熔体保护装置及熔体保护方法与流程

本发明涉及熔体保护技术领域，尤其涉及一种熔体保护装置及熔体保护方法。

背景技术：

由于铝合金、镁合金等轻金属在熔炼过程中，需在较高温度条件下添加较为活泼的金属，为了防止金属液与空气中的氧气、水汽接触，发生氧化及吸水等化学反应，因此需要设计一种既能隔绝空气、水汽，又能操作快捷的熔体保护装置。

现阶段在铝锂、稀土镁合金试验中，只采用溶剂保护附加简单金属管，直接接通保护气置于坩埚口部进行保护。溶剂保护法是利用溶剂在金属熔体表面散开后形成保护层，隔离熔体和空气以及水蒸气，减少熔炼过程中的吸氢和吸氧现象。

理想的溶剂应具备不污染合金、熔点低、流动性好的特点，且在金属液面上易于扩散、密度小、吸水性低。而采用licl、lif等低比重共晶混合物，既不会对合金产生不好的影响，又可以对熔炼过程中锂的烧损起到一定的补偿作用。熔剂保护法制备铝锂合金成本较低，但保护效果相对较差、有一定的环境污染；惰性气体+二氧化碳/氮气/sf6保护法是在熔炼的过程中，利用高纯保护气体驱赶熔池上方的空气，或者在密封环境中通入高纯惰性气体保护，保护效果较好。

为了保证金属合金熔炼过程中金属液与空气中的氧气、水分隔绝，进而防止氧化现象的出现，保护气必须经过干燥处理，同时坩埚、金属熔体应尽可能与保护气氛密封。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种熔体保护装置及熔体保护方法，该熔体保护装置保证了金属合金熔炼过程中金属液与空气中的氧气、水分隔绝，防止了氧化现象的出现，同时保证了坩埚、金属熔体与保护气氛密封。

为了达到上述目的，本申请提供了一种熔体保护装置，该装置包括：

一保护气侧框，盖合于一熔炼坩埚上，所述侧框外壁上穿设有二可通入侧框内部保护气的通气管；

一保护气盖，盖合于所述保护气侧框上，所述保护气盖的顶部上穿设有一可通入气盖内部保护气的通气管。

在其中一些实施例中，所述保护气侧框进一步包括：

一框体，呈圆环状结构；

一框顶法兰，固定于所述框体上；

一顶部环形通气管，安装于所述框体顶部并与所述保护气侧框外壁的一通气管连通；

一侧壁环形通气管，安装于所述框体顶部侧壁并与所述保护气侧框外壁的另一通气管连通。

在其中一些实施例中，所述顶部环形通气管和所述侧壁环形通气管上环向开设有多个通气孔。

在其中一些实施例中，与顶部环形通气管连通的通气管焊接固定于所述框顶法兰上；与侧壁环形通气管连通的通气管焊接固定于所述框体外侧壁上。

在其中一些实施例中，所述保护气侧框进一步包括：

一顶部密封环，焊接于所述框顶法兰上；

三支撑腿，均分焊接于所述框体底部。

在其中一些实施例中，所述保护气侧框外壁上二通气管为z型结构，所述二z型结构通气管上焊接有快速接头；所述保护气盖顶部的通气管上焊接有快速接头。

在其中一些实施例中，所述保护气盖进一步包括：

一环形通气管，设置于所述保护气盖的顶部内侧；

一十字通气管，设置于所述保护气盖的顶部内侧，且位于所述环形通气管内；

所述环形通气管、十字通气管和所述保护气盖顶部的通气管之间气体连通，所述十字通气管和环形通气管上均开设有多个通气孔。

在其中一些实施例中，所述熔体保护装置进一步还包括：

干燥过滤器，通过耐高压气管与所述通气管连接；

保护气瓶，通过耐高压气管与所述干燥过滤器连接。

本申请还提供了一种采用上述熔体保护装置的熔体保护方法，包括如下步骤：

将多个通气管分别通过耐高压气管并经干燥过滤器连接保护气瓶；打开保护气瓶开关，保护气侧框上的二通气管与保护气瓶中的保护气氛接通；

熔炼坩埚中投入需要熔化的金属锭，在所述金属锭快要融化时，在坩埚上口部垫一层耐火石棉，将保护气侧框压紧在石棉上，密封所述保护气侧框与坩埚口部；

将所述保护气盖上的通气管与保护气瓶中保护气氛接通，在熔炼过程开启保护气，将保护气盖盖在保护气侧框上。

在其中一些实施例中，所述熔体保护方法步骤还包括：

在精炼过程需取下保护气盖，将旋转精炼设备放置在保护气侧框上，保证旋转精炼设备下平面与保护气侧框中的顶部密封环密封，在气氛保护的条件下完成合金熔炼过程。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明提供的熔体保护装置通过保护气侧框及保护气盖组合装置的设置，保证了金属合金熔炼过程中金属液与空气中的氧气、水分隔绝，同时保证了坩埚、金属熔体与保护气氛密封，防止了氧化现象的出现，具备气氛干燥、出气均匀、密封好等优点，特别适用于较活泼性金属熔化过程中的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的熔体保护装置的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的熔体保护装置的另一结构示意图；

图3为根据本发明实施例的熔体保护装置中的保护气侧框结构示意图；

图4为根据本发明实施例的熔体保护装置中的保护气盖结构示意图；

其中：

1、保护气侧框；3、熔炼坩埚；11、第一通气管；12、第二通气管；2、保护气盖；21、通气管；13、框体；14、框顶法兰；15、顶部环形通气管；16、侧壁环形通气管；17、顶部密封环；18、支撑腿；121、快速接头；22、环形通气管；23、十字通气管；24、盖体；25、盖顶；26、加强筋；27、提手；4、干燥过滤器；5、保护气瓶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

如图1-4所述，本实施例提供了一种熔体保护装置，包括：

一保护气侧框1，盖合于一熔炼坩埚3上，侧框外壁上穿设有二可通入侧框内部保护气的通气管，分别为第一通气管11和第二通气管12；一保护气盖2，盖合于保护气侧框1上，保护气盖2的顶部上穿设有一可通入气盖内部保护气的通气管21。

其中，如图3所示，保护气侧框1进一步包括：一框体13，呈圆环状结构；一框顶法兰14，固定于框体13上；一顶部环形通气管15，安装于框体顶部并与保护气侧框1外壁的第一通气管12连通；一侧壁环形通气管16，安装于框体顶部侧壁并与保护气侧框1外壁的另一通气管，图中的第二通气管11连通。

具体的，顶部环形通气管15和侧壁环形通气管16上环向开设有多个通气孔。其中，与顶部环形通气管15连通的通气管焊接固定于框顶法兰14上；与侧壁环形通气管16连通的通气管焊接固定于框体13外侧壁上。

其中，保护气侧框1进一步包括：一顶部密封环17，焊接于框顶法兰14上；三支撑腿18，均分焊接于框体13底部。

具体的，保护气侧框1外壁上二通气管，第一通气管11和第二通气管12为z型结构，二z型结构通气管上焊接有快速接头121；保护气盖2顶部的通气管21上也同样焊接有快速接头。

其中，如图4所示，保护气盖2进一步包括：一环形通气管22，设置于保护气盖2的顶部内侧；一十字通气管23，设置于保护气盖2的顶部内侧，且位于环形通气管22内；环形通气管22、十字通气管23和保护气盖2顶部的通气管21之间气体连通，十字通气管23和环形通气管22上均开设有多个通气孔。

本实施例中在保护气盖盖顶中心位置开有与通气管直径相等的圆孔，十字通气管、环形通气管上开有间距50mm直径φ3的通气孔，将十字通气管、环形通气管、通气管通过焊接固定，保证管体之间气体联通，将焊接好的十字通气管、环形通气管、通气管穿过盖顶的圆孔，将环形通气管、十字通气管与盖顶底部焊接固定，在通气管伸出端焊接快速接头。

本申请保护气盖2还包括一盖体24和一盖顶25，盖体与盖顶焊接连接；进一步还包括：二加强筋26，对称固定于盖顶25上；二提手27，对称安装于盖顶25上。

其中，熔体保护装置进一步还包括：干燥过滤器4，通过耐高压气管与通气管连接；保护气瓶5，通过耐高压气管与干燥过滤器4连接。

本申请还提供了另一实施例，采用如上实施例熔体保护装置的熔体保护方法，包括如下步骤：

将多个通气管分别通过耐高压气管并经干燥过滤器4连接保护气瓶5；打开保护气瓶5开关，保护气侧框1上的二通气管与保护气瓶5中的保护气氛接通；本实施例中多个通气管采用其上的快速接头用耐高压气管连接于气体干燥过滤器上，将干燥过滤器上通过耐高压气管与保护气氛连接，从而保证进入熔体的气体干燥。

熔炼坩埚3中投入需要熔化的金属锭，在金属锭快要融化时，在坩埚3上口部垫一层耐火石棉，将保护气侧框1压紧在石棉上，密封保护气侧框1与坩埚3口部；

将保护气盖2上的通气管与保护气瓶5中保护气氛接通，在熔炼过程开启保护气，将保护气盖2盖在保护气侧框1上。

在精炼过程需取下保护气盖2，将旋转精炼设备放置在保护气侧框1上，保证旋转精炼设备下平面与保护气侧框1中的顶部密封环17密封，在气氛保护的条件下完成合金熔炼过程。

采用本实施例提供的熔体保护装置进行熔体保护，具体通过保护气侧框及保护气盖组合装置的设置，保证了金属合金熔炼过程中金属液与空气中的氧气、水分隔绝，同时保证了坩埚、金属熔体与保护气氛密封，防止了氧化现象的出现，具备气氛干燥、出气均匀、密封好等优点，特别适用于较活泼性金属熔化过程中保护。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。