[发明专利]一种用于高纯镁的真空气氛熔化炉及其熔化工艺

说明书

一种用于高纯镁的真空气氛熔化炉，包括控制机构、支撑架体和立式双层壳体，立式双层壳体的内部设置有主加热组件，顶部开设有进料口，在进料口处设有挡热阀，立式双层壳体的顶部还开设有真空组件连接口、惰性气体入口、添加剂入口和出料口，其中，真空组件连接口与外设的抽真空组件连接，惰性气体入口与外设的惰性气体气源连接，在立式双层壳体上还设有用于对其内部物料进行搅拌的内部多环搅拌组件。本发明通过对常规熔化炉结构和熔化工艺的改进，在相对较低的熔化温度和气氛保护条件下，实现对镁晶体节能、高效、高自动化程度和安全可靠性的熔化生产，以制备出高纯度的金属镁液体进行后续熔炼。

技术领域

本发明涉及工业镁纯化设备技术领域，具体的说是一种用于高纯镁的真空气氛熔化炉及其熔化工艺。

背景技术

镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。镁合金质量轻，其密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。

普通镁合金的主要缺点是耐腐蚀性差，某些环境中易在较短时间内因腐蚀使镁合金的功能失效，其中的杂质有害元素主要有Fe、Ni、Cu、Be、Si、Sr、Sb、Sn等，这些微量元素的存在直接影响镁合金的性能和使用寿命。

金属镁是镁合金的基体，国标金属镁中的镁含量为99.92-99.98%，但国标测量方法是仅测量部分杂质的含量，主要这些用于测量的部分杂质的元素含量在0.0001-0.02%之间，再用合金的总量减去几种测量杂质含量，默认为剩余的就是镁含量。实际上，由于金属镁中具有较多有害杂质，标准工业镁的实际镁含量是小于99.9%的。而含有有害杂质的镁合金在各项性能上均明显差于高纯镁金属制备的镁合金，即：在镁合金的制备过程中，如何先制备出纯度较高的高纯金属镁，再定量进行其他合金元素的添加，将直接影响成品镁合金的质量和性能。

目前，现有技术中用于熔炼金属镁的容器主要有低碳钢坩埚和不锈钢容器，这些设备在进行高纯金属镁的熔炼或熔化时通常存在以下几点显著缺陷：1、由于现有的熔化设备只在设备外部进行加热，导热效率低，热量损失大，而低碳钢坩埚和不锈钢容器在高温下存在自身抗腐蚀性差的，容器内易产生杂质污染镁金属的问题；2、镁金属的熔化过程通常在在空气中进行的，而高温下的金属镁由于化学性质活泼，很容易氧化，为了防止金属镁氧化，需要加入覆盖剂和氮气，而覆盖剂也会带来二次污染；3、现有的熔化设备熔化效率低，造成制备工艺周期长，且设备通常体积较大，安全性也无法保证。

因此，如何制备一种能够在镁晶体的熔化过程中，避免金属镁被氧化或二次污染，且能够对炉内金属镁中的杂质含量进行有效调控，自动化程度高，安全性好的真空气氛熔化炉，对于生产高纯镁来说实为必要。

发明内容

本发明的技术目的为：通过对常规熔化炉结构和熔化工艺的改进，在相对较低的熔化温度和气氛保护条件下，实现对镁晶体节能、高效、高自动化程度和安全可靠性的熔化生产，以制备出高纯度的金属镁液体进行后续熔炼。