[发明专利]一种熔融金属中夹杂物及气泡的去除和细化方法

说明书

技术领域

本发明涉及熔融金属洁净化技术，具体涉及熔融金属中夹杂物及气泡的去除和细化方法。

背景技术

去除熔融金属中的夹杂物及气泡，并控制其残留在钢中的数量、分布及尺寸大小，是提高钢材质量和性能的最重要、也是最基本的技术手段。特别是近年来随着科学技术的发展和各行业对钢材质量要求的不断提高，对熔融金属中夹杂物和气泡的去除和控制亦提出了更高和更严格的要求。

目前，夹杂物和气泡的去除主要是利用夹杂物与熔融金属在密度上的差异，依靠浮力去除。为了促进夹杂物的上浮，已开发了诸多辅助工艺措施。其中，目前应用较为广泛的有吹氩和电磁搅拌。

上述方法虽然为去除熔融金属中的夹杂物和气泡提供了一些技术手段和工艺措施，但存在着明显的缺点和不足。主要有：

(1)  吹氩对熔融金属中细小夹杂物的去除效果不明显；

(2)  吹氩产生的气泡如果没有及时上浮去除，留在金属中的气泡会对金属材料的性能产生不利影响；

(3)  电磁搅拌设备较复杂，不能提供促进夹杂物上浮的气泡；

(4)  吹氩和电磁搅拌等技术均不能够细化残留在熔融金属中的夹杂物及气泡，使之变成对钢材性能影响较小的小尺寸夹杂和气泡。

在熔融金属中施加大电流(>10⁶A?m^-2)或者高频率(>10⁶Hz)脉冲电流时，产生的电磁力能够促进其中的夹杂物迁移。但是，采用大电流或高频率脉冲电流时都会对操作平台的控制系统和检测信号产生干扰，严重影响生产安全。另外，为了获得大电流和高频率脉冲电流，设备费用高且占用场地大，不利于在规模生产中直接实施。

发明内容

在为了克服以上方法存在的缺点，本发明采用在熔融金属中施加低电流密度电流处理熔融金属的方法，达到去除熔融金属中夹杂物和气泡及细化残存在熔融金属中杂物和气泡尺寸的目的。本发明成本低、操作简便、易于实施，能够显著去除和细化熔融金属中的夹杂物和气泡，且不会对操作平台的控制系统和检测信号产生干扰。本发明包括电极材料的选择、电极布置方式、电源的选择、电流密度以及作用时间等，其特征在于：

A：电极材料选择：正电极和负电极材料为镁碳质材料，或者铝碳质材料，或者锆碳质材料，或者碳化硅材料，或者碳化硼材料，或者碳化硅材料，或者硼化锆材料，或者钼金属材料，或者钨金属材料，或者铂金属材料中的一种或二种以上的混合物或者化合物所构成；

B：电极布置方式：正电极和负电极的一端通过电缆与电源连接，另外一端直接与熔融金属接触或者插入熔融金属中，电极可以从熔融金属上部插入，或者埋设于盛放熔融金属容器的底部或侧壁的耐火材料中，或者可以是盛放熔融金属的耐火材料；

C：电源选择：电源为普通直流电源或者脉冲直流电源，其中脉冲直流电源为方波脉冲，脉冲频率0.1Hz-10⁴Hz；

D：电流密度：通电处理时熔融金属中电流密度为10^-2A?m^-2-10⁴A?m^-2；

E：作用时间：根据处理后熔融金属中容许夹杂物或者气泡的尺寸，通电处理时间可以选择为0.5min-300min。

本发明的效果如下：

(1) 去除熔融金属中夹杂和气泡效果显著：通过改变电流方向及大小，可以控制熔融金属中夹杂物的迁移方向和迁移速度，并可以细化和控制熔融金属中残留夹杂和气泡的数量、大小和分布；

(2) 处理费用低：由于处理过程所用电流小，不需要特别的装置和设备，且可以反复连续使用，因此，其处理费用要远远低于目前的其他处理方法；

(3) 处理过程简单方便：低电流密度电流的施加过程简单、方便，容易实现，处理过程不会对冶炼过程以及操作平台的控制系统和检测信号带来任何不利影响，工艺简单，可直接在工业生产中应用。

附图说明

图1 熔融过程中未施加电流的钢样。

图2 熔融过程中施加了直流电流的钢样。

图3 熔融过程中施加了脉冲电流的钢样。

具体实施方式

实施例1