[发明专利]一种金属熔体净化、提纯和微合金化装置及方法

说明书

本发明公开了一种金属熔体净化、提纯和微合金化装置，包括壳体，所述壳体上设有熔体入口和熔体出口，内部设有溢流器，所述溢流器和壳体之间填充渣液，所述渣液中含有微量合金元素；待处理金属熔体从熔体入口引入溢流器，溢流后与渣液相互作用实现净化、提纯和微合金化，然后从熔体出口排出。本发明装置通过一次或多次对金属熔体净化、提纯和添加微量元素，可以低成本、高效率的清洗和微合金化金属熔体，从而通过提升金属材料的洁净度和微量合金元素含量，进一步提升金属材料的物理化学性能。

技术领域

本发明涉及金属材料冶金和加工技术，特别是涉及一种金属熔体的净化、提纯和微合金化装置及方法。

背景技术

金属材料是人类社会发展的支柱，人类早期的历史都是以金属材料的出现来区分，比如青铜器时代和铁器时代。如果人类离开金属材料，整个社会的发展将举步维艰。

几乎所有金属都要经历一次或者多次熔融态冶炼和后续的凝固过程。钢铁作为应用最广泛的金属材料，在连铸坯和铸锭生产过程中就要经历高炉转炉冶炼、精炼和连铸或者钢锭浇注等工艺。有色金属铝和铜等具体的生产工艺和钢铁有所不同，但同样要经历熔融态和凝固过程制得铸坯或者铸锭。此外，许多金属材料的铸坯或者铸锭在后续的合金化过程中还要多次熔化再凝固。

在金属熔炼和凝固过程中往往带来很多问题，严重降低金属材料品质和应用。在金属的熔炼过程中会产生很多杂质元素和颗粒，在金属凝固过程中会伴随宏观偏析和缩松缩孔等凝固缺陷。人们已经采用很多工艺或者技术来解决上述问题，但是仍需要开发新的具有低成本优势的方法来去除杂质元素和颗粒、消除宏观偏析和缩松缩孔等问题，实现材料的洁净化和均质化。因此，研究出一种有效的金属洁净化和均质化方法一直是金属材料研究中的最重要的问题之一。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的上述问题，本申请提供了一种高效、低成本的金属熔体净化、提纯和微合金化装置及方法。

技术方案：本发明所述的一种金属熔体净化、提纯和微合金化装置，包括壳体，所述壳体上设有熔体入口和熔体出口，内部设有溢流器，所述溢流器和壳体之间填充渣液；待处理金属熔体从熔体入口引入溢流器，溢流后在溢流器外表面形成的熔体薄层与渣液相互作用实现净化、提纯和微合金化，然后从熔体出口排出。

本申请根据微合金化的要求，可以在所述渣液中添加不同的适宜的微量合金元素。

所述壳体为中空，熔体入口设置在顶部，熔体出口设置在底部。本申请熔体入口和熔体出口处均可以通过设有流速控制器控制金属熔体的流速。

所述溢流器悬空设置在壳体内。所述溢流器可以是单层，也可以设置为多层，从而延长金属熔体和渣液之间相互作用的时间，获得更好的处理效果。所述溢流器的表面可以是光滑、粗糙、台阶或棱状、凸凹不平等形状，外形可以是圆柱体、锥体、球体、碗状、葫芦状、S型、曲面等形状。

进一步的，所述溢流器可以通过设置支架悬空固定在壳体内，也可以直接和壳体连接固定；当设置溢流器为多个或多层时，除上述两种固定方式外，溢流器和溢流器之间或者层与层之间可以通过相互连接实现固定。所述固定方式可以是焊接、烧结等可实现的方式。

根据实际需要，溢流器可以设置为一个，或者在壳体内分布多个。

进一步的，所述装置还包括一熔体流入器，所述熔体流入器通过熔体入口延伸至溢流器底部。进一步，所述金属熔体流入器可以采用入口管方式，也可以采用其他方式，比如自耗电极底部熔体滴落、水槽浇入、喷淋洒入等，优选为入口管方式。

采用入口管方式时，为了便于熔体的正常引入以及避免堵塞，所述熔体流入器可以根据流量大小调整其到溢流器底部的距离，一般设置在溢流器的中下部。

所述壳体外还设有加热保温装置。