[实用新型]一种镁合金熔炼及反重力浇注的混气装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种镁合金熔炼及反重力浇注的混气装置，适用于镁合金熔炼及反重力浇注过程中的防燃防氧化保护。 

背景技术

镁合金优点突出，但镁比较活泼，镁熔体易与周围介质如氧、氮、水汽等发生反应，镁熔体与空气发生反应时形成的氧化膜致密度小，不能阻止氧化膜下方的熔体继续氧化，氧化产生的热量会加剧镁液的燃烧。镁液的易燃特性使镁合金熔炼及热加工成型受到限制，在镁合金熔炼及浇注过程中必须有效地对熔体进行防燃防氧化保护，目前常用的两种方式为熔剂保护和气体保护。 

熔剂保护是传统的保护方式，需要在生产过程中不断的施放氯盐化合物，这种方法简单易行，但产品中易出现熔剂夹杂，导致材料力学性能及耐蚀性能下降，而且产物Cl₂，HCl，HF具有化学腐蚀性，对设备造成破环，生成的气体还会恶化生产环境，在国外已经停止使用。 

气体保护技术在镁合金表面覆盖一层惰性气体或者能与镁反应生成致密氧化膜的气体，常用空气及SF₆混合作为保护气，通入到熔体表面，在混合气体中，通入干燥的CO₂气体，可以改善和加强SF₆的保护效果。混合气体对SF₆含量有严格要求，SF₆体积分数过小，则表面膜不致密，而SF₆的体积分数过大，则表面膜变厚发脆，易发生裂纹，反而使保护作用减弱，而且SF₆浓度气氛过高时对设备还具有严重的腐蚀作用，通常SF₆的浓度应控制在0.1％～1％(体积分数)之间。尽管SF₆具有较好的保护作用，但是其温室效应是CO₂的24000倍，世界上许多国家都开始限制了对其的使用，在积极寻找SF₆的替代物同时，也要在生产过程中尽量减少SF₆的排放。 

上世纪九十年代以前，我国一直采用熔剂保护进行镁合金熔炼过程保护，由于气体保护下生产的镁合金产品质量高，阻燃效果好，近年来，气体保护技术在逐步推广。 已有一些关于气体保护的方法及装置的专利，概括一下可以分以下两类，第一类利用简单的机械装置如减压阀、转子流量计控制混合气体通入，如中国专利200610040525.3，题为镁合金熔炼的气体保护方法及气体混合装置，保护气路设有压力控制装置及调节器，混合了空气、SF₆及CO₂三种气体，在500度以上时通入保护气，使用简单，具有低廉的硬件成本优势，但这种装置控制精度不高，影响其保护效果。第二类是在混合气体出口处进行设计，增加气体混合后的均匀程度。如中国专利200810162091.3，题为镁合金浇注熔炼的保护气氛装置，在混气支路出口处安装了螺旋结构。中国专利200810063778.1，题为用于镁合金高效气体混合装置，在混合气罐内通过改进进气接头形状及安装梳妆网。 

上述的几种保护方法及装置基本满足了使用要求，但是在镁合金保护过程中仍存在以下问题： 

(1)混合气体过饱和通入的问题。在镁合金熔炼过程中，适量的保护气能保证熔体在一定时间内不发生氧化燃烧现象，持续通入保护气体会造成SF₆的浪费并加剧其环境的的负面影响。 

(2)空气、SF₆、CO₂三种气体配比不能达到最佳保护效果。镁合金熔炼温度在750℃左右，从500℃开始，随着熔化炉温度提高，只有提高SF₆、CO₂的体积百分比才能达到良好的保护效果。传统保护装置采用人工定量调节SF₆、CO₂等混合气体配比，该方法控制下的保护气体不能主动根据熔炉温度自动调节保护气体配比，需要操作人员随时根据保护效果调节保护气体配比，操作繁琐，极易影响铸造生产质量和安全。 

(3)现有的保护装置不能应用于镁合金反重力浇注过程。反重力铸造如低压铸造，差压铸造等，是一种生产镁合金复杂薄壁铸件的精密铸造方法，广泛应用于汽车制造及航空航天领域。反重力铸造是在密闭的坩埚或罐体内内建立气压，将压缩空气作用于金属液表面，利用气体压力使合金液沿升液管进入到铸型内。反重力铸造方法结合气体保护技术可以实现对镁合金的连续浇注生产，但是由于在浇注过程中坩埚内存在 较大的气体压力，所以传统保护装置无法使保护性气体正常通入到坩埚内部实现对熔体的保护。 

发明内容

要解决的技术问题