[發(fā)明專利]鋁鋰合金熔體深度凈化的裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011482102.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN112626350B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔建忠;王向杰;王復(fù)越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C22B9/04
• 分類號(hào): C22B9/04;C22B9/02;C22B9/05;C22C1/02;B22D11/117;B22D11/119
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種鋁鋰合金熔體深度凈化的裝置，其特征在于由凈化爐、保溫爐密封墊和保溫爐組成；凈化爐包括凈化爐坩堝、凈化爐爐體、上板和下板；凈化爐爐體套在凈化爐坩堝的側(cè)壁外部，凈化爐坩堝頂端與上板密封連接，凈化爐坩堝的底板上設(shè)有導(dǎo)流管和泄流管將凈化爐坩堝的底板上下連通，并且導(dǎo)流管和泄流管穿過凈化爐坩堝下方的下板，泄流管頂端設(shè)有網(wǎng)架，網(wǎng)架外包覆過濾網(wǎng)；氬氣箱套在導(dǎo)流管外部，位于氬氣箱內(nèi)部的導(dǎo)流管的側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)通氣孔；氬氣箱內(nèi)部與氬氣管連通，氬氣管與氬氣氣源連通；上板上裝配有下液位桿、上液位桿、凈化爐熱電偶和真空管；真空管將凈化爐坩堝內(nèi)部與真空系統(tǒng)連通，下液位桿、上液位桿和凈化爐熱電偶插入凈化爐坩堝內(nèi)部，上液位桿的底端高于下液位桿的底端，上液位桿的底端與下液位桿的底端的高度差為凈化爐坩堝內(nèi)部空間高度的70~80%，下液位桿的底端高于導(dǎo)流管和泄流管，下液位桿的底端高于凈化爐熱電偶的底端；下板上裝配有保溫爐熱電偶、保溫爐液位桿及測(cè)量管，測(cè)量管用于放置測(cè)氫儀探頭；保溫爐包括上爐體，保溫爐坩堝和下爐體；上爐體套在保溫爐坩堝側(cè)壁外部，下爐體位于保溫爐坩堝底板下方；保溫爐坩堝側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)液管和出流口，出流口內(nèi)裝配有控流釬子；保溫爐坩堝通過保溫爐密封墊與下板密封連接；保溫爐熱電偶和保溫爐液位桿插入保溫爐坩堝內(nèi)部；導(dǎo)流管和泄流管的底端位于保溫爐坩堝內(nèi)部；保溫爐液位桿的底端高于保溫爐熱電偶的底端，保溫爐熱電偶的底端高于導(dǎo)流管的底端；泄流管的底端高于導(dǎo)流管的底端，且低于保溫爐液位桿的底端；其中上液位桿和下液位桿分別與上板絕緣，保溫爐液位桿與下板絕緣；保溫爐坩堝內(nèi)設(shè)有擋板，擋板頂邊低于保溫爐坩堝頂邊20~30mm，擋板頂邊高于保溫爐熱電偶的底端，擋板的底邊上開設(shè)有通道口將擋板的兩側(cè)連通；擋板底邊焊接固定在爐坩堝的底板上，擋板側(cè)邊焊接固定在保溫爐坩堝的側(cè)壁上，擋板將保溫爐坩堝的內(nèi)部空間分隔為容積相等的兩部分；進(jìn)液管和出流口分別位于擋板兩側(cè)，導(dǎo)流管和泄流管分別位于擋板兩側(cè)，并且進(jìn)液管和導(dǎo)流管位于擋板的同一側(cè)；所述的泄流管的頂端設(shè)有網(wǎng)架，過濾網(wǎng)包覆在網(wǎng)架外部；其中泄流管頂端外壁上固定有3個(gè)翼片，網(wǎng)架由網(wǎng)架頂板，網(wǎng)架底板和若干個(gè)網(wǎng)架支桿構(gòu)成，網(wǎng)架支桿的上下兩端分別與網(wǎng)架頂板和網(wǎng)架底板固定連接，網(wǎng)架底板上設(shè)有缺口，該缺口分別與泄流管的外壁和翼片相配合，用于使網(wǎng)架套在泄流管外并通過旋轉(zhuǎn)網(wǎng)架使翼片位于網(wǎng)架底板非缺口處的上方，以及用于通過旋轉(zhuǎn)網(wǎng)架將網(wǎng)架拆除；網(wǎng)架底板位于翼片與凈化爐坩堝的底板之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鋰合金熔體深度凈化的裝置，其特征在于所述的通氣孔的數(shù)量至少20個(gè)，在氬氣箱內(nèi)的導(dǎo)流管的側(cè)壁上從上到下排成至少1排，各排的通氣孔沿導(dǎo)流管周向均勻分布，通氣孔的孔徑0.5~1.5mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鋰合金熔體深度凈化的裝置，其特征在于所述的上板上設(shè)有觀察窗，觀察窗通過壓蓋和緊固螺栓固定在觀察管上，觀察管焊接固定在上板上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鋰合金熔體深度凈化的裝置，其特征在于所述的出流口外套有出流管，出流管穿過上爐體；出流管外壁上固定連接有緊固板，緊固板通過第二緊固螺母和第二緊固螺栓固定在上爐體的外壁上；控流釬子穿過出流管插入出流口；其中控流釬子在水平方向向下傾斜5o~10o。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鋰合金熔體深度凈化的裝置，其特征在于所述的凈化爐坩堝的內(nèi)壁、泄流管的內(nèi)壁和導(dǎo)流管的內(nèi)壁涂覆防鋁鋰合金腐蝕的涂料；泄流管的上下端面以及導(dǎo)流管的上下端面涂覆防鋁鋰合金腐蝕的涂料；泄流管外壁位于凈化爐坩堝和保溫爐坩堝內(nèi)的部分涂覆防鋁鋰合金腐蝕的涂料；導(dǎo)流管外壁位于凈化爐坩堝和保溫爐坩堝內(nèi)的部分涂覆防鋁鋰合金腐蝕的涂料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鋰合金熔體深度凈化的裝置，其特征在于所述的過濾網(wǎng)的孔徑20~30目。

7.一種鋁鋰合金熔體深度凈化的方法，其特征在于采用權(quán)利要求1所述的裝置，按以下步驟進(jìn)行：

（1）通過凈化爐爐體對(duì)凈化爐坩堝升溫，通過上爐體和下爐體對(duì)保溫爐坩堝升溫，將凈化爐坩堝和保溫爐坩堝預(yù)熱至700~750℃；

（2）將上液位桿與第一液位電源的一極連通，第一液位電源的另一極接地，構(gòu)成第一液位測(cè)量電路，第一液位測(cè)量電路上設(shè)有第一指示燈；將下液位桿與第二液位電源的一極連通，第二液位電源的另一極接地，構(gòu)成第二液位測(cè)量電路，第二液位測(cè)量電路上設(shè)有第二指示燈；將保溫爐液位桿與第三液位電源的一極連通，第三液位電源的另一極接地，構(gòu)成第三液位測(cè)量電路，第三液位測(cè)量電路上設(shè)有第三指示燈；

（3）將熔煉完成的溫度700~725℃的鋁鋰合金熔體通過進(jìn)液管通入保溫爐坩堝內(nèi)；當(dāng)入保溫爐坩堝內(nèi)的鋁鋰合金熔體液面與保溫爐液位桿接觸時(shí)，第三液位測(cè)量電路被連通，第三指示燈被點(diǎn)亮，然后停止向保溫爐坩堝輸送鋁鋰合金液，此時(shí)保溫爐坩堝內(nèi)鋁鋰合金熔體的液面高于導(dǎo)流管和泄流管的底端；

（4）將真空管與真空系統(tǒng)連通，啟動(dòng)真空系統(tǒng)對(duì)凈化爐坩堝內(nèi)抽真空，隨著凈化爐坩堝內(nèi)真空度升高，鋁鋰合金熔體沿導(dǎo)流管進(jìn)入凈化爐坩堝；當(dāng)凈化爐坩堝內(nèi)的鋁鋰合金熔體液面高于下液位桿的底端時(shí)，第二液位測(cè)量電路被連通，第二指示燈被點(diǎn)亮，此時(shí)凈化爐坩堝內(nèi)鋁鋰合金熔體液面高于導(dǎo)流管和泄流管；此時(shí)保溫爐坩堝內(nèi)鋁鋰合金熔體的液面高于導(dǎo)流管的底端，低于泄流管的底端；

（5）在氬氣管與氬氣氣源連通的情況下，通過氬氣管向氬氣箱通入氬氣，氬氣經(jīng)通氣孔進(jìn)入導(dǎo)流管，并形成細(xì)小的氬氣氣泡混入鋁鋰合金熔體，鋁鋰合金熔體在真空和氬氣氣泡作用下脫氫，鋁鋰合金熔體內(nèi)的夾雜氧化物上浮至凈化爐坩堝內(nèi)；凈化爐坩堝內(nèi)的鋁鋰合金熔體在重力作用下，經(jīng)過濾網(wǎng)和網(wǎng)架進(jìn)入泄流管，流回保溫爐坩堝，夾雜氧化物被截留在過濾網(wǎng)表面；

（6）在持續(xù)抽真空和通入氬氣的情況下，當(dāng)凈化爐坩堝內(nèi)鋁鋰合金熔體液面接觸到上液位桿時(shí)，第一液位測(cè)量電路被連通，第一指示燈被點(diǎn)亮；通過降低真空度使凈化爐坩堝內(nèi)鋁鋰合金熔體液面降低，使第一液位測(cè)量電爐斷開，通過調(diào)節(jié)真空度控制凈化爐坩堝內(nèi)鋁鋰合金熔體液面位于下液位桿底端和上液位桿底端之間；此時(shí)保溫爐坩堝內(nèi)鋁鋰合金熔體的液面高于導(dǎo)流管的底端，低于泄流管的底端；

（7）從泄流管流入保溫爐坩堝的鋁鋰合金熔體位于擋板的一側(cè)；在持續(xù)抽真空條件下，從擋板底部的通道口進(jìn)入擋板的另一側(cè)，再?gòu)膶?dǎo)流管進(jìn)入凈化爐坩堝，形成循環(huán)凈化；

（8）測(cè)氫儀探頭穿過測(cè)量管并插入鋁鋰合金熔體中；通過測(cè)氫儀探頭測(cè)量保溫爐坩堝內(nèi)鋁鋰合金熔體中氫含量，當(dāng)氫含量≤0.10ppm時(shí)，停止抽真空和通入氬氣，完成深度凈化；拉開控流釬子將鋁鋰合金熔體從出流口放出，通入結(jié)晶器進(jìn)行連鑄。