本发明公开了一种镁合金熔体连续供液净化装置及净化工艺，包括熔化炉、保温静置炉以及熔体转移装置；熔化炉本体的内腔分隔成熔体熔化腔和熔体转移腔；熔体熔化腔内设有离心过滤器；保温静置炉本体的内腔分隔成分离腔和保温静置腔；分离腔内设有Ar气体输入装置；第一连接口中设有第一过滤器；第二连接口中设有第二过滤器。本发明的熔化、净化处在全封闭的炉内进行，采用无溶剂方法，杜绝腐蚀源进入熔体，能够有效地去除镁合金熔体的夹杂、薄膜或颗粒及有害气体，提升镁合金熔体的纯净度；它具有流程控制短、操作简单的特点，保障保温静置炉在铸造以及铸轧的连续供液，改善铸轧以及铸造压延加工熔体净化品质，提高生产效率，降低生产成本。
1.一种镁合金熔体连续供液净化装置，其特征在于，包括熔化炉、保温静置炉，以及设于熔化炉和保温静置炉之间的熔体转移装置；
所述熔化炉包括具有封闭的内腔的熔化炉本体和竖直设置在熔化炉本体的内腔中的第一隔板；所述第一隔板将熔化炉本体的内腔分隔成熔体熔化腔和熔体转移腔，所述第一隔板上设有连通熔体熔化腔和熔体转移腔的第一连接口；所述熔体熔化腔内还设有离心过滤器；所述熔体转移腔的底壁高于所述熔体熔化腔的底壁；
所述保温静置炉包括具有封闭的内腔的保温静置炉本体和竖直设置在保温静置炉本体的内腔中的第二隔板；所述第二隔板将保温静置炉本体的内腔分隔成分离腔和保温静置腔，所述第二隔板上设有连通分离腔和保温静置腔的第二连接口；所述分离腔内还设有惰性气体输入装置；所述惰性气体为Ar气，所述Ar气输入装置包括竖直设置在分离腔内的空心转轴以及安装在空心转轴底部的叶轮式旋转射流喷嘴；
所述熔体转移装置的进液口设于熔体转移腔内，其出液口设于分离腔内，所述熔体转移装置用于将熔体转移腔内的熔体输送至分离腔内。
2.根据权利要求1所述的镁合金熔体连续供液净化装置，其特征在于，所述第一隔板的第一连接口中嵌设有第一过滤器，所述第一过滤器为第一氧化镁陶瓷过滤器，所述第一氧化镁陶瓷过滤器采用夹层结构，具体为在两层第一过滤网之间增加一层第一氧化镁陶瓷球层作为中间层，第一过滤网的孔径为5-20PPI；
所述第二隔板的第二连接口中嵌设有第二过滤器，所述第二过滤器为第二氧化镁陶瓷过滤器，所述第二氧化镁陶瓷过滤器采用夹层结构，具体为在两层第二过滤网之间增加一层第二氧化镁陶瓷球层作为中间层，第二过滤网的孔径为30-50PPI。
3.根据权利要求2所述的镁合金熔体连续供液净化装置，其特征在于，所述熔体熔化腔内还设有竖直设置的浮渣挡板，所述浮渣挡板位于离心过滤器与第一隔板之间的位置，所述浮渣挡板的下部设有通道。
4.根据权利要求3所述的镁合金熔体连续供液净化装置，其特征在于，所述熔化炉本体包括熔化炉炉体、嵌设于熔化炉炉体内的熔化坩埚和用于封盖熔化坩埚的熔化坩埚盖板；
所述第一隔板设于所述熔化坩埚的内腔中，所述第一隔板将所述将熔化坩埚的内腔分隔成所述熔体熔化腔和所述熔体转移腔。
5.根据权利要求4所述的镁合金熔体连续供液净化装置，其特征在于，所述熔化坩埚盖板上对应离心过滤器的位置还设有能够封闭的物料投放口；所述熔化坩埚盖板上设有用于封盖物料投放口的投料口盖板和翻转气缸，该投料口盖板的一端与熔化坩埚盖板铰接，其另一端连接翻转气缸的输出轴。
6.根据权利要求5所述的镁合金熔体连续供液净化装置，其特征在于，所述离心过滤器包括立式齿轮减速机、固定座、安装法兰、联轴器、离心转轴和料笼；所述立式齿轮减速机通过固定座固定安装在安装法兰上，所述安装法兰固定安装在熔化坩埚盖板上；所述立式齿轮减速机的输出轴通过所述联轴器与所述离心转轴的顶部固定连接，所述离心转轴的下部伸入所述料笼并与料笼的底板固定连接；所述料笼由料笼直筒和料笼底板连接而成；料笼直筒的侧壁上沿圆周方向开设有若干个孔径为5-10cm的通孔，料笼底板上设有若干个过滤孔。
7.根据权利要求3所述的镁合金熔体连续供液净化装置，其特征在于，所述熔体转移装置为虹吸管或离心泵。
8.根据权利要求3所述的镁合金熔体连续供液净化装置，其特征在于，所述保温静置炉本体包括保温静置炉炉体、嵌设于保温静置炉炉体内的保温静置坩埚和用于封盖保温静置坩埚的保温静置坩埚盖板；所述第二隔板设于所述保温静置坩埚的内腔中，所述第二隔板将所述将保温静置坩埚的内腔分隔成所述分离腔和所述保温静置腔。
9.根据权利要求3所述的镁合金熔体连续供液净化装置，其特征在于，所述惰性气体输入装置为Ar气体输入装置；所述Ar气体输入装置包括竖直设置在分离腔内的空心转轴以及安装在空心转轴底部的叶轮式旋转射流喷嘴，所述空心转轴的进气端外接Ar气体储存装置，其出气端与叶轮式旋转射流喷嘴连通。
10.一种镁合金熔体连续供液净化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）提供一种权利要求1-9任意一项所述的镁合金熔体连续供液净化装置；
2）通过合金锭预热机将预设重量的镁合金锭预热至140-180℃；
3）先将镁合金锭中的一部分从物料投料口投送至充有保护气体的熔体熔化腔中熔化成熔体，使得离心过滤器的料笼浸入熔体内；然后将镁合金锭从物料投料口投送至离心过滤器的料笼内进行熔化，得到第一熔体；
4）在离心作用力下，第一熔体依次经过浮渣挡板的通道、第一过滤器进入熔体转液腔中，第一熔体经过浮渣挡板和第一过滤器的过滤处理后，得到第二熔体；
5）第二熔体通过熔体转移装置输送至保温静置炉的分离腔内进行沉淀，在温度为695℃-730℃的条件下，通过Ar气体输入装置充入Ar气体使得第二熔体中的镁液与非金属废渣进行分离以及清除第二熔体中的氢气，得到第三熔体；第三熔体经过第二过滤器进入保温静置腔内，在温度为700℃-720℃的条件下进行保温静置,最终得到净化干净的镁合金熔体。
一种镁合金熔体连续供液净化装置及净化工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种镁合金熔体连续供液净化装置及净化工艺，属于镁金属熔炼及压延加工技术领域。
背景技术
[0002] 镁合金具有较高的比强度、比刚度、减震性、导热性、电磁屏蔽性、易切削性和易回收性等良好的综合性能，因而成为汽车、摩托车、航天航空和电子通讯等行业的重要原材料之一。由于镁非常活泼，在镁合金加工过程中，极易与氧、氮等发生化学反应，污染镁合金熔体，进而影响镁合金产品的质量。例如，在熔化工艺中由于镁合金熔体没有与空气完全隔绝，镁极易与空气中的氧、氮和水蒸汽等发生反应，产生氧化镁和氮化物等杂质而污染镁合金熔体。镁合金熔体的净化处理技术是提高镁及镁合金内部纯洁度的关键，镁合金熔体内部夹杂、夹渣等不纯物直接影响金属材料的塑性加工性能以及最终使用性能。对于连续铸轧、铸造等工艺而言，如生产的薄板带材厚度在0.5-2.0mm之间，微小的杂质都有可能导致产品缺陷，导致成材率降低，生产成本增高。
[0003] 为了去掉氧化物夹杂，传统的工艺大量采用溶剂+精炼剂处理，以及辅助工具除渣，因此易产生溶剂夹杂，降低了生产材料的抗腐蚀性，而现有的熔体净化装置又不能完全、有效净化，并且提供连续供液。因此，如何在熔化过程中减少甚至避免镁合金熔体的污染，改善镁合金产品质量，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
发明内容
[0004] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种镁合金熔体连续供液净化装置及净化工艺，该净化装置的熔化、净化处在全封闭的炉内进行，采用无溶剂方法，杜绝腐蚀源进入熔体，能够有效地去除镁合金熔体的夹杂、薄膜或颗粒及有害气体，提升了镁合金熔体的纯净度；同时，它具有流程控制短、操作简单的特点，保障了保温静置炉在铸造以及铸轧成型工艺的连续供液，改善铸造以及压延加工熔体净化品质，提高生产效率，降低生产成本。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种镁合金熔体连续供液净化装置，其特征在于，包括熔化炉、保温静置炉，以及设于熔化炉和保温静置炉之间的熔体转移装置；
[0007] 所述熔化炉包括具有封闭的内腔的熔化炉本体和竖直设置在熔化炉本体的内腔中的第一隔板；所述第一隔板将熔化炉本体的内腔分隔成熔体熔化腔和熔体转移腔，所述第一隔板上设有连通熔体熔化腔和熔体转移腔的第一连接口；所述熔体熔化腔内还设有离心过滤器；所述熔体转移腔的底壁高于所述熔体熔化腔的底壁；
[0008] 所述保温静置炉包括具有封闭的内腔的保温静置炉本体和竖直设置在保温静置炉本体的内腔中的第二隔板；所述第二隔板将保温静置炉本体的内腔分隔成分离腔和保温静置腔，所述第二隔板上设有连通分离腔和保温静置腔的第二连接口；所述熔体熔化腔内还设有惰性气体输入装置；
[0009] 所述熔体转移装置的进液口设于熔体转移腔内，其出液口设于分离腔内，所述熔体转移装置用于将熔体转移腔内的熔体输送至分离腔内。
[0010] 作为本发明的一种优选方案：所述第一隔板的第一连接口中嵌设有第一过滤器，所述第一过滤器为第一氧化镁陶瓷过滤器，所述第一氧化镁陶瓷过滤器采用夹层结构，具体为在两层第一过滤网之间增加一层第一氧化镁陶瓷球层作为中间层，第一过滤网的孔径为5-20PPi；
[0011] 所述第二隔板的第二连接口中嵌设有第二过滤器，所述第二过滤器为第二氧化镁陶瓷过滤器，所述第二氧化镁陶瓷过滤器采用夹层结构，具体为在两层第二过滤网之间增加一层第二氧化镁陶瓷球层作为中间层，第二过滤网的孔径为30-50PPi。
[0012] 作为本发明的一种优选方案：所述熔体熔化腔内还设有竖直设置的浮渣挡板，所述浮渣挡板位于离心过滤器与第一隔板之间的位置，所述浮渣挡板的下部设有通道。
[0013] 作为本发明的一种优选方案：所述熔化炉本体包括熔化炉炉体、嵌设于熔化炉炉体内的熔化坩埚和用于封盖熔化坩埚的熔化坩埚盖板；所述第一隔板设于所述熔化坩埚的内腔中，所述第一隔板将所述将熔化坩埚的内腔分隔成所述熔体熔化腔和所述熔体转移腔。
[0014] 作为本发明的一种优选方案：所述熔化坩埚盖板上对应离心过滤器的位置还设有能够封闭的物料投放口；所述熔化坩埚盖板上设有用于封盖物料投放口的投料口盖板和翻转气缸，该投料口盖板的一端与熔化坩埚盖板铰接，其另一端连接翻转气缸的输出轴。
[0015] 作为本发明的一种优选方案：所述离心过滤器包括立式齿轮减速机、固定座、安装法兰、联轴器、离心转轴和料笼；所述立式齿轮减速机通过固定座固定安装在安装法兰上，所述安装法兰固定安装在熔化坩埚盖板上；所述立式齿轮减速机的输出轴通过所述联轴器与所述离心转轴的顶部固定连接，所述离心转轴的下部伸入所述料笼并与料笼的底板固定连接；所述料笼由料笼直筒和料笼底板连接而成；料笼直筒的侧壁上沿圆周方向开设有若干个孔径为5-10cm的通孔，料笼底板上设有若干个过滤孔。
[0016] 作为本发明的一种优选方案：所述熔体转移装置为虹吸管或离心泵。
[0017] 作为本发明的一种优选方案：所述保温静置炉本体包括保温静置炉炉体、嵌设于保温静置炉炉体内的保温静置坩埚和用于封盖保温静置坩埚的保温静置坩埚盖板；所述第二隔板设于所述保温静置坩埚的内腔中，所述第二隔板将所述将保温静置坩埚的内腔分隔成所述分离腔和所述保温静置腔。
[0018] 作为本发明的一种优选方案：所述惰性气体输入装置为Ar气体输入装置；所述Ar气体输入装置包括竖直设置在分离腔内的空心转轴以及安装在空心转轴底部的叶轮式旋转射流喷嘴，所述空心转轴的进气端外接Ar气体储存装置，其出气端与叶轮式旋转射流喷嘴连通。
[0019] 一种镁合金熔体连续供液净化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0020] 1)提供一种镁合金熔体连续供液净化装置；
[0021] 2)通过合金锭预热机将预设重量的镁合金锭预热至140-180℃；
[0022] 3)先将镁合金锭中的一部分从物料投料口投送至充有保护气体的熔体熔化腔中熔化成熔体，使得离心过滤器的料笼浸入熔体内；然后将镁合金锭从物料投料口投送至离心过滤器的料笼内进行熔化，得到第一熔体；
[0023] 4)在离心作用力下，第一熔体依次经过浮渣挡板的通道、第一过滤器进入熔体转液腔中，第一熔体经过浮渣挡板和第一过滤器的过滤处理后，得到第二熔体；
[0024] 5)第二熔体通过熔体转移装置输送至保温静置炉的分离腔内进行沉淀，在温度为695℃-730℃的条件下，通过Ar气体输入装置充入Ar气体使得第二熔体中的镁液与非金属废渣进行分离以及清除第二熔体中的氢气，得到第三熔体；第三熔体经过第二过滤器进入保温静置腔内，在温度为700℃-720℃的条件下进行保温静置,最终得到净化干净的镁合金熔体。
[0025] 相比现有技术，本发明的有益效果在于：
[0026] 由于本发明结合连续熔炼和离心过滤净化、喷嘴式气体保护(主要用于充入保护气体)、多道过滤、Ar气体叶轮式喷吹(即采用叶轮式旋转射流喷嘴进行喷吹)、分离、沉淀及保温静置工艺为一体。通过离心过滤器进行第一道过滤，在离心作用力使得熔体向浮渣挡板、第一过滤器运动，经过第二道、第三道过滤后，收集达到粗过滤目的，可以清除100微米以上的占90％的夹杂物和颗粒；然后进行分离、沉淀、第二过滤器过滤，可以使1.2mm厚度的镁合金薄板的断头率减少80％。本净化装置，最大的特点是熔化、净化处在全封闭的炉内进行，采用无溶剂方法，杜绝腐蚀源进入熔体；有效地去除镁合金熔体的夹杂、薄膜或颗粒及有害气体，提升了镁合金熔体的纯净度；离心过滤器采用快捷压紧装置，一备一用，交替使用方便清理不影响生产。同时，本发明的净化装置可根据供液流量要求供3-50Kg纯净镁液，满足铸扎、铸造等工艺纯净熔体的连续供液需求；净化过程没有在炉外进行，避免带入有害气体和金属，造成二次污染。
[0027] 本发明与现有的净化技术相比，流程控制短、操作简单，保障了保温静置炉在铸造以及铸轧的连续供液，改善铸轧以及铸造压延加工熔体净化品质，提高生产效率，降低生产成本。
附图说明
[0028] 图1为本发明的镁合金熔体连续供液净化装置的结构示意图；
[0029] 图2为本发明的离心过滤器的结构示意图；
[0030] 其中：
[0031] 1、熔化炉；11、熔化坩埚；111、熔体熔化腔；112、熔体转移腔；12、第一隔板；13、浮渣挡板；131、通道；
[0032] 2、熔体转移装置；
[0033] 3、保温静置炉；31、保温静置坩埚；311、分离腔；312、保温静置腔；32、第二隔板；
[0034] 4、离心过滤器；41、立式齿轮减速机；42、固定座；43、安装法兰；44、联轴器；45、离心转轴；46、料笼；461、料笼直筒；462、料笼底板；
[0035] 5、第一过滤器；
[0036] 6、Ar气体输入装置；
[0037] 7、第二过滤器。
具体实施方式
[0038] 下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
[0039] 如图1至图2所示，一种镁合金熔体连续供液净化装置，包括熔化炉1、保温静置炉3，以及设于熔化炉1和保温静置炉3之间的熔体转移装置2；
[0040] 所述熔化炉1包括具有封闭的内腔的熔化炉本体，所述熔化炉本体包括熔化炉炉体、嵌设于熔化炉炉体内的熔化坩埚11和用于封盖熔化坩埚的熔化坩埚盖板；还包括竖直设置在熔化炉本体的内腔中的第一隔板12；所述第一隔板12设于所述熔化坩埚11的内腔中，所述第一隔板12将所述将熔化坩埚11的内腔分隔成熔体熔化腔111和熔体转移腔112。所述第一隔板12上设有连通熔体熔化腔和熔体转移腔的第一连接口；所述熔体熔化腔内还设有离心过滤器4；
[0041] 所述离心过滤器4包括立式齿轮减速机41、固定座42、安装法兰43、联轴器44、离心转轴45和料笼46；所述立式齿轮减速机通过固定座固定安装在安装法兰上，所述安装法兰固定安装在熔化坩埚盖板上；所述立式齿轮减速机的输出轴通过所述联轴器与所述离心转轴的顶部固定连接，所述离心转轴的下部伸入所述料笼并与料笼的底板固定连接；所述料笼46由料笼直筒461和料笼底板462连接而成；料笼直筒461的侧壁上沿圆周方向开设有若干个孔径为5-10cm的通孔，料笼底板上设有若干个过滤孔。
[0042] 所述熔化坩埚盖板上对应离心过滤器的位置还设有能够封闭的物料投放口；所述熔化坩埚盖板上设有用于封盖物料投放口的投料口盖板和翻转气缸，该投料口盖板的一端与熔化坩埚盖板铰接，其另一端连接翻转气缸的输出轴。
[0043] 所述第一隔板12的第一连接口中嵌设有第一过滤器5，所述第一过滤器5为第一氧化镁陶瓷过滤器。所述第一氧化镁陶瓷过滤器采用夹层结构，具体为在两层第一过滤网之间增加一层第一氧化镁陶瓷球层作为中间层，第一过滤网的孔径为5-20PPi。
[0044] 所述熔体熔化腔内还设有竖直设置的浮渣挡板13，所述浮渣挡板13位于离心过滤器4与第一隔板12之间的位置，所述浮渣挡板13的下部设有通道131。
[0045] 所述保温静置炉3包括具有封闭的内腔的保温静置炉本体和竖直设置在保温静置炉本体的内腔中的第二隔板32；所述保温静置炉本体包括保温静置炉炉体、嵌设于保温静置炉炉体内的保温静置坩埚31和用于封盖保温静置坩埚的保温静置坩埚盖板；所述第二隔板32设于所述保温静置坩埚31的内腔中，所述第二隔板32将所述将保温静置坩埚的内腔分隔成分离腔311和保温静置腔312；所述第二隔板上设有连通分离腔和保温静置腔的第二连接口。保温静置坩埚采用分段控温，分离腔用于除气和除杂质，保温静置腔用于保温静置。
[0046] 所述分离腔内还设有Ar气体输入装置6；所述Ar气体输入装置包括竖直设置在分离腔内的空心转轴以及安装在空心转轴底部的叶轮式旋转射流喷嘴，所述空心转轴的进气端外接Ar气体储存装置，其出气端与叶轮式旋转射流喷嘴连通。叶轮式旋转射流喷嘴的孔径为0.1-0.5mm。叶轮式旋转射流喷嘴选用钛基材料制作，不与镁合金还原，叶轮四周成45°夹角，位于镁合金熔体中下部。
[0047] 所述第二隔板32的第二连接口中嵌设有第二过滤器7，所述第二过滤器为第二氧化镁陶瓷过滤器，所述第二氧化镁陶瓷过滤器采用夹层结构，具体为在两层第二过滤网之间增加一层第二氧化镁陶瓷球层作为中间层，第二过滤网的孔径为30-50PPi。
[0048] 所述熔体转移装置2的进液口设于熔体转移腔内，其出液口设于分离腔内，所述熔体转移装置用于将熔体转移腔内的熔体输送至分离腔内。所述熔体转移装置2为虹吸管。虹吸管利用镁液自身的重力作用下，保持熔化炉与保温静置炉熔体的液面相平。
[0049] 一种镁合金熔体连续供液净化工艺，包括以下步骤：
[0050] 1)提供一种镁合金熔体连续供液净化装置；
[0051] 2)通过合金锭预热机将预设重量的镁合金锭预热至150℃；
[0052] 3)先将镁合金锭中的一部分从物料投料口投送至充有保护气体的熔体熔化腔中熔化成熔体，使得离心过滤器的料笼浸入熔体内；然后将镁合金锭从物料投料口投送至离心过滤器的料笼内进行熔化，得到第一熔体；
[0053] 4)4)在离心作用力下，第一熔体依次经过浮渣挡板的通道、第一过滤器进入熔体转液腔中，第一熔体经过浮渣挡板和第一过滤器的过滤处理后，得到第二熔体；浮渣挡板的作用能挡去颗粒较大的底渣和表面悬浮的夹杂物；熔体的部分夹杂物颗粒在流体动力、惯性、截阻、吸附等作用下沉积在第一过滤器的孔道壁上；经过上述处理后，使得熔化炉内可以清除100微米以下的夹杂物和颗粒，大约占夹杂物和颗粒总重量的90％；
[0054] 5)第二熔体通过熔体转移装置输送至保温静置炉的分离腔内进行沉淀，在温度为695℃-730℃的条件下，通过Ar气体输入装置充入Ar气体使得第二熔体中的镁液与非金属废渣进行分离以及清除第二熔体中的氢气，得到第三熔体；第三熔体经过第二过滤器进入保温静置腔内，在温度为700℃-720℃的条件下进行保温静置,最终得到净化干净的镁合金熔体。第二熔体经过沉淀、第二过滤器过滤处理后，可以使1.2mm厚度的镁合金薄板的断头率减少80％。保护气体为SF6与N2的混合气体，或者是，保护气体为SF6与CO2的混合气体。
[0055] 需要注明的是，熔化过程必须是投放99.9％以上牌号的合金锭，不能在熔化过程中加入镁废料，废料需通过精炼铸成合金锭再投放。通过合金锭预热机使镁合金锭预热在150℃，由投料机械手投料至离心过滤器的料笼内进行熔化。
[0056] 实施例2：
[0057] 本实施例的特点是：所述熔体转移装置为离心泵，通过离心泵转液方式达到熔化炉内熔体流入保温静置炉内。其他与实施例1相同。
[0058] 实施例3：
[0059] 本实施例的特点是：所述离心过滤器的数量为两个，一备一用。其他与实施例1相同。
[0060] 对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
