專利名稱：一種鎂熔體的過濾方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎂熔體的過濾方法及其裝置，屬于輕金屬熔煉及其加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，鎂合金材料越來越受到重視和應(yīng)用，但鎂合金中夾雜物的存在，會降低材料的強度、塑性和耐腐蝕性。為降低鎂合金中的夾雜物，目前已開發(fā)出多種鎂熔體凈化方法，如熔劑法、靜置法，浮選法和過濾法等，其中過濾法被公認(rèn)為最有效的。
通過文獻(xiàn)檢索，得到以下文獻(xiàn)與本發(fā)明最為接近文獻(xiàn)1“泡沫陶瓷過濾技術(shù)在高標(biāo)準(zhǔn)鎂合金鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用研究”發(fā)表于《特種鑄造及有色合金》1995年第2期19～21頁，涉及鎂熔體過濾使用純氧化鎂泡沫陶瓷過濾器及其安裝設(shè)計。
文獻(xiàn)2“鎂合金凈化技術(shù)研究”，發(fā)表于《金屬成形工藝》2005年第5期第20卷5～7頁，涉及鎂熔體凈化使用純氧化鎂泡沫陶瓷過濾器；從上面及其它相關(guān)文獻(xiàn)中了解到目前，對鎂熔體過濾使用較為廣泛的是純氧化鎂泡沫陶瓷過濾器，其主要工作部分是純氧化鎂泡沫陶瓷過濾片或純氧化鎂泡沫陶瓷過濾板。當(dāng)鎂熔體通過放置于其中的純氧化鎂泡沫陶瓷過濾器時，純氧化鎂泡沫陶瓷過濾片或者純氧化鎂泡沫陶瓷過濾板依靠阻擋、濾餅、吸附等多種作用機理使雜質(zhì)和鎂熔體發(fā)生分離，達(dá)到凈化鎂熔體的目的。
然而，由于純氧化鎂泡沫陶瓷過濾片或者純氧化鎂泡沫陶瓷過濾板為三維連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通道曲折多變，孔與孔之間曲折迂回連接。因此，使用純氧化鎂泡沫陶瓷過濾器過濾鎂熔體一段時間后，其內(nèi)部的過濾通道會被過濾截留的雜質(zhì)顆粒所堵塞，不僅降低過濾效率，也使過濾器進(jìn)出口兩端的壓力迅速增大，引起入口端鎂熔池液面升高，嚴(yán)重者將導(dǎo)致鎂熔體從坩堝內(nèi)溢出；由于純氧化鎂泡沫陶瓷結(jié)構(gòu)的特殊性，不論以何種方式過濾，聚積在過濾器介質(zhì)內(nèi)部的雜質(zhì)顆粒都很難自行從泡沫陶瓷中脫落。因此，為了保持精煉能力，必須定期更換過濾介質(zhì)；除增加成本外，更換操作時也容易損壞脆性很大的泡沫陶瓷過濾片。
通過文獻(xiàn)檢索，得到以下文獻(xiàn)與本發(fā)明內(nèi)容相關(guān)鎂熔體吹氣體精煉方法是用純度為99.9％～99.999％的惰性氣體連續(xù)通入鎂熔體內(nèi)。參看“鎂合金熔煉、鑄造過程的危險性分析”發(fā)表于《中國安全科學(xué)學(xué)報》200年5月第16卷第5期75～78頁和“鑄造鎂合金旋轉(zhuǎn)噴吹除氣的試驗研究”發(fā)表于《特種鑄造及有色合金》2006年第26卷第3期139～141頁。
鎂熔體靜置精煉是使鎂熔體靜置5～30min。參看專利02136201.7和“鎂合金中的非金屬夾雜物及其凈化方法”發(fā)表于《鑄造技術(shù)》2006年6月613～616頁中所述的鎂熔體攪拌精煉是使攪拌頭在鎂熔體內(nèi)連續(xù)攪拌鎂熔體。參看專利03127071.9和“鎂合金熔煉、鑄造過程的危險性分析”發(fā)表于《中國安全科學(xué)學(xué)報》200年5月第16卷第5期75～78頁。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種鎂熔體過濾精煉方法及其裝置。實現(xiàn)鎂熔體的連續(xù)順暢過濾。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，該鎂熔體的過濾方法的過程為預(yù)熱→熔化→預(yù)處理(去除上浮性雜質(zhì))→過濾(去除非上浮性雜質(zhì))，其特征在于該方法按以下順序步驟進(jìn)行(1)將預(yù)熱干燥后的鎂或其合金放入坩堝內(nèi)的前處理室內(nèi)加熱熔化，并升溫至700～750℃；(2)用吹氣體精煉、靜置精煉、攪拌精煉中的一種或兩種或三種方法預(yù)處理鎂熔體；(3)預(yù)處理完成后，使鎂熔體以大于0而小于0.1米/秒的流速自下而上通過密封固定在坩堝內(nèi)的過濾機構(gòu)。
其中，所述的上浮性雜質(zhì)是指雜質(zhì)密度比鎂熔體密度大，非上浮性雜質(zhì)是指雜質(zhì)密度與鎂熔體密度相當(dāng)或者比鎂熔體密度大，所述的吹氣體精煉，靜置精煉，攪拌精煉見技術(shù)背景中與本發(fā)明相關(guān)的文獻(xiàn)。
實施上述鎂熔體過濾的裝置，包括坩堝，固定在坩堝內(nèi)的隔板，該隔板與坩堝構(gòu)成的前處理室；其中在隔板與鎂熔體出口端之間的坩堝內(nèi)，密封固定有過濾機構(gòu)，該過濾機構(gòu)與隔板之間構(gòu)成鎂熔體的沉降室，并與鎂熔體的出口端構(gòu)成過濾后鎂熔體的后繼處理室；該過濾機構(gòu)包括過濾孔板及其支撐臺，支撐架的前后兩端和底部分別密封固定在坩堝前后內(nèi)壁和底部上，該過濾孔板向后繼處理室傾斜并與坩堝上平面的夾角大于0°而小于90°密封擱置在支撐臺上。
所述的鎂熔體的過濾裝置中所述的與隔板相鄰的支撐架底部以及過濾孔板所對的支撐架上均有熔體流過通道。
所述的鎂熔體過濾裝置中所述的過濾孔板上分布有孔徑為0.1～5mm的通孔。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)中使用純氧化鎂泡沫陶瓷過濾器相比，不同之處主要在于首先是使用帶有小孔的板為過濾介質(zhì)；其次是使用的過濾裝置的不同，在熔體流動方向上，讓鎂熔體以低速自下而上通過過濾機構(gòu)中的過濾孔板；再次使對熔體的處理方式不同，本發(fā)明是在過濾前，采用吹入氣體精煉，靜置精煉，攪拌精煉中的一種或兩種或三種方法預(yù)處理鎂熔體。
相比之下，本發(fā)明的優(yōu)點在于①使用帶有小孔的板作為過濾介質(zhì)。過濾孔板為通孔結(jié)構(gòu)，而非曲折迂回的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形式，能防止夾雜顆粒在過濾孔板中集聚和堵塞過濾孔，實現(xiàn)鎂熔體的連續(xù)過濾；同時過濾孔板價格低廉，不易損壞，維護(hù)方便。
②過濾前，采用吹入氣體精煉，靜置精煉，攪拌精煉中的一種或兩種或三種方法預(yù)處理鎂熔體。這不僅能提高鎂熔體的精煉效果，而且能去除鎂熔體中的上浮性雜質(zhì)及氣體，因此，防止了上浮性雜質(zhì)對過濾孔板內(nèi)過濾通道的堵塞。
③在過濾機構(gòu)與隔板之間設(shè)置鎂熔體沉降室。預(yù)處理后的鎂熔體從隔板上端自上而下流入沉降室，接著從沉降室底部自下而上通過過濾機構(gòu)中的過濾孔板，熔體內(nèi)部因流向變化會發(fā)生較大的變化，十分有利于鎂熔體的凈化，特別利于沉降性雜質(zhì)的下沉，提高鎂熔體的精煉效果。
④使鎂熔體以極低的流速自下而上通過過濾孔板，以增大過濾效果并實現(xiàn)過濾孔板的自凈化。根據(jù)計算，當(dāng)預(yù)處理后的鎂熔體以大于0而小于0.1米/秒的流速自下而上通過過濾機構(gòu)中的過濾孔板時，其中大于過濾孔板孔徑與部分小于過濾孔板孔徑的非上浮性雜質(zhì)被阻擋截留在過濾孔板的迎流面上并能沉降。使用向后繼處理室端傾斜放置而非水平或垂直放置的過濾孔板，能促使鎂熔體中的非上浮性雜質(zhì)顆粒在過濾孔板上團(tuán)聚增大，當(dāng)團(tuán)聚增大后的雜質(zhì)顆粒重量或尺寸達(dá)到一定程度時，在自身重力作用下從過濾孔板上脫落，實現(xiàn)過濾孔板介質(zhì)的自凈化。
綜上所述，本發(fā)明充分利用過濾孔板結(jié)構(gòu)的單層性及過濾裝置的特殊性，并使用復(fù)合精煉方法處理鎂熔體，最大限度的防止了鎂熔體中雜質(zhì)顆粒對過濾介質(zhì)的堵塞，實現(xiàn)鎂熔體的連續(xù)順暢過濾，并能高質(zhì)量的凈化鎂熔體，經(jīng)過這種過濾精煉方法處理后的鎂熔體要優(yōu)于使用純氧化鎂泡沫陶瓷過濾器過濾效果。


圖1為本發(fā)明提供的一種鎂熔體的過濾裝置的主剖視2為圖1中過濾孔板結(jié)構(gòu)主剖視1中1.坩堝 2.前處理室 3.隔板 4.沉降室 5.支撐架 6.過濾孔板 7.后繼處理室 8.出口端
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實施例1AZ91D鎂合金熔體的過濾方法及其過濾裝置。其過濾方法按以下順序步驟進(jìn)行(1)將預(yù)熱干燥后的AZ91D鎂合金回爐料置于坩堝前處理室內(nèi)加熱熔化，并升溫至720℃；(2)用純度為99.99％的惰性氣體通入鎂熔體內(nèi)預(yù)處理鎂熔體30min；(3)使吹氣體精煉后的鎂熔體以低于0.01米/秒的流速自下而上通過密封固定在坩堝內(nèi)的過濾機構(gòu)。
該過濾裝置包括坩堝，固定在坩堝內(nèi)的隔板，由該隔板與坩堝構(gòu)成的前處理室，在隔板與鎂熔體出口端之間的坩堝內(nèi)，設(shè)置有密封固定在坩堝內(nèi)的過濾機構(gòu)；由該過濾機構(gòu)與隔板構(gòu)成鎂熔體的沉降室，由該過濾機構(gòu)與坩堝內(nèi)鎂熔體的出口端構(gòu)成過濾后鎂熔體的后繼處理室。其中過濾機構(gòu)包括過濾孔板及其支撐架；支撐臺的前后兩端和底部分別密封固定在坩堝前后內(nèi)壁和底部上，并在與隔板相鄰的支撐架底部以及過濾孔板所對的支撐架上均有熔體流過通道；該過濾孔板向后繼處理室端傾斜并與坩堝的上平面的夾角為45°密封擱置在有熔體流過通道的支撐臺上，并分布有孔徑均為4mm的通孔。
實施例2AZ31B鎂合金熔體的過濾方法及其過濾裝置，其過濾方法按以下順序步驟進(jìn)行(1)將預(yù)熱干燥后的AZ31B鎂合金置于坩堝前處理室內(nèi)加熱熔化，并升溫至750℃；(2)先用純度為99.9％的惰性氣體通入鎂熔體內(nèi)，再用靜置精煉方法預(yù)處理鎂熔體；(3)使經(jīng)過上述處理后的鎂熔體以大于0.09米/秒的流速自下而上通過密封固定在坩堝內(nèi)的過濾機構(gòu)。
該過濾裝置包括坩堝，固定在坩堝內(nèi)的隔板，該隔板與坩堝構(gòu)成的前處理室，在隔板與鎂熔體出口端之間的坩堝內(nèi)，設(shè)置有密封固定在坩堝內(nèi)的過濾機構(gòu)，由該過濾機構(gòu)與隔板構(gòu)成鎂合體的沉降室，由該過濾機構(gòu)與坩堝內(nèi)鎂熔體的出口端構(gòu)成過濾后鎂熔體的后繼處理室。其中過濾機構(gòu)包括過濾孔板及其支撐架；支撐臺的前后兩端和底部分別密封固定在坩堝前后內(nèi)壁和底部上，并在與隔板相鄰的支撐架底部以及過濾孔板所對的支撐架上均有熔體流過通道；該過濾孔板向后繼處理室端傾斜并與坩堝的上表面的夾角為75°密封擱置在有熔體流過通道的支撐臺上，并分布有孔徑均為2mm的通孔。
實施例3AZ81鎂合金熔體過濾方法及其過濾裝置，其過濾方法按以下順序步驟進(jìn)行
(1)將預(yù)熱干燥后的AZ81鎂合金置于坩堝前處理室內(nèi)加熱熔化，并升溫至710℃；(2)先用邊吹氣體邊攪拌精煉預(yù)處理鎂熔體，所用惰性氣體純度為99.99％。
(3)使經(jīng)過上述處理后的鎂熔體以0.05米/秒左右的流速自下而上通過密封固定在坩堝內(nèi)的過濾機構(gòu)。
該過濾裝置包括坩堝，固定在坩堝內(nèi)的隔板，該隔板與坩堝構(gòu)成的前處理室，在隔板與鎂熔體出口端之間的坩堝內(nèi)，設(shè)置有密封固定在坩堝內(nèi)的過濾機構(gòu)，由該過濾機構(gòu)與隔板構(gòu)成鎂熔體的沉降室，由該過濾機構(gòu)與坩堝內(nèi)鎂熔體的出口端構(gòu)成過濾后鎂熔體的后繼處理室。其中過濾機構(gòu)包括過濾孔板及其支撐架；支撐臺的前后兩端和底部分別密封固定在坩堝前后內(nèi)壁和底部上，并在與隔板相鄰的支撐架底部以及過濾孔板所對的支撐架上均有熔體流過通道；該過濾孔板向后繼處理室端傾斜并與坩堝的上表面的夾角為10°密封擱置在有熔體流過通道的支撐臺上，并分布有孔徑均為0.5mm的通孔。
實施例4AM60B鎂合金熔體過濾方法及其過濾裝置，其過濾方法按以下順序步驟進(jìn)行(1)將預(yù)熱干燥后的AM60B鎂合金置于坩堝前處理室內(nèi)加熱熔化，并升溫至735℃；(2)先用邊吹氣體邊攪拌精煉預(yù)處理鎂熔體，所用惰性氣體純度為99.999％，接著用靜置精煉方法預(yù)處理鎂熔體；(3)使經(jīng)過上述處理后的鎂熔體以0.05米/秒左右的流速自下而上通過密封固定在坩堝內(nèi)的過濾機構(gòu)。
該過濾裝置包括坩堝，固定在坩堝內(nèi)的隔板，該隔板與坩堝構(gòu)成的前處理室，在隔板與鎂熔體出口端之間的坩堝內(nèi)，設(shè)置有密封固定在坩堝內(nèi)的過濾機構(gòu)，由該過濾機構(gòu)與隔板構(gòu)成鎂熔體的沉降室，由該過濾機構(gòu)與坩堝內(nèi)鎂熔體的出口端構(gòu)成過濾后鎂熔體的后繼處理室。其中過濾機構(gòu)包括過濾孔板及其支撐架；支撐臺的前后兩端和底部分別密封固定在坩堝前后內(nèi)壁和底部上，并在與隔板相鄰的支撐架底部以及過濾孔板所對的支撐架上均有熔體流過通道；該過濾孔板向后繼處理室端傾斜并與坩堝的上表面的夾角為10°密封擱置在有熔體流過通道的支撐臺上，并分布有孔徑均為0.5mm的通孔。
權(quán)利要求
1.一種鎂熔體的過濾方法，其特征在于該方法按以下順序步驟進(jìn)行(1)將預(yù)熱干燥后的鎂或其合金放入坩堝內(nèi)的前處理室內(nèi)加熱熔化，并升溫至700～750℃；(2)用吹氣體精煉、靜置精煉、攪拌精煉中的一種或兩種或三種方法預(yù)處理鎂熔體；(3)預(yù)處理完成后，使鎂熔體以大于0而小于0.1米/秒的流速自下而上通過密封固定在坩堝內(nèi)的過濾機構(gòu)。
2.一種實施權(quán)利要求1所述的鎂熔體的過濾裝置，包括坩堝，固定在坩堝內(nèi)的隔板，由該隔板與坩堝構(gòu)成的前處理室；其特征是在隔板與鎂熔體出口端之間的坩堝內(nèi)，密封固定有過濾機構(gòu)，該過濾機構(gòu)與隔板之間構(gòu)成鎂熔體的沉降室，并與鎂熔體的出口端構(gòu)成過濾后鎂熔體的后繼處理室；該過濾機構(gòu)包括過濾孔板及其支撐架，支撐架的前后兩端和底部分別密封固定在坩堝前后內(nèi)壁和底部上，該過濾孔板向后繼處理室底部傾斜并與坩堝上平面的夾角大于0°而小于90°密封擱置在支撐架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂熔體的過濾裝置，其特征是與隔板相鄰的支撐架底部以及過濾孔板所對的支撐架上均有熔體流過通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂熔體過濾裝置，其特征在于過濾孔板上分布有孔徑為0.1～5mm的通孔。
全文摘要
一種鎂熔體的過濾方法及其裝置，裝置包括坩堝，固定在坩堝內(nèi)的隔板，由該隔板與坩堝構(gòu)成的前處理室；其特征是在隔板與鎂熔體出口端之間的坩堝內(nèi)，密封固定有過濾機構(gòu)，該過濾機構(gòu)與隔板之間構(gòu)成鎂熔體的沉降室，并與鎂熔體出口端構(gòu)成過濾后鎂熔體的后繼處理室；該過濾機構(gòu)包括過濾孔板及其支撐架，支撐架的前后兩端和底部分別密封固定在坩堝前后內(nèi)壁和底部上，該過濾孔板向后繼處理室端傾斜并與坩堝上平面的夾角大于0°而小于90°密封擱置在支撐臺上。從前處理室出來的鎂熔體以低速自下而上通過密封固定在坩堝內(nèi)的過濾機構(gòu)，實現(xiàn)鎂熔體的凈化。過濾孔板在使用時能自凈化，解決了目前鎂熔體過濾中，常易發(fā)生堵塞的問題，極大的提高勞動生產(chǎn)率。
文檔編號B01D29/05GK101037727SQ20061009529
公開日2007年9月19日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者龍思遠(yuǎn), 孫繼云 申請人:重慶碩龍科技有限公司