专利名称：一种镁熔体的过滤方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及镁熔体的过滤方法及其装置，属于轻金属熔炼及其加工领域。
背景技术：
近年来，镁合金材料越来越受到重视和应用，但镁合金中夹杂物的存在，会降低材料的强度、塑性和耐腐蚀性。为降低镁合金中的夹杂物，目前已开发出多种镁熔体净化方法，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。
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。
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，对镁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。当镁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。
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镁熔体一段时间后，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，引起入口端镁熔池液面升高，严重者将导致镁熔体从坩埚内溢出；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。
通过文献检索，得到以下文献与本发明内容相关镁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。
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。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种镁熔体过滤精炼方法及其装置。实现镁熔体的连续顺畅过滤。
为实现上述发明目的，该镁熔体的过滤方法的过程为预热→熔化→预处理(去除上浮性杂质)→过滤(去除非上浮性杂质)，其特征在于该方法按以下顺序步骤进行(1)将预热干燥后的镁或其合金放入坩埚内的前处理室内加热熔化，并升温至700～750℃；(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镁熔体；(3)预处理完成后，使镁熔体以大于0而小于0.1米/秒的流速自下而上通过密封固定在坩埚内的过滤机构。
其中，所述的上浮性杂质是指杂质密度比镁熔体密度大，非上浮性杂质是指杂质密度与镁熔体密度相当或者比镁熔体密度大，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。
实施上述镁熔体过滤的装置，包括坩埚，固定在坩埚内的隔板，该隔板与坩埚构成的前处理室；其中在隔板与镁熔体出口端之间的坩埚内，密封固定有过滤机构，该过滤机构与隔板之间构成镁熔体的沉降室，并与镁熔体的出口端构成过滤后镁熔体的后继处理室；该过滤机构包括过滤孔板及其支撑台，支撑架的前后两端和底部分别密封固定在坩埚前后内壁和底部上，该过滤孔板向后继处理室倾斜并与坩埚上平面的夹角大于0°而小于90°密封搁置在支撑台上。
所述的镁熔体的过滤装置中所述的与隔板相邻的支撑架底部以及过滤孔板所对的支撑架上均有熔体流过通道。
所述的镁熔体过滤装置中所述的过滤孔板上分布有孔径为0.1～5mm的通孔。
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，让镁熔体以低速自下而上通过过滤机构中的过滤孔板；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镁熔体。
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中集聚和堵塞过滤孔，实现镁熔体的连续过滤；同时过滤孔板价格低廉，不易损坏，维护方便。
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镁熔体。这不仅能提高镁熔体的精炼效果，而且能去除镁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内过滤通道的堵塞。
③在过滤机构与隔板之间设置镁熔体沉降室。预处理后的镁熔体从隔板上端自上而下流入沉降室，接着从沉降室底部自下而上通过过滤机构中的过滤孔板，熔体内部因流向变化会发生较大的变化，十分有利于镁熔体的净化，特别利于沉降性杂质的下沉，提高镁熔体的精炼效果。
④使镁熔体以极低的流速自下而上通过过滤孔板，以增大过滤效果并实现过滤孔板的自净化。根据计算，当预处理后的镁熔体以大于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时，其中大于过滤孔板孔径与部分小于过滤孔板孔径的非上浮性杂质被阻挡截留在过滤孔板的迎流面上并能沉降。使用向后继处理室端倾斜放置而非水平或垂直放置的过滤孔板，能促使镁熔体中的非上浮性杂质颗粒在过滤孔板上团聚增大，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上脱落，实现过滤孔板介质的自净化。
综上所述，本发明充分利用过滤孔板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镁熔体，最大限度的防止了镁熔体中杂质颗粒对过滤介质的堵塞，实现镁熔体的连续顺畅过滤，并能高质量的净化镁熔体，经过这种过滤精炼方法处理后的镁熔体要优于使用纯氧化镁泡沫陶瓷过滤器过滤效果。
图1为本发明提供的一种镁熔体的过滤装置的主剖视2为图1中过滤孔板结构主剖视1中1.坩埚 2.前处理室 3.隔板 4.沉降室 5.支撑架 6.过滤孔板 7.后继处理室 8.出口端
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1AZ91D镁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)将预热干燥后的AZ91D镁合金回炉料置于坩埚前处理室内加热熔化，并升温至720℃；(2)用纯度为99.99％的惰性气体通入镁熔体内预处理镁熔体30min；(3)使吹气体精炼后的镁熔体以低于0.01米/秒的流速自下而上通过密封固定在坩埚内的过滤机构。
该过滤装置包括坩埚，固定在坩埚内的隔板，由该隔板与坩埚构成的前处理室，在隔板与镁熔体出口端之间的坩埚内，设置有密封固定在坩埚内的过滤机构；由该过滤机构与隔板构成镁熔体的沉降室，由该过滤机构与坩埚内镁熔体的出口端构成过滤后镁熔体的后继处理室。其中过滤机构包括过滤孔板及其支撑架；支撑台的前后两端和底部分别密封固定在坩埚前后内壁和底部上，并在与隔板相邻的支撑架底部以及过滤孔板所对的支撑架上均有熔体流过通道；该过滤孔板向后继处理室端倾斜并与坩埚的上平面的夹角为45°密封搁置在有熔体流过通道的支撑台上，并分布有孔径均为4mm的通孔。
实施例2AZ31B镁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)将预热干燥后的AZ31B镁合金置于坩埚前处理室内加热熔化，并升温至750℃；(2)先用纯度为99.9％的惰性气体通入镁熔体内，再用静置精炼方法预处理镁熔体；(3)使经过上述处理后的镁熔体以大于0.09米/秒的流速自下而上通过密封固定在坩埚内的过滤机构。
该过滤装置包括坩埚，固定在坩埚内的隔板，该隔板与坩埚构成的前处理室，在隔板与镁熔体出口端之间的坩埚内，设置有密封固定在坩埚内的过滤机构，由该过滤机构与隔板构成镁合体的沉降室，由该过滤机构与坩埚内镁熔体的出口端构成过滤后镁熔体的后继处理室。其中过滤机构包括过滤孔板及其支撑架；支撑台的前后两端和底部分别密封固定在坩埚前后内壁和底部上，并在与隔板相邻的支撑架底部以及过滤孔板所对的支撑架上均有熔体流过通道；该过滤孔板向后继处理室端倾斜并与坩埚的上表面的夹角为75°密封搁置在有熔体流过通道的支撑台上，并分布有孔径均为2mm的通孔。
实施例3AZ81镁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)将预热干燥后的AZ81镁合金置于坩埚前处理室内加热熔化，并升温至710℃；(2)先用边吹气体边搅拌精炼预处理镁熔体，所用惰性气体纯度为99.99％。
(3)使经过上述处理后的镁熔体以0.05米/秒左右的流速自下而上通过密封固定在坩埚内的过滤机构。
该过滤装置包括坩埚，固定在坩埚内的隔板，该隔板与坩埚构成的前处理室，在隔板与镁熔体出口端之间的坩埚内，设置有密封固定在坩埚内的过滤机构，由该过滤机构与隔板构成镁熔体的沉降室，由该过滤机构与坩埚内镁熔体的出口端构成过滤后镁熔体的后继处理室。其中过滤机构包括过滤孔板及其支撑架；支撑台的前后两端和底部分别密封固定在坩埚前后内壁和底部上，并在与隔板相邻的支撑架底部以及过滤孔板所对的支撑架上均有熔体流过通道；该过滤孔板向后继处理室端倾斜并与坩埚的上表面的夹角为10°密封搁置在有熔体流过通道的支撑台上，并分布有孔径均为0.5mm的通孔。
实施例4AM60B镁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)将预热干燥后的AM60B镁合金置于坩埚前处理室内加热熔化，并升温至735℃；(2)先用边吹气体边搅拌精炼预处理镁熔体，所用惰性气体纯度为99.999％，接着用静置精炼方法预处理镁熔体；(3)使经过上述处理后的镁熔体以0.05米/秒左右的流速自下而上通过密封固定在坩埚内的过滤机构。
该过滤装置包括坩埚，固定在坩埚内的隔板，该隔板与坩埚构成的前处理室，在隔板与镁熔体出口端之间的坩埚内，设置有密封固定在坩埚内的过滤机构，由该过滤机构与隔板构成镁熔体的沉降室，由该过滤机构与坩埚内镁熔体的出口端构成过滤后镁熔体的后继处理室。其中过滤机构包括过滤孔板及其支撑架；支撑台的前后两端和底部分别密封固定在坩埚前后内壁和底部上，并在与隔板相邻的支撑架底部以及过滤孔板所对的支撑架上均有熔体流过通道；该过滤孔板向后继处理室端倾斜并与坩埚的上表面的夹角为10°密封搁置在有熔体流过通道的支撑台上，并分布有孔径均为0.5mm的通孔。
权利要求
1.一种镁熔体的过滤方法，其特征在于该方法按以下顺序步骤进行(1)将预热干燥后的镁或其合金放入坩埚内的前处理室内加热熔化，并升温至700～750℃；(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镁熔体；(3)预处理完成后，使镁熔体以大于0而小于0.1米/秒的流速自下而上通过密封固定在坩埚内的过滤机构。
2.一种实施权利要求1所述的镁熔体的过滤装置，包括坩埚，固定在坩埚内的隔板，由该隔板与坩埚构成的前处理室；其特征是在隔板与镁熔体出口端之间的坩埚内，密封固定有过滤机构，该过滤机构与隔板之间构成镁熔体的沉降室，并与镁熔体的出口端构成过滤后镁熔体的后继处理室；该过滤机构包括过滤孔板及其支撑架，支撑架的前后两端和底部分别密封固定在坩埚前后内壁和底部上，该过滤孔板向后继处理室底部倾斜并与坩埚上平面的夹角大于0°而小于90°密封搁置在支撑架上。
3.根据权利要求2所述的镁熔体的过滤装置，其特征是与隔板相邻的支撑架底部以及过滤孔板所对的支撑架上均有熔体流过通道。
4.根据权利要求2所述的镁熔体过滤装置，其特征在于过滤孔板上分布有孔径为0.1～5mm的通孔。
全文摘要
一种镁熔体的过滤方法及其装置，装置包括坩埚，固定在坩埚内的隔板，由该隔板与坩埚构成的前处理室；其特征是在隔板与镁熔体出口端之间的坩埚内，密封固定有过滤机构，该过滤机构与隔板之间构成镁熔体的沉降室，并与镁熔体出口端构成过滤后镁熔体的后继处理室；该过滤机构包括过滤孔板及其支撑架，支撑架的前后两端和底部分别密封固定在坩埚前后内壁和底部上，该过滤孔板向后继处理室端倾斜并与坩埚上平面的夹角大于0°而小于90°密封搁置在支撑台上。从前处理室出来的镁熔体以低速自下而上通过密封固定在坩埚内的过滤机构，实现镁熔体的净化。过滤孔板在使用时能自净化，解决了目前镁熔体过滤中，常易发生堵塞的问题，极大的提高劳动生产率。
文档编号B01D29/05GK101037727SQ20061009529
公开日2007年9月19日 申请日期2006年12月15日 优先权日2006年12月15日
发明者龙思远, 孙继云 申请人:重庆硕龙科技有限公司