[发明专利]用于熔融金属加工设备的先进材料

说明书

本申请要求于2014年8月14日提交的美国临时申请62/037,387的利益，其公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

本示例性实施方案涉及熔融金属加工。与熔融金属泵、下沉器(submergence device)、除气设备(degassing equipment)等结合，其找到特别的应用，并且将特别参照这一点对其进行描述。然而，要认识到本示例性实施方案也适合于其它类似应用。

背景技术

在地壳中，铝是第三最丰富的元素(在氧和硅之后)，并且是最丰富的金属。其占地球固体表面的约8重量％。对于金属的低密度和对于其由于钝化现象而耐腐蚀的能力，铝是显著的。由铝及其合金制成的组件对于结构材料的全球生产是至关重要的。铝由于其另外有利的易于回收的能力而是特别有价值的。

铝通常被熔融并浇铸成成品，或者浇铸成用于运送的坯(billet)并最终再熔融和浇铸成理想的最终产品。已经开发出特殊的操作设备以有助于熔融铝的熔融、加工和运送。

尽管本公开已经与铝关联，但要注意的是本文中描述的设备可同样适合于与其它熔融(motel)金属(和它们的盐)，包括例如锌、镁和镍，一起使用。

熔融金属操作和回收的过程是复杂的。其需要用于熔融所述金属的设备，用于熔融金属循环的泵，用于下沉碎屑金属片的器件(device)，用于移除杂质的器件(例如过滤和除气)，用于引入助熔剂(flux)和其它合金化剂(alloying agent)的器件，和用于运送所述熔融金属的器件。

在典型的熔融操作中，提供一种熔融炉，其具有封闭的炉膛和连接的开放侧井。将泵或其它熔融金属流引发装置(molten metal flow inducing apparatus)定位在所述侧井中并使熔融金属在所述炉膛内循环。所述测井可包括泵井和熔融跨(melting bay)，该熔融跨可以被进一步分成进料井和渣井。可通过将固体棒引到所述主炉膛中和/或通过将金属片添加到所述测井而熔融金属。

所述进料井可用于熔融金属碎屑。已经开发了多种设备部件以帮助下沉所述碎屑片，并且在本文中它们被称为碎屑下沉器(scrap submergence device)。所述渣井可用于移除污染物。另外，碎屑金属通常被有机和无机污染物污染。有机污染物最通常由多种类型的油、涂料或油漆(paint)等的残余部分组成。所述无机污染物可包括灰尘颗粒、颜料、少量的不是所述主要金属的多种碎屑金属等。铝碎屑通常还将含有不同量的金属氧化物。所述污染物的大部分将漂浮到熔融金属浴的顶部或在所述熔融金属上形成无机污染物的熔渣或熔渣状皮，其可以根据完善的技术撇除离开所述金属。

在熔融金属(例如铝或锌)的加工中，一种常用的设备部件是用于在熔炉中产生熔融金属流的循环泵。另外，它对于从一个容器到另一个容器泵送熔融金属经常是必须的。当所述熔融金属需要通过将其提升越过防护墙(containment wall)而从容器移除时，经常使用所谓的输送泵。这些可包括例如在美国专利5,947,705(通过引用并入本文中)中说明的传统样式的输送泵，或者在美国公开申请US 2013/0101424(通过引用并入本文中)中说明的类型的溢流输送系统，或者在美国专利8,337,746(通过引用并入本文中)中说明的类型的流槽(launder)/浇包(ladle)输送系统。

这种情况最典型的是其中所述输送泵位于熔融金属熔炉的进料井中以从所述熔炉移除熔融金属，也许用于引到浇包和从那里到压铸机(die caster)。在铝循环工业中，镁的移除已经变成特别的焦点。从熔融的铝中移除镁的能力通过在镁和氯之间的有利化学反应成为可能。为此目的可使用气体注射泵。

除气装置可用于在执行浇铸操作之前提高所述熔融金属的质量。在这样的除气操作中，将大量的细气泡化的惰性气体，例如氩气或氮气，引入到所述熔融金属中，使得溶解的气体和非金属包含物被所述惰性气体的气泡夹带或捕获，它们是漂浮的以进行移除。典型地，将所述惰性气体通过设置在所述熔融金属表面之下的旋转的轴和叶轮组件注入到所述熔融金属中。另外，存在用于将助熔剂，通常氯和/或氯盐，引入到熔融金属中的装置。这些装置可包括旋转的叶轮/轴组合，通过它们可引入惰性气体和助熔剂。美国专利3,767,382和8,025,712是助熔剂注射器的实例，并且每个公开通过引用并入本文中。