专利名称：铸造熔炼镁合金的净化方法及吹气装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及铸造镁合金的熔炼工艺，具体涉及在熔炼过程中的杂质净化方法。
背景技术：
铸造镁合金所采用的原料，以前主要是纯镁及合金元素，即直接往纯镁中加入合金元素经过精炼而成。最近随着镁合金制品、零件愈来愈多，服役后的零件及生产中的浇道、废件等被用来重新生产镁合金，但是这部分材料表面涂有保护膜或沾有油污，以及为改善合金的性能(如抗蠕变性能)而添加易氧化的钙、稀土类元素，使得生产合金要通过精炼，而去掉的杂质增多。目前生产镁合金所采用的精炼方法是待镁液温度达到要求的温度后，人工直接向镁液表面上抛撒熔剂，再通过机械或人工搅拌使熔剂进入到镁液当中，有的厂家再通过吹气辅助搅拌，使熔剂与镁液中杂质碰撞，通过吸附作用将其捕捉，形成较大颗粒，最后经过静置沉淀处理，形成的颗粒沉于炉底，使之和镁液分离，将镁液净化。这种精炼方法存在以下几方面不足(1)抛撒熔剂和搅拌必须同时进行，由于搅拌作用在镁液表面上形成涡漩，熔剂撒上后在涡漩的作用下聚集在一起，不能均匀地分布在镁液中，其熔剂与镁液中杂质接触、碰撞的概率较低，精炼时间较长，镁液氧化较严重，又不断产生新的杂质，去除杂质的效果不理想，不能生产高纯净度的镁合金。(2)抛撒熔剂由于人工操作，条件恶劣，并且对人体有一定的危害。熔剂抛撒的均匀程度因人而异，最终精炼效果也有一定幅度的波动。(3)由于精炼过程时间比较长，降低了生产效率，增加维持加热的能源，其结果增加生产成本。(4)镁合金纯净度较低，铸造前熔化过程中需要频繁扒渣，既增加了熔化的工作量又使得熔化过程镁的损失增加。
发明内容
本发明目的在于提供一种改进的铸造熔炼镁合金的净化方法及其吹气装置，以克服目前人工抛撒除杂熔剂存在的上述缺点，有效提高熔炼镁合金的纯净度，以大幅度提高其铸造产品性能质量，并改善生产条件，提高劳动生产效率。
本发明方法是在熔炼镁合金工艺中的后期精炼时向镁合金熔液中加入除杂熔剂与合金液中的杂质反应形成炉渣沉淀分离，其特征在于除杂熔剂是以压力惰性气体作载体吹入合金液中，其气体压力为0.05MPa～0.5MPa，流量为5L/min～100L/min，气载熔剂流量为100g/min～500g/min，净化操作过程是在精炼温度下先进行气载除杂熔剂喷吹10～20min后停止熔剂供给，在继续单独惰性气体喷吹10～20min，然后静置30～40min即行出炉浇注。
该方法操作中是将吹入惰性气体的喷嘴插入合金液面下喷吹，并同时沿水平面以10度/秒的角速度进行正、逆反复式旋转。
用于本发明上述铸造熔炼镁合金的净化方法的吹气装置，包括装载惰性气体的压力气瓶及通过气路管道依次连接的压力表、气体流量计、过滤脱水计、快换接头、阀门，其特征在于还包括在连接阀门与喷嘴间的管道上的球形阀门通过三通并连设有阀门的熔剂包，在连接喷嘴的气路管道上通过皮带轮组与电机驱动连接，以驱动喷嘴旋转。
喷嘴是一两端具有喷口、中间夹角为160度的八字形管。
采用本发明净化方法及其喷吹装置与目前传统工艺相比，具有以下优点1)气体载着除杂熔剂和镁液充分接触，增加了熔剂和杂质碰撞的概率，可以有效捕捉杂质，从而有效减少杂质含量。经盐雾试验与传统工艺生产的镁合金相比，纯净度提高一到两个等级，能够生产高纯净度、高质量的铸造镁合金。
2)将原来搅拌、撒熔剂、吹气精炼等不同的工艺过程，合在一个工艺过程完成，用机械代替了人工，一方面减少人为误差和工人的劳动强度，一方面改善了工人的劳动环境，有利于工人的身体健康。现在只用一个人操纵装置就可以完成原来2～3个人的工作，节约了人力。
3)气体喷吹熔剂，既可以增加熔剂和杂质碰撞概率、有效捕捉杂质，又将原来单独进行的工艺进程合并完成，使得精炼时间由原来的2小时20分左右减少至1小时20分左右，生产效率较原来提高20％，生产每吨镁合金锭能源减少15～20％，生产成本降低10～12％。
4)在铸造生产前熔化、保温时，扒渣次数由原来每小时3次减少为2次，每小时扒掉渣量较原来减少20％，减少镁的损失1％左右，减轻了铸造工人的工作量。
5)由于镁合金得到净化，浇注的铸件内在质量提高，同传统工艺生产的镁合金相比，抗拉强度可提高15％，耐蚀性提高一到两个等级。
图1是本发明吹气装置示意图。
具体实施例方式
实施例1铸造AM50镁合金，原料采用纯镁锭、纯铝、纯锌及Mn-Al合金，在熔炼炉中熔炼，合金熔液在700～730℃温度下进行吹气精炼，即将吹气装置喷嘴从熔炼炉上部插入合金液中，先行N2气载除杂熔剂喷吹10分，其气体压力为0.25MPa，流量50L/min，气载熔剂流量为200g/min，关闭熔剂阀门停止熔剂供给，再继续单独N2气体喷吹10min，然后关闭供气阀门，静置30min，即行出炉浇注。
所得铸件经盐雾试验检验，夹杂物含量比原惯用工艺减少两个等级，抗拉强度提高20％，耐蚀性能提高两个等级，熔炼中出渣量减少11％。
实施例2铸造AM50镁合金，原料采用50％回收生产废料或服役后铸件，其余为纯镁锭、纯铝、纯锌及Mn-Al合金，在熔炼炉中熔炼，合金熔液在700-730℃温度下进行精炼，先行SO2气载除杂熔剂喷吹19min，其气体压力0.5MPa，流量95L/min，气载熔剂流量为100g/min，停止熔剂供给，再继续单独SO2气体喷吹20min，静置40min后出炉浇注。
所得铸件经盐雾试验检验，夹杂物含量比原惯用工艺减少一个等级，抗拉强度提高16％，耐蚀性能提高一个等级，熔炼中出渣量减少10％。
实施例3铸造AZ91D镁合金，原料采用50％回收生产废料或服役后铸件，其余为纯镁锭、纯铝、纯锌及Mn-Al合金，在熔炼炉中熔炼，合金熔液在720～740℃温度下进行精炼，先行Ar气载除杂熔剂喷吹17min，其气体压力为0.35MPa，流量60L/min，气载熔剂流量为200g/min，停止熔剂供给，再继续单独Ar气体喷吹20min，静置30min后出炉浇注。
所得铸件经盐雾试验检验，夹杂物含量比原惯用工艺减少；两个等级，抗拉强度提高15％，耐蚀性能提高两个等级，熔炼中出渣量减少13％。
上述实施例中吹入惰性气体的喷嘴插入合金液面下喷吹，并同时沿水平面以10度/秒的角速度进行正、逆反复式旋转。惰性气体也可采用CO2或He、SF6。
以下结合附图给出的实施例对用于本发明方法的吹气装置之结构做进一步详细描述参照图1，该装置包括装载惰性气体的压力气瓶1及通过气路管道依次连接的压力表2、气体流量计3、过滤脱水计4、5、快换接头6、阀门10及喷嘴17，其特征还包括在连接阀门10与喷嘴17间的气路管道上通过三通12并连设有阀门11的熔剂包9，在连接喷嘴17的气路管道上的球形阀门13通过皮带轮组15、16与电机14驱动连接，以驱动喷嘴17旋转。
喷嘴17是一两端具有喷口、中间夹角为160度的八字形管。
球形阀门13入口与三通相连，出口与喷嘴管道相连，皮带轮组15、16装在喷嘴17与球形阀门13间的管道上，皮带轮组旋转时带动喷嘴绕球形阀门旋转。
为了使熔剂包9中装载的除杂熔剂更顺畅的靠气流负压流向喷嘴17，在快换接头6之后的气路管道上通过三通7、阀门8还并连一管道与熔剂包9内腔相连通。这样，熔剂包内的熔剂同时受其上部气体的压力及下部的吸力双重作用，能更为通畅可靠的随气流流出。
工作时，将喷嘴17从熔炼炉口的上部插入合金熔液液面下，同时开启阀门8、10、11，即实现气载除杂熔剂喷吹；只开启阀门10，关闭阀门8、11，即实现单独吹气。
权利要求
1.一种铸造熔炼镁合金的净化方法，是在后期精炼时向镁合金熔液中加入除杂熔剂与合金中的杂质反应形成炉渣沉淀分离，其特征在于除杂熔剂是以压力惰性气体作载体吹入合金液中，其气体压力为0.05MPa～0.5MPa，流量为5L/min～100L/min，气载熔剂流量为100g/min～500g/min，净化操作过程是在精炼温度下先进行气载除杂熔剂喷吹10～20min后停止熔剂供给，再在继续单独惰性气体喷吹10～20min，然后静置30～40min即行出炉浇注。
2.根据权利要求1所述的铸造熔炼镁合金的净化方法，其特征在于吹入惰性气体的喷嘴插入合金液面下喷吹，并同时沿水平面以10度/秒的角速度进行正、逆反复式旋转。
3.根据权利要求1所述的铸造熔炼镁合金的净化方法，其特征在于所述惰性气体可采用N2、CO2或Ar、He、SF6、SO2。
4.一种专用于权利要求1所述的铸造熔炼镁合金的净化方法的吹气装置，包括装载惰性气体的压力气瓶(1)及通过气路管道依次连接的压力表(2)、气体流量计(3)、过滤脱水计(4)、(5)、快换接头(6)、阀门(10)，其特征在于还包括在连接阀门(10)与喷嘴(17)间的管道上通过三通(12)并连设有阀门(11)的熔剂包(9)，在连接喷嘴(17)的气路管道上的球形阀门(13)通过皮带轮组(15)、(16)与电机(14)驱动连接，以驱动喷嘴(17)旋转。
5.根据权利要求4所述的吹气装置，其特征在于所述的喷嘴(17)是一两端具有喷口、中间夹角为160度的八字形管。
6.根据权利要求4所述的吹气装置，其特征在于所述的球形阀门(13)入口与三通相连，出口与喷嘴管道相连，皮带轮组(15)、(16)装在喷嘴(17)与球形阀门(13)间的管道上，皮带轮组旋转时带动喷嘴绕球形阀门旋转。
7.根据权利要求4所述的吹气装置，其特征在于所述的快换接头(6)之后的气路管道上通过三通(7)、阀门(8)还并连一管道与熔剂包(9)内腔相连通。
全文摘要
本发明涉及铸造镁合金熔炼中的杂质净化方法及其吹气装置。其特点是除杂熔剂以压力惰性气体作载体吹入合金液中，其气体压力为0.05MPa～0.5MPa，流量为5L/min～100L/min，气载熔剂流量为100g/min～500g/min，净化操作过程是在精炼温度下先进行气载除杂熔剂喷吹10～20min后停止熔剂供给，在继续单独惰性气体喷吹10～20min，然后静置30～40min即行出炉浇注；用于该方法的吹气装置是在连通压力气瓶与喷嘴的管道上并连一熔剂包，装载其中的熔剂在气流的负压作用下随气体一起吹入合金液中。该方法显著提高了合金纯度、性能，提高生产效率。
文档编号C22C23/00GK1470658SQ0312707
公开日2004年1月28日 申请日期2003年6月11日 优先权日2003年6月11日
发明者周宏 , 侯骏, 李德彦, 刘勇兵, 孙广平, 佟国栋, 周 宏 申请人:吉林大学