[發明專利]超聲波強化金屬熔體過濾凈化的方法

在審

• 申請號: 201910087491.0
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109759577A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 李軍文
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: B22D43/00
• 分類號: B22D43/00;C22B9/02;B22D1/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高永德;李洪福

本發明涉及鑄造生產技術領域，具體涉及利用超聲波強化金屬熔體過濾凈化的方法。本發明包括如下步驟：A、合金配置、B、合金熔煉、C、熔體處理、D、熔體靜置、E、過濾器預熱、F、過濾器安置、G、熔體澆過濾器、H、熔體經高頻振動過濾器、I、聲濾熔體液流充型、J、過濾結束。本發明的技術方案解決了現有技術中的過濾效率低、超聲波探頭高溫腐蝕嚴重的問題。

技術領域

本發明涉及鑄造生產技術領域，具體涉及利用超聲波強化金屬熔體過濾凈化的方法。

背景技術

在冶金和鑄造過程中使用各類過濾裝置是減少消除夾雜、氣孔缺陷最有效、最簡單的方法。潔凈的冶金鑄造熔體是保障獲得合格鑄錠或鑄件的基本條件，最主要的清潔標準就是溶解氫和非金屬夾雜物含量的多少，而使用過濾裝置主要就是去除冶金鑄造熔體中的非金屬夾雜物及氣體。人們在鑄造生產過程中通過選用各種過濾裝置，來去除較大尺寸夾雜物，并獲得金屬液的層流流動，以此盡可能地降低夾雜物含量。然而即便如此，對于目前應用較多的泡沫陶瓷過濾器(CFF)來說，對大于10μm的夾雜過濾效果較好(如去除40μm夾雜的效率可達90％)，而對小于10μm的夾雜去除效果較差(只有30％左右)。

近年來，人們的目標聚焦到深層過濾這一領域，就是利用各種交叉學科及技術手段，以此來進一步提升鑄造熔體的質量要求。深層過濾凈化方法，大致可分為化學和物理兩種途徑。

化學手段就是將一種能夠抵抗鑄造熔體腐蝕的活性物質釉料涂覆在泡沫陶瓷過濾器上，當過濾熔體時，釉涂層能夠捕獲熔體中的非金屬夾雜物并且能夠溶解夾雜物(例如：Al₂O₃)，提高泡沫陶瓷過濾器的過濾效率，從而達到凈化熔體的目的。有關物理場除雜方面，文獻多集中于磁場方面。利用單磁場或兩種不同種類磁場復合技術上，來促使夾雜物產生偏聚，以此來達到除掉夾雜物而實現凈化鑄造熔體的目的。另一種外場手段就是利用高能功率超聲波，來達到深層過濾的目的。僅有一點可以借鑒的超聲波輔助過濾裝置，就是將超聲波振動從金屬熔體上方施加，處理好的熔體再流經下方的過濾裝置。這種所謂的超聲波輔助過濾裝置，實質上仍然屬于超聲波處理金屬熔體技術。

針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的利用超聲波輔助強化金屬熔體過濾凈化的方法，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。

發明內容

根據上述提出過濾效率低、超聲波探頭高溫腐蝕嚴重的技術問題，而提供一種利用超聲波輔助強化金屬熔體過濾凈化的方法。本發明主要將超聲波振動直接作用于過濾器上，使之產生高頻振動，依靠產生的空化效應、聲流效應及機械振動效應，來有效地改冶金鑄造熔體過濾凈化的方法，提高過濾效率；實現鑄造熔體的深層凈化，具有高效去除夾雜物的作用，同時本發明也有效地避免了超聲波探頭與金屬熔體直接接觸的弊端；從而具有環保、節能、優質、高效等特點。

本發明采用的技術手段如下：

一種利用超聲波輔助強化金屬熔體過濾凈化的方法，其特征在于，所述的過濾凈化的方法包括如下步驟：

A、合金配置：按照合金成分的要求進行配料；

B、合金熔煉：將配好的原材料置于熔煉爐中，合金爐料經過約60分鐘熔化成金屬熔體；

C、熔體處理：使之過熱到液相線(TL)以上50～150℃(即TL+(50～150℃))；

D、熔體靜置：熔煉爐中的金屬熔體經過3～5次攪拌、添加除氣劑除氣、扒渣干凈后，靜置10～30min；除氣劑的添加量為金屬熔體重量的0.2～1.5％。

E、過濾器預熱：將安放有過濾器的石墨質中間包在預熱爐中進行預熱，預熱溫度保持在液相線溫度的±50℃之間(即TL±50℃)；

F、過濾器安置：澆注之前將安置過濾器的中間包迅速從預熱爐中取出，牢固安放于支架上；支架與超聲波傳振桿端面相連接，并開啟超聲波電源，從而使過濾器發生高頻振動；