[發(fā)明專利]一種基于熱浮力凈化鋁合金熔體的方法

有效

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• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113699383B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 向林;陶健全;李明;陳強;彭菲菲;邢志輝;黃志偉;趙高瞻;孫際鵬;劉鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)第五九研究所
• 主分類號: C22B9/02
• 分類號: C22B9/02;C22B21/06
• 代理公司: 重慶立川知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50285
• 代理人: 廖明亮

本發(fā)明提供了一種基于熱浮力凈化鋁合金熔體的方法，包括用于熔化鋁合金的坩堝，坩堝設(shè)置在爐體上，其特征在于：鋁合金熔體凈化過程中，始終控制坩堝內(nèi)的熔體按區(qū)域產(chǎn)生梯度溫度，且熔體的最低溫度不小于鋁合金熔點，熔體的最高溫度不大于熔體中懸浮雜質(zhì)的熔點。采用本發(fā)明方案凈化后的鋁合金熔體，其純度高；采用本發(fā)明方案凈化鋁合金熔體，不僅所需設(shè)施非常簡單，只需要采用常規(guī)的坩堝、加熱爐、濾網(wǎng)和加熱絲，而且熔體凈化成本低，還便于控制熔體溫度場；采用本發(fā)明方案凈化后鋁合金熔體，整個操作過程無任何污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金熔鑄技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于熱浮力凈化鋁合金熔體的方法，所述熱浮力是指熔體因存在溫度差而產(chǎn)生的使熔體從高溫層流向低溫層的作用力。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)鋁合金熔體凈化包含精煉劑精煉、六氯乙烷精煉、惰性氣體凈化等方式，在此基礎(chǔ)上，有學(xué)者提出了氣-粉復(fù)合凈化、外置磁場凈化、超聲波凈化等凈化方法，使得鋁合金熔體的凈化效果得到了顯著的提升。例如，文獻CN107805723A公開的鋁合金熔體凈化方法包括：將坩堝熔爐內(nèi)的鋁合金原料加熱至720-740℃制成熔體，使旋轉(zhuǎn)臂在鋁合金熔體中勻速旋轉(zhuǎn)攪拌，同時通入N2、Cl2混合氣體和精煉劑，同時對鋁合金熔體表面的浮渣進行清除；再如文獻CN1168839C公開的高純鋁的真空連續(xù)提純凈化方法，對提純爐體抽真空，利用提純爐和電解槽之間的空氣壓力差，經(jīng)管路和截止閥將鋁液導(dǎo)入到爐體內(nèi)的提純坩堝中，對廢液回收爐抽真空，對提純爐體充入一定量的保護氣體，在回收爐與提純爐之間產(chǎn)生壓力差；每隔0.5-3h，利用壓力差通過吸液管把富集雜質(zhì)元素的液層。

然而，現(xiàn)有這些熔體凈化方法效果仍然有待提升，一些凈化方法所需設(shè)施復(fù)雜，成本高昂，個別凈化方法還存在污染問題，如采用六氯乙烷精煉時會產(chǎn)生氯氣，對環(huán)境造成污染，損害工人身體健康。考慮到環(huán)保要求，精煉時，應(yīng)盡量采用物理精煉法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種基于熱浮力凈化鋁合金熔體的方法，該方法具有熔體凈化效果好，所需設(shè)施簡單，凈化成本低，環(huán)保無污染等優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下所述技術(shù)方案。

一種基于熱浮力凈化鋁合金熔體的方法，包括用于熔化鋁合金的坩堝，坩堝設(shè)置在爐體上，爐體的作用是通過電阻絲通電產(chǎn)生熱量，進而使坩堝內(nèi)的鋁合金錠料融化成熔體，在爐體不同區(qū)域設(shè)置熱電偶，熱電偶的另一端連接控制系統(tǒng)，實時反饋各個區(qū)域的溫度，并能夠計算出溫度梯度，其特征在于：鋁合金熔體凈化過程中，始終控制坩堝內(nèi)的熔體按區(qū)域產(chǎn)生梯度溫度，且熔體的最低溫度不小于鋁合金熔點，熔體的最高溫度不大于熔體中懸浮雜質(zhì)的熔點。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，始終控制坩堝內(nèi)的熔體自下而上形成溫度逐級遞減的溫度梯度；鋁合金熔體凈化結(jié)束后，棄掉表層熔體和底層熔體。

為進一步提高鋁合金熔體凈化效果，簡化熔體凈化設(shè)施，將坩堝內(nèi)的熔體沿軸線方向分為三個區(qū)域，上部區(qū)域?qū)?yīng)的爐體上設(shè)置有兩排電阻絲坩堝外壁，中部、下部區(qū)域?qū)?yīng)的爐體上分別設(shè)置有四排電阻絲，中部區(qū)域相鄰電阻絲軸向間距大于下部區(qū)域相鄰電阻絲軸向間距；熔化時，自下往上的第1排和第5排電阻絲處于斷電狀態(tài)；熔體完全熔化并達到730±5℃后，開啟自下往上的第1排和第5排電阻絲進行加熱，使上部區(qū)域熔體溫度小于中部區(qū)域熔體溫度、中部區(qū)域熔體溫度小于下部區(qū)域熔體溫度。

為更進一步提高鋁合金熔體凈化效果，上部區(qū)域?qū)?yīng)的兩排電阻絲軸向間距為30mm，中部區(qū)域?qū)?yīng)的相鄰電阻絲軸向間距為20mm，下部區(qū)域?qū)?yīng)的相鄰電阻絲軸向間距為10mm。

為更進一步提高鋁合金熔體凈化效果，鋁合金完全熔化后且在開啟自下往上的第1排和第5排電阻絲之前，在坩堝內(nèi)壁鋪設(shè)多層帶拉線的濾網(wǎng)；鋁合金熔體凈化過程中，每間隔3-5分鐘緩慢拉出一層濾網(wǎng)。

作為本發(fā)明的另一優(yōu)選方案，控制坩堝內(nèi)的熔體自下而上形成溫度逐級遞增的溫度梯度，并在坩堝內(nèi)放入濾網(wǎng)，下壓濾網(wǎng)使其貼靠在坩堝內(nèi)壁。