一种镁合金锭坯潜流式过滤纯净化模铸装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于金属锭坯制备领域的一种镁合金锭坯的潜流式过滤纯净化模铸装置。该装置由熔炼系统、输液系统和锭模系统三部分顺次连通组成；本实用新型专利技术通过简化过滤器构造，使得MgO陶瓷颗粒用量可以根据熔体体积进行调整，有效避免过滤器边缘漏渣问题；同时利用熔炼炉与锭模之间的高落差，以及对锭模中惰性气体压力的精确控制，实现熔体以潜流形式自下而上平稳的穿过陶瓷颗粒层，从而有效避免通常熔体转注存在的紊流和卷气情况。

A pure purifying mould casting device for magnesium alloy billet under subsurface flow filtration

The utility model belongs to a subsurface flow filtration pure purifying casting device for magnesium alloy billets in the field of metal ingot blank preparation. The device is composed of three parts of melting system, infusion system and ingot mold system. By simplifying the filter structure, the utility model can adjust the amount of MgO ceramic particles according to the melt volume, effectively avoid the problem of slag leakage at the edge of the filter, and use the high drop between the melting furnace and the ingot mold and the pair. The accurate control of the inert gas pressure in the ingot mold realizes the melt through the ceramic particle layer smoothly from bottom to top, thus effectively avoiding the turbulence and air volume in the usual melt transfer.

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金锭坯潜流式过滤纯净化模铸装置
本技术属于金属锭坯制备领域，特别涉及一种镁合金锭坯潜流式过滤纯净化模铸装置。
技术介绍
镁合金产品分为铸造镁合金和变形镁合金两大类，变形镁合金是锭坯经锻造、挤压、轧制等塑性变形方法制备的锻件、挤压材、板材和带材。与铸造镁合金相比，变形镁合金通常具有更加优异的力学性能，可以用作承力结构件。变形镁合金锭坯常用的制造方法为半连续铸造和模铸，半连续铸造的生产效率高，凝固组织细小，对于合金化程度低且热裂倾向小的变形镁合金锭坯，通常采用半连续铸造。对于合金化程度高、热裂倾向大、凝固收缩大的变形镁合金锭坯，如高稀土含量镁合金，通常采用模铸。变形镁合金产品的质量在很大程度上取决于铸锭的纯净度，这与熔体净化效果密切相关。镁合金熔体的化学性质活泼，极易与空气中的氧气和氮气反应，生成氧化物和氮化物夹杂；同时，镁合金工业化熔炼通常使用熔剂进行熔体保护和精炼，因而会引入液态熔剂夹杂；另外，镁合金熔体的吸气严重，如果除气不充分，则在凝固后容易出现气孔和疏松等缺陷。这些缺陷会破坏镁合金材料的连续性，严重恶化力学性能和耐蚀性，是导致变形镁合金产品不合格的首要因素。为了获得高品质铸锭，工业化生产中需要对熔体进行纯净化处理，通常包括：熔剂精炼净化、除气净化、过滤净化和真空净化。(1)熔剂精炼净化的原理：熔剂接触熔体后立即形成液体，在熔体表面铺开，在搅拌的作用下，熔剂液滴与熔体中的夹杂颗粒发生碰撞，在碰撞过程中熔剂充分润湿夹杂颗粒，使夹杂物团聚形成较大颗粒，经过一定时间的静置后沉淀到坩埚底部，从而实现夹杂与熔体分离。(2)除气净化的原理是：镁合金熔体中要去除的气体主要是氢气，氢气主要来源于熔剂中的水分和金属表面吸附的潮气。惰性气体(通常为氩气)气泡进入熔体后，由于气泡中氢的分压为零，借助镁液与气泡中氢分压差，氢便会不断扩散进入气泡，浮出液面被去除，气泡表面吸附的夹杂物也随之上浮而排除。其中，旋转吹气法的净化效果优异，利用吹气头的快速旋转作用在熔体深处形成快速运动的气液涡流，使通入熔体的气体被破碎成均匀分布的细小气泡群，从而显著提高除气和浮游精炼的效果。吹气净化的效果一方面取决于惰性气体的性质和纯度，更主要的取决于气泡的大小和气泡在熔体中的分散程度。如果气泡直径越小，分布越均匀弥散，则气泡比表面积越大，熔体中的氢扩散进气泡的路程越短，气泡上浮越慢，除气率越高。(3)过滤净化常用的过滤体为泡沫陶瓷片和陶瓷颗粒堆积层，其净化机理为：过滤体内部存在曲折迂回的孔道，可增加接触表面积，有利于对夹杂物的捕获。固态夹杂物颗粒被阻挡在各个孔洞处或沉淀于内部一些角落而去除，另外，陶瓷表面还可以吸附固态微细夹杂和液体熔剂夹杂。所以，过滤净化法不但可以滤掉合金熔体中小至10～20μm的微细夹杂物颗粒，而且能滤掉用一般过滤介质难以滤除的液态熔剂夹杂。陶瓷材料通常选择MgO，这是因为MgO陶瓷可以在高温镁合金熔体中长时间浸泡而不与镁发生反应，同时能充分润湿熔体中的氧化物夹杂和液态熔剂液滴，从而能同时吸附这两种夹杂物，实现熔体净化目的。过滤净化效果与过滤体的孔隙率和过滤层厚度密切相关。(4)真空净化的原理与吹气净化类似，在熔体液面上方制造真空(减压)环境，熔体的吸气倾向趋于零，而压差的存在使得氢从熔体中析出的倾向很强烈，形成的氢气泡在上浮过程中也能带走一部分非金属夹杂，使熔体进一步得到净化。对高稀土含量、热裂倾向大、凝固收缩大或(超)大截面的变形镁合金锭坯，模铸纯净化的难点在于同时去除细小的固态夹杂和液态熔剂夹杂。模铸技术常用的过滤净化方法是专利技术专利ZL200910077936.3所记载的过滤方法，即将过滤器安装在熔体输送泵的入口或出口处，其中，过滤器为多层结构，包含不锈钢网、不锈钢屑和MgO陶瓷过滤体。受限于输送泵入口或出口的尺寸，过滤器的体积有限，面对上百公斤熔体的过滤要求，过滤陶瓷对夹杂物的容纳能力有限，过滤效果逐渐衰退；同时，在高温熔体的不断冲击下，过滤器边缘与管道之间的密封性会变差，容易造成漏渣。另一方面，通常的模铸技术利用转液泵、漏斗、分流盘等将熔体从熔炼炉浇注到锭模中，熔体容易接触空气发生氧化，需要在漏斗和分流盘处设置气体保护，不仅增加了成本和操作难度，而且无法彻底避免氧化，同时，由于存在高落差，难以形成稳定的静态液面，容易产生紊流和卷气。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术针的目的是提供一种镁合金锭坯潜流式过滤纯净化模铸装置，其特征在于，所述装置由顺次连通的熔炼系统1、输液系统2和锭模系统3组成；所述熔炼系统1为熔炼坩埚4置于熔炼炉5中，在熔炼坩埚4的中下部设置出液管6，其中出液管6通过阀门7与输液系统2连接；所述输液系统2为输液管8外部设有加热丝9和保温套10，排液阀门11设置在输液管8底部；其中输液管8末端为圆锥状，输液系统2通过输液管8与锭模系统3连通；所述锭模系统3为锭模12的底板中心存在通孔，带柄堵头14置于锭模12底板通孔中，堵头罩盖16倒扣在带柄堵头14上方并且底边焊接于锭模12的底板上，MgO陶瓷颗粒过滤层13位于堵头罩盖16上方、锭模12底部，隔板17位于MgO陶瓷颗粒过滤层13上方，陶瓷颗粒加热炉15设置在MgO陶瓷颗粒过滤层13外部，保温层18设置在锭模12外部，密封盖19固定于锭模12上口，带控制阀的真空泵管20、气压传感器21、带控制阀的保护气体管22和液面高度传感器23设置在密封盖19上；其中堵头罩盖16和隔板17上存在通孔。所述锭模12的底板中心孔，孔的上下均为喇叭口，上方喇叭口与带柄堵头14的圆锥面紧密配合，下方喇叭口与输液管8的末端紧密配合。所述圆锥状堵头罩盖16和带柄堵头14的旋转对称轴在一条直线上。所述堵头罩盖16和隔板17上存在的通孔直径为5～15mm。所述MgO陶瓷颗粒过滤层13中的陶瓷颗粒粒径范围为5～15mm，优选为平均粒径为5mm的颗粒与平均粒径为10mm的颗粒搭配使用。本技术的有益效果为：(1)本技术简化了过滤器的制造，便于根据熔体体积对MgO陶瓷颗粒用量进行调整，同时能有效避免过滤器边缘漏渣问题；(2)本技术利用熔炼炉与锭模之间的高落差，以及对锭模中惰性气体压力的精确控制，能够实现熔体以潜流形式自下而上平稳的穿过陶瓷颗粒层，不仅能有效避免熔体转移时氧化的发生，而且有利于形成稳定的静态液面，从而有效避免通常熔体转注存在的紊流和卷气情况。附图说明图1为一种镁合金锭坯潜流式过滤纯净化模铸装置的整体构造图，图中各标号具体含义如下：1-熔炼系统，2-输液系统，3-锭模系统；图2为熔炼系统1的构造图，图中各标号具体含义如下：4-熔炼坩埚，5-熔炼炉，6-出液管，7-阀门；图3为输液系统2的构造图，图中各标号具体含义如下：8-输液管，9-加热丝，10-保温套，11-排液阀门；图4为锭模系统3的构造图，图中各标号具体含义如下：12-锭模，13-MgO陶瓷颗粒过滤层，14-带柄堵头，15-陶瓷颗粒加热炉，16-堵头罩盖，17-隔板，18-保温层，19-密封盖，20-带控制阀的真空泵管，21-气压传感器，22-带控制阀的保护气体管，23-液面高度传感器；图5为锭模系统3和输液系统2之间相互连通时的局部放大图。具体实施方式本技术提供了一种镁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金锭坯潜流式过滤纯净化模铸装置，其特征在于，所述装置由顺次连通的熔炼系统(1)、输液系统(2)和锭模系统(3)组成；所述熔炼系统(1)为熔炼坩埚(4)置于熔炼炉(5)中，在熔炼坩埚(4)的中下部设置出液管(6)，其中出液管(6)通过阀门(7)与输液系统(2)连接；所述输液系统(2)为输液管(8)外部设有加热丝(9)和保温套(10)，排液阀门(11)设置在输液管(8)底部，其中输液管(8)末端为圆锥状，输液系统(2)通过输液管(8)与锭模系统(3)连通；所述锭模系统(3)为锭模(12)的底板中心存在通孔，带柄堵头(14)置于锭模(12)底板通孔中，堵头罩盖(16)倒扣在带柄堵头(14)上方并且底边焊接于锭模(12)的底板上，MgO陶瓷颗粒过滤层(13)位于堵头罩盖(16)上方、锭模(12)底部，隔板(17)位于MgO陶瓷颗粒过滤层(13)上方，陶瓷颗粒加热炉(15)设置在MgO陶瓷颗粒过滤层(13)外部，保温层(18)设置在锭模(12)外部，密封盖(19)固定于锭模(12)上口，带控制阀的真空泵管(20)、气压传感器(21)、带控制阀的保护气体管(22)和液面高度传感器(23)设置在密封盖(19)上；其中堵头罩盖(16)和隔板(17)上存在通孔。...

【技术特征摘要】
1.一种镁合金锭坯潜流式过滤纯净化模铸装置，其特征在于，所述装置由顺次连通的熔炼系统(1)、输液系统(2)和锭模系统(3)组成；所述熔炼系统(1)为熔炼坩埚(4)置于熔炼炉(5)中，在熔炼坩埚(4)的中下部设置出液管(6)，其中出液管(6)通过阀门(7)与输液系统(2)连接；所述输液系统(2)为输液管(8)外部设有加热丝(9)和保温套(10)，排液阀门(11)设置在输液管(8)底部，其中输液管(8)末端为圆锥状，输液系统(2)通过输液管(8)与锭模系统(3)连通；所述锭模系统(3)为锭模(12)的底板中心存在通孔，带柄堵头(14)置于锭模(12)底板通孔中，堵头罩盖(16)倒扣在带柄堵头(14)上方并且底边焊接于锭模(12)的底板上，MgO陶瓷颗粒过滤层(13)位于堵头罩盖(16)上方、锭模(12)底部，隔板(17)位于MgO陶瓷颗粒过滤层(13)上方，陶瓷颗粒加热炉(15)设置在MgO陶瓷颗粒过滤层(13)外部，保温层(18)设置在锭模(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：石国梁，张奎，李兴刚，李永军，马鸣龙，袁家伟，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：新型
国别省市：北京,11