹角为45°密封搁置在有熔体流过通道的支撑架（5)上，并分布有孔径均 为4mm的通孔。
[0026] 实施例2 :AZ31B轻合金熔体的过滤方法及其过滤装置，其过滤方法按以下顺序步 骤进行： ①将预热后的AZ31B轻合金置于坩埚（1)前处理室（2)内加热熔化，并升温至750°C; ② 先用纯度为99. 9%的惰性气体通入轻合金熔体内，再用静置精炼方法预处理镁合金 熔体； ③ 使经过上述处理后的轻合金熔体以0. 09米/秒的流速自下而上通过密封固定在坩 埚（1)内的过滤机构。
[0027] 该过滤装置包括坩埚（1)，固定在坩埚（1)内的隔板（3)，该隔板（3)与坩埚（1)构 成的前处理室（2 )，在隔板（3 )与轻合金熔体出口端（8 )之间的坩埚（1)内，设置有密封固 定在坩埚（1)内的过滤机构，由该过滤机构与隔板（3)构成轻合体的过滤室（4)，由该过滤 机构与坩埚（1)内轻合金熔体的出口端（8)构成过滤后轻合金熔体的后处理室（7)。其中 过滤机构包括过滤孔板（6 )及其支撑架（5 );支撑架（5 )的前后两端和底部分别密封固定在 坩埚（1)前后内壁和底部上，并在与隔板（3)相邻的支撑架（5)底部以及过滤孔板（6)所对 的支撑架（5)上均有熔体流过通道；该过滤孔板（6)向后处理室（7)端倾斜并与坩埚（1)的 上表面的夹角为75°密封搁置在有熔体流过通道的支撑架（5)上，并分布有孔径均为2mm 的通孔。
[0028] 实施例3 :AZ81轻合金熔体过滤方法及其过滤装置，其过滤方法按以下顺序步骤 进行： ① 将预热后的AZ81轻合金置于坩埚（1)前处理室（2)内加热熔化，并升温至710°C ; ② 先用边吹气体边搅拌精炼预处理轻合金熔体，所用惰性气体纯度为99. 99%。
[0029] ③使经过上述处理后的轻合金熔体以0. 05米/秒的流速自下而上通过密封固定 在坩埚（1)内的过滤机构。
[0030] 该过滤装置包括坩埚（1)，固定在坩埚（1)内的隔板（3 )，该隔板（3 )与坩埚（1)构 成的前处理室（2)，在隔板（3)与轻合金熔体出口端（8)之间的坩埚（1)内，设置有密封固定 在坩埚（1)内的过滤机构，由该过滤机构与隔板（3)构成轻合金熔体的过滤室（4)，由该过 滤机构与坩埚（1)内轻合金熔体的出口端（8)构成过滤后轻合金熔体的后处理室（7)。其 中过滤机构包括过滤孔板（6)及其支撑架（5);支撑架（5)的前后两端和底部分别密封固 定在坩埚（1)前后内壁和底部上，并在与隔板（3 )相邻的支撑架（5 )底部以及过滤孔板（6 ) 所对的支撑架（5)上均有熔体流过通道；该过滤孔板（6)向后处理室（7)端倾斜并与坩埚 (1)的上表面的夹角为10°密封搁置在有熔体流过通道的支撑架（5)上，并分布有孔径均 为0. 5mm的通孔。
【权利要求】
1. 一种轻合金熔体重质浸润固态杂质的过滤净化方法及装置，其特征在于该方法按以 下顺序步骤进行：a.将预热干燥后的轻合金放入坩埚（1)内的前处理室（2)内加热熔化，并 升温至700?750°C ; b. 用吹气体精炼、静置精炼、搅拌精炼中的一种或两种或三种方法预处理轻合金熔 体； c. 预处理完成后，使轻合金熔体以大于0而小于0. 1米/秒的流速自下而上通过密封 固定在坩埚（1)内的过滤孔板（6)。
2. 根据权利要求1所述的一种轻合金熔体重质浸润固态杂质的过滤净化方法及装置， 该装置包括坩埚（1)，固定在坩埚（1)内的隔板（3)，由该隔板（3)与坩埚（1)构成的前处理 室（2);其特征是：在隔板（3)与轻合金熔体出口端（8)之间的坩埚（1)内，密封固定有过 滤机构，该过滤机构与隔板（3)之间构成轻合金熔体的沉降室（4)，并与轻合金熔体的出口 端（8)构成过滤后轻合金熔体的后继处理室（7);该过滤机构包括过滤孔板（6)及其支撑架 (5)，支撑架（5)的前后两端和底部分别密封固定在坩埚（1)前后内壁和底部上，该过滤孔 板（6)向后继处理室（7)底部倾斜并与坩埚（1)上平面的夹角大于0°而小于90°密封搁 置在支撑架（5)上。
3. 根据权利要求1所述的一种轻合金熔体重质浸润固态杂质的过滤净化方法及装 置，其特征是：与隔板（3)相邻的支撑架（5)底部以及过滤孔板（6)所对的支撑架（5)上均 有熔体流过通道。
4. 根据权利要求1所述的一种轻合金熔体重质浸润固态杂质的过滤净化方法及装 置，其特征在于过滤孔板（6)上分布有孔径为0. 1?5mm的通孔。
【文档编号】C22B9/02GK104060101SQ201310094373
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月23日 优先权日:2013年3月23日
【发明者】龙思远, 潘复生, 徐绍勇 申请人:重庆硕龙科技有限公司