[发明专利]一种生产高洁净度镁或镁合金的多炉联合式熔铸设备和工艺

说明书

本发明公开了一种生产高洁净度镁或镁合金的多炉联合式熔铸设备和工艺，属于金属冶炼技术领域。该设备采用多台熔炉及配套坩埚联合作业，所述多台熔炉由熔化炉、净化炉和保温静置炉组成；熔化炉及其坩埚的作用为熔化镁或镁合金之用；镁或镁合金熔体通过保温管路被移送到净化炉及其坩埚内，穿过浸没在熔融熔剂内的筛网结构和熔剂层，其中的夹杂物被去除干净；净化后的熔体通过保温管路移送到保温静置炉及其坩埚内进行后续作业。本发明对镁或镁合金熔体净化彻底，降低了操作工人的操作难度，可连续自动生产，生产效率高，对环境的污染比传统工艺小。

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，具体涉及一种生产高洁净度镁或镁合金的多炉联合式熔铸设备和工艺。

背景技术

镁或镁合金因具有密度小、比强度高、电磁屏蔽性强、阻尼和减震性能高、导热性能优良、尺寸稳定性高、优良的铸造性能、良好的加工性能、储量丰富等一系列优良特性，在电子产品、交通运输、航空航天及武器制造等工业中得到快速发展。

目前的镁合金熔铸设备根据熔体处理工艺可分为无熔剂冶炼型和熔剂精炼净化型。无熔剂冶炼型通常用于镁合金压铸件生产的熔体制备。其坩埚通常为多室结构，根据功能可分为熔化室、沉降室(或过滤净化室)、保温静置室等；其特点有：在熔化室内添加预制好的母合金锭重熔，无合金化及精炼等搅拌操作，液面可保持静止无扰动；整个坩埚的阻燃防护通常采用含六氟化硫的混合气体来实现；简单的压铸坩埚其结构仅仅利用镁或镁合金熔体中夹杂物密度与镁熔体有差异的特点，依靠夹杂物的重力自然沉降或上浮来净化熔体；复杂的压铸坩埚除了这种净化方式外，还设计了过滤板进行过滤净化；熔化坩埚结构接近准密闭，环境污染较轻；工人无需特殊冶炼技能及专门培训。目前的无熔剂冶炼型设备其缺点是：熔体中悬浮的夹杂物较多且与熔体的密度差不大，仅仅依靠重力自然沉降、上浮或过滤等手段，尺寸细小的夹杂物去除不彻底，故压铸件产品内的夹杂物也较多，只能用于不承力的非结构民品件。

对于内部质量要求较高的承力结构铸件(例如航空航天零部件)，其熔铸设备通常采用熔剂精炼净化型。熔剂精炼净化型的基本工艺过程是：用熔炼炉完成原料熔化、合金化以及精炼作业；精炼操作时，一边对熔体进行搅拌，一边向熔体表面撒入主要有卤盐组成的固体粉末熔剂。熔剂遇高温镁熔体熔化，熔融的熔剂与非金属夹杂物充分接触并被捕获。熔体精炼完毕后将进入保温静置过程。保温静置过程可以在精炼坩埚(坩埚可以在原来的熔化炉内，也可以吊转到另外的保温静置炉内)，也可以将精炼后的熔体利用泵体或其它方式输送到另外的保温静置坩埚内进行。在保温静置过程中，熔剂包裹的非金属夹杂物密度大于镁合金熔体，会慢慢沉降到熔体下部，这个沉降过程通常至少需要三十分钟左右。保温静置完毕后进入浇注过程。目前的浇注过程分为将坩埚倾转式浇注和保温管路输送式浇注两种。其中，倾转式浇注的缺点为：熔体内仍然有悬浮细小夹杂残留会随镁液浇注流出；坩埚晃动可能导致表面熔剂保护层破损而致使熔体氧化；坩埚底沉积的夹杂也可能随液流浇注进入铸件，工艺控制有一定难度；工人需长期培训，精心操作；有一定危险性和烟气造成的环境污染。相对而言，保温管路输送式浇注比较先进，但是受到精炼方法的限制，依然无法彻底清除镁液中残留的悬浮细小夹杂物。

由上可见，目前工业上采用的两种镁或镁合金熔铸工艺及设备均无法生产高洁净化镁或镁合金熔体，需要开发更先进的设备和工艺。

发明内容

针对目前工业生产实际，本发明提供了一种生产高洁净度镁或镁合金的多炉联合式熔铸设备和工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种生产高洁净度镁或镁合金的多炉联合式熔铸设备，该设备包括熔化炉、净化炉和保温静置炉；所述熔化炉用于镁或镁合金的熔化及合金化，熔化炉内的镁或镁合金熔体(可通过保温管路Ⅰ)移送到净化炉内进行净化处理，净化后的熔体(可通过保温管路Ⅱ)移送到保温静置炉内进行后续浇注作业。

所述熔化炉、净化炉和保温静置炉内均设置相应的配套坩埚，各步操作均在相应的坩埚内进行。