[發明專利]用于灌注熔融金屬的裝置和方法

有效

• 申請號: 201380022066.4
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN104334758A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: M·W·肯尼迪;S·阿赫塔爾;R·弗里奇;J·A·巴肯;R·E·奧內
• 申請（專利權）人: 挪威科技大學
• 主分類號: C22B9/02
• 分類號: C22B9/02;C22B21/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李英

本申請要求2012年4月27日提交的美國臨時申請No.61/639,196的優先權，通過引用將其全部內容并入本文。

技術領域

本發明涉及用于從液體金屬移除固體夾雜物的過濾器灌注。本文公開的是用于灌注熔融金屬過濾器的裝置和方法。

背景技術

陶瓷過濾器和通常地多孔陶瓷過濾器(CFF)對于凈化液體金屬是目前可用的，例如美國專利號3,893,917中公開的。最經常地這涉及從液體金屬例如鋼和鋁移除固體夾雜物。如果在凝固之前沒有被移除，這些固體夾雜物可導致最終金屬產品中的物理缺陷。

為了最有效地使用過濾器介質，必須用液體金屬完全填充過濾器的開口孔隙。用液體金屬完全填充過濾器改進了過濾器介質表面的潤濕，從而促進固體夾雜物的收集。待解決的問題是不完全的灌注導致過濾器的活性部分中局部較高的液體速度、較高的操作壓力降或較低的總體液體金屬生產率連同對固體夾雜物較低的收集效率。

通常的做法是將具有墊圈材料的多孔陶瓷過濾器放置在過濾設備或“杯”中，使得金屬高度在過濾器上方積累并且被重力迫入和通過過濾器介質。隨后通過深度或濾床式過濾機構移除夾雜物。這些陶瓷過濾器差的潤濕特性和需要移除包含在孔隙內的空氣經常導致困難，特別是在過濾操作開始時。

灌注在過濾中的重要性公開于多個專利和專利申請中，例如美國專利號4,872,908，其中Enright,P.G.等人詳細描述了灌注的定義和作用并且還給出了當使用用于30PPI過濾器的LiMCA移除20微米顆粒(－13.4和54.8％之間)時的具體效率數據。過濾效率的大范圍可部分歸因于灌注對過濾器性能的影響。美國專利號4,081,371，Yarwood,J.C.等人描述了從多孔陶瓷過濾器內移除氣泡的需要和金屬靜力學頭和過濾器角度對灌注的作用。通常來說，較高的總體壓力(來自金屬靜力學頭或其它裝置)改進灌注效率。在美國專利申請09/867,144中，Quackenbush,M.S.公開了一種過濾器介質，沒有施加機械力來支持空氣泡釋放，用于釋放被捕獲的空氣泡以確保過濾器介質較容易和更完全的灌注的目的。

在美國專利號7,666,248中，Belly,L.等人公開了使用真空系統以產生約6kPa或約25cm的鋁液體頭當量的額外壓力梯度的方法，用于增加有效的灌注壓力以確保對于具有2.5－7.6cm的厚度和150－500微米的低平均孔隙或“窗口”尺寸的多孔陶瓷過濾器(其通常為具有60或更多PPI的過濾器)的充分灌注的明確目的。這些過濾器另外需要大量的金屬靜力學頭(從槽底部到過濾器頂部的垂直距離)以確保充分的灌注。Belley等人還公開了用于多孔陶瓷過濾器的灌注頭的通常范圍為約20－80cm。較高的值與較高的孔隙密度和較小的窗口尺寸相關，并且對于在存在的鑄造操作下實施經常是不實際的。

通常預熱過濾器以嘗試改進金屬到過濾器介質中的流動，和因此對于在過濾器上方固定金屬高度的灌注效率。在沒有局部過熱下在獲得均勻加熱方面經常遇到困難，而局部過熱可導致過濾器介質的熱損壞。這使得難以確保整個過濾器區域對于通過液體金屬將是可用的。在美國專利號4,834,876中，Walker,N.G.請求保護一種方法，通過該方法使非傳導性陶瓷過濾器導電：通過用導電物質例如鎳涂覆過濾器介質顆粒或通過使用導電性材料例如碳化硅來構造過濾器介質。通過使電流通過介質或通過用感應線圈圍繞過濾器以誘發渦流，由于電阻(I²R)損耗可導致介質自加熱，從而確保預熱和完全灌注。