專利名稱：一種輕金屬及其合金熔體的凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種輕金屬及其合金熔體的凈化處理方法，特別是一種鎂、鋁合金熔體的連續(xù)凈化處理方法，屬于冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熔體凈化處理對于任何輕金屬及其合金加工過程是一個必不可少的環(huán)節(jié)，凈化處理的好壞直接影響到是否得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。當(dāng)前輕金屬及其合金熔體凈化處理主要是依據(jù)氣泡浮游理論發(fā)展的各種方法，它是通過向輕金屬及其合金熔體吹入凈化氣體，形成氣泡，對于熔體中氫氣的去除，是通過熔體和氣泡之間的分壓差，使熔體中的氫氣不斷的向氣泡中擴(kuò)散并隨氣泡上浮到熔體表面而脫除；而對于熔體中的非金屬夾雜物的去除，則是通過氣泡上浮過程中與夾雜物相接觸，它對夾雜物的潤濕性比熔體要大，從而吸附夾雜物上浮帶入表面渣層進(jìn)行脫除。目前的氣泡浮選法大多是20世紀(jì)70、80年代發(fā)展起來的，根據(jù)通入氣體方式的不同，氣泡浮選法可以分為單管法、多孔吹入法、固定噴頭法和旋轉(zhuǎn)噴吹法。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，上海交通大學(xué)開發(fā)出“鋁合金熔體凈化法”參見專利申請?zhí)?510026593. X，該凈化裝置上部使用旋轉(zhuǎn)噴吹的方法將凈化氣體吹入鋁熔體中，同時裝置的底部安裝透氣磚將凈化氣體吹入熔體。上海機(jī)電學(xué)院開發(fā)出“一種頂角復(fù)吹式鋁熔體除氣方法和裝置”參見專利申請?zhí)?910044935. 9，該凈化裝置將凈化氣體從旋轉(zhuǎn)裝置吹入到鋁熔體，同時凈化氣體還從凈化裝置的周邊進(jìn)氣孔吹入鋁熔體。上海交通大學(xué)開發(fā)出“鎂熔體凈化裝置”參見專利申請?zhí)?910048993. 9，該凈化裝置采用旋轉(zhuǎn)吹氣法對鎂熔體進(jìn)行凈化處理。山西聞喜銀光鎂業(yè)有限公司開發(fā)出“鎂合金大型熔煉系統(tǒng)”參見專利申請?zhí)?701065235. 6，該凈化裝置采用采用單管對鎂熔體進(jìn)行吹氣凈化處理。這些技術(shù)相對于傳統(tǒng)的凈化方法具有一定的優(yōu)勢，但是它們還存在一定的局限，主要表現(xiàn)在這些凈化裝置大多體積很大，大多為方形，對熔體進(jìn)行凈化處理時，凈化裝置的中心區(qū)域含氣量較高，而周邊和邊角區(qū)含氣量很少或者根本沒有凈化氣體，這樣凈化裝置周邊和邊角區(qū)域的熔體不能與足夠數(shù)量的氣泡相接觸，導(dǎo)致這些區(qū)域的凈化效果較差。另外這些凈化裝置的熔體大多是從裝置的底部或者中部流入，而氣泡上浮過程中與熔體接觸不夠充分，要達(dá)到較好的效果，凈化處理的時間很長，凈化氣體的用量會很大。有些方法在旋轉(zhuǎn)噴吹的基礎(chǔ)上，從底部或者周邊吹入凈化氣體，雖然能在一定程度上改善氣泡的分布情況，但也會導(dǎo)致凈化裝置結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，凈化氣體用量大，成本上升。還有采用單管的方式吹入氣體，氣泡尺寸較大，上浮速度會比較快，導(dǎo)致凈化效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供一種輕金屬及其合金熔體的連續(xù)高效凈化處理的方法，低成本、高效率、大幅度提高輕金屬及其合金熔體的純凈度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明通過氣體凈化室結(jié)構(gòu)的設(shè)計，消除凈化室內(nèi)死角，確保氣泡能充滿凈化室內(nèi)的任空間；以與凈化氣泡流相反的方向，引導(dǎo)熔體流至上而下地通過凈化室；最終確保逆向運動的氣泡流與熔體流充分接觸，達(dá)到連續(xù)高效凈化過流熔體的效果。輕金屬及其合金熔體經(jīng)過凈化室上部的流槽流入氣體凈化室，熔體流自上而下的運動，同時凈化室吹入凈化氣體，形成氣泡，氣泡流自下而上與熔體流成逆向運動，凈化處理后，熔體由氣體凈化室的底部出口流向后續(xù)工藝。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)勢，其區(qū)別與優(yōu)點在于
(I)氣體凈化室結(jié)構(gòu)合理的設(shè)計。常規(guī)的凈化處理所使用的凈化裝置凈化室尺寸一般較大，而且多為方形，凈化處理時，有些區(qū)域(如邊角區(qū))凈化氣體的量很少或者根本沒有，這些區(qū)域的熔體凈化的效果很不理想。為了使這些區(qū)域得到凈化，常常采用增大旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的速度或者增加凈化氣體的流速的方法，但這會引起熔體表面的波動，導(dǎo)致熔體吸氫和氧化夾雜數(shù)量的增加；或者采用延長凈化時間的方法，但這會增大用氣量，使凈化成本上升。 此外采用底部或者中間增加吹氣裝置進(jìn)行吹氣的方法，雖然能一定程度上提高這些區(qū)域凈化效果，但是凈化裝置的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，而且還會加大凈化氣體的用量。本發(fā)明將氣體凈化室結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計，從根本上消除了不能夠凈化的死角區(qū)域，確保氣泡能充滿凈化室內(nèi)的任空間，結(jié)構(gòu)簡單，能夠在較低轉(zhuǎn)速或較少凈化氣體用量下，達(dá)到很好的凈化效果，凈化成本低。(2)熔體流與氣泡流逆向運動。這種運動方式下，熔體與氣泡碰撞的幾率大大提高，增大了熔體與凈化氣體的接觸表面，氣泡上升過程中受到熔體的阻力作用，從而延長它們在熔體中停留的時間，使更多的氣體和雜質(zhì)被氣泡捕捉，上浮到熔體表面得以去除，從而提高了凈化效率。同等的熔體流速條件下，要達(dá)到相同的凈化效果，所消耗的凈化氣體用量更低，成本更低。(3)合理的熔體流量。由于氣體凈化室體積相對較小，單位時間進(jìn)入氣體凈化室內(nèi)的熔體不多，局部降低了熔體的流量，同等的凈化條件下(如進(jìn)氣量、旋轉(zhuǎn)速度等)，等到的氣泡更細(xì)小，從而提高凈化效率。綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有顯著的優(yōu)點，更大的優(yōu)勢，對于輕金屬及其合金熔體的凈化具有重要的技術(shù)意義和經(jīng)濟(jì)意義，應(yīng)用前景廣闊，特別值得推廣應(yīng)用。


圖I、圖2為本發(fā)明工作原理示意圖。其中，圖I為采用旋轉(zhuǎn)噴吹吹入凈化氣體方式，圖2為采用底部透氣磚吹入凈化氣體方式。
具體實施例方式結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下實施例
這些實施例是用于說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限制，在本發(fā)明的構(gòu)思前提下對本發(fā)明方法的簡單改進(jìn)，都屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。實施例I :
如圖I所示，將鋁熔體由上部的流槽流入到凈化室內(nèi)，鋁熔體溫度為750°C，液面高度為500 mm,每小時處理鋁熔體700 kg，鋁熔體從上而下運動，凈化氣體(99. 99%的干燥氮氣)，從旋轉(zhuǎn)噴頭吹入凈化裝置中，旋轉(zhuǎn)噴吹轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，氣體流量為0. 2m3/h，氣體壓力位0. IMPa,凈化氣體在旋轉(zhuǎn)噴吹的作用下，得到細(xì)小的氣泡，從下而上運動，與鋁熔體充分接觸，吸收鋁熔體中的氫氣和夾雜，氣泡上浮到液面而將它們?nèi)コ艋蟮匿X熔體經(jīng)下方的出口流向下一道工序。其實施結(jié)果如下在熔體入口處鋁熔體的含氫量為0. 35ml/100gAl,在出口處鋁熔體含氫量為0. 05 ml/100gAl，除氫率達(dá)85%左右，金屬氣耗比為0. 251/ kg。實施例2:
如圖2所示，將鎂熔體由上部的流槽流入到凈化室內(nèi)，鎂熔體溫度為710°C，液面高度為500 mm，每小時處理鎂熔體700 kg，鎂熔體從上而下運動，凈化氣體(干燥純氬氣)，從底部透氣磚吹入凈化裝置中，氣體流量為0. 22m3/h,氣體壓力位0. IMPa,氣泡從下而上運動，與鎂熔體充分接觸，吸收鎂熔體中的氫氣和夾雜，氣泡上浮到液面而將它們?nèi)コ艋蟮逆V 熔體經(jīng)下方的出口流向下一道工序。其實施結(jié)果如下在熔體入口處鎂熔體的含氫量為0. 43ml/100gMg,在出口處鎂熔體含氫量為0. 13ml/100gMg，除氫率達(dá)75%左右，金屬氣耗比為0. 29L/ kg。
權(quán)利要求
1.一種輕金屬及其合金的熔體連續(xù)凈化方法，其特征在于，通過氣體凈化室結(jié)構(gòu)的設(shè)計，消除凈化室內(nèi)死角，確保氣泡能充滿凈化室內(nèi)的任空間；以與凈化氣泡流相反的方向，引導(dǎo)熔體流至上而下地通過凈化室；最終確保逆向運動的氣泡流與熔體流充分接觸，達(dá)到連續(xù)高效凈化過流熔體的效果。
全文摘要
一種輕金屬及其合金熔體的凈化方法，屬于冶金領(lǐng)域。本發(fā)明通過氣體凈化室結(jié)構(gòu)的設(shè)計，實現(xiàn)1、消除凈化室內(nèi)死角，確保氣泡能充滿凈化室內(nèi)的任空間；2、以與凈化氣泡流相反的方向，引導(dǎo)熔體流至上而下地通過凈化室；最終確保逆向運動的氣泡流與熔體流充分接觸，達(dá)到連續(xù)高效凈化過流熔體的效果。
文檔編號C22B9/05GK102719680SQ20121020728
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者范超, 龍思遠(yuǎn) 申請人:重慶碩龍科技有限公司