[發明專利]電磁渦旋驅動力凈化金屬液的方法及裝置

有效

• 申請號: 201710247575.7
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN107119192B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 鐘云波;王懷;賀瓊
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22B9/00
• 分類號: C22B9/00;C22B9/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種電磁渦旋驅動力連續凈化金屬液的方法，在金屬液被連鑄或是澆注成材前使金屬液以一定的速度流經一設置了多組非金屬夾雜物去除裝置的流槽，對流槽中的金屬液施加一低能耗的特殊電磁復合場改變非金屬夾雜物的原有運動方向，高效驅動非金屬夾雜物向流槽中設置的夾雜物收集區遷移，并最終被夾雜物收集區中的過濾裝置收集。本發明還提供一種電磁渦旋驅動力連續凈化金屬液的裝置，適用于各種對金屬液純凈度要求高的精煉工藝過程，經過連續凈化后的金屬液可以直接連鑄或者模鑄成非金屬夾雜物含量超低的鑄坯。

技術領域

本發明涉及一種金屬液凈化工藝及其裝置，特別是涉及一種外場作用下的金屬液凈化工藝及其裝置，應用于電磁冶金技術領域。

背景技術

要獲得高品質鑄件的前提是獲得潔凈的金屬熔體。而非金屬夾雜物的存在破壞了金屬基體的連續性，在應力作用下易于形成裂紋或形成腐蝕源，從而降低鑄件的力學性能和使用壽命，以及影響表觀和降低可靠性等。非金屬夾雜物一般是由原材料帶入或是熔煉過程中內生氧化、內生反應形成的。常見的非金屬夾雜物有氧化物、硫化物、氮化物、硼化物和復合鹽等，它們大都以顆粒狀存在，典型的顆粒夾雜物尺寸在1-100μm左右。

目前從金屬液中去除非金屬夾雜物的主要方法包括氣體攪拌，渣洗技術，過濾器技術，電磁分離技術、離心分離技術等。其中氣體攪拌，渣洗技術和過濾器技術主要是通過金屬熔體與作為吸附劑的氣體、渣液或是陶瓷過濾器相接觸，使吸附劑與熔體中的非金屬夾雜物發生物理化學的或是機械的作用來達到除雜的目的。這些方法有的設備工藝復雜，有的能耗高不經濟，有的不能高效連續對金屬液進行凈化，同時存在吸附夾雜物易脫落形成大直徑夾雜物污染的風險。而電磁分離技術則是近年來快速發展起來的一項新技術，一般是通過對金屬熔體施加一直流電流和與電流方向正交的磁場，電磁場相互作用產生一恒定的電磁力迫使熔體中的非金屬夾雜物受到一個與電磁力方向相反的電磁擠壓力，將非金屬夾雜物定向遷移至分離器而被捕獲，從而使夾雜物從熔體中分離。這種向熔體中施加一恒定電磁力的方式常常會由于作用在熔體中的電流和磁場分布不均勻，使得在金屬液內部形成大尺度的回流或紊流，從而導致這種電磁分離方式效率低下。還有采用對管柱狀容器內熔體施加交變電流的電磁分離技術，由于通入金屬液的交變電流在熔體中會產生感生磁場，而感生磁場與交變電流相互作用對金屬液產生指向軸心的擠壓力，此時非金屬夾雜物則會逆電磁力方向運動而附著于管壁上。這種方式去除非金屬夾雜物的效率也極低，并且分離管道中心區域夾雜物的效率接近于零。離心分離技術在水溶液及低溫溶液中懸浮物及雜質分離方面取得很好的效果，但對高溫的金屬熔體中的夾雜物去除效果欠佳，特別針對金屬熔體中非常微細、且密度接近于金屬熔體的夾雜物效率很低，而熔體的高溫對耐火材料的沖刷還會引入眾多的大顆粒夾雜。綜上所述，目前仍然有必要開發出一種更加高效節能且方便易行的金屬液凈化方法和裝置來提高金屬液的潔凈度。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種電磁復合場形成渦旋驅動力來連續凈化金屬液的方法及凈化金屬液裝置，在金屬液被連鑄或是澆注成材前使其通過一流槽，對流槽中的金屬液施加一低能耗的電磁復合場形成渦旋驅動力，驅動金屬液中非金屬夾雜物顆粒偏聚至流槽一側的非金屬夾雜物收集區，從而達到非金屬夾雜物從連續流動的金屬液中被去除，使金屬液得到凈化。

為達到上述目的，本發明的構思如下：