[发明专利]一种基于热浮力净化铝合金熔体的方法

说明书

本发明提供了一种基于热浮力净化铝合金熔体的方法，包括用于熔化铝合金的坩埚，坩埚设置在炉体上，其特征在于：铝合金熔体净化过程中，始终控制坩埚内的熔体按区域产生梯度温度，且熔体的最低温度不小于铝合金熔点，熔体的最高温度不大于熔体中悬浮杂质的熔点。采用本发明方案净化后的铝合金熔体，其纯度高；采用本发明方案净化铝合金熔体，不仅所需设施非常简单，只需要采用常规的坩埚、加热炉、滤网和加热丝，而且熔体净化成本低，还便于控制熔体温度场；采用本发明方案净化后铝合金熔体，整个操作过程无任何污染。

技术领域

本发明涉及铝合金熔铸技术领域，具体涉及一种基于热浮力净化铝合金熔体的方法，所述热浮力是指熔体因存在温度差而产生的使熔体从高温层流向低温层的作用力。

背景技术

传统铝合金熔体净化包含精炼剂精炼、六氯乙烷精炼、惰性气体净化等方式，在此基础上，有学者提出了气-粉复合净化、外置磁场净化、超声波净化等净化方法，使得铝合金熔体的净化效果得到了显著的提升。例如，文献CN107805723A公开的铝合金熔体净化方法包括：将坩埚熔炉内的铝合金原料加热至720-740℃制成熔体，使旋转臂在铝合金熔体中匀速旋转搅拌，同时通入N2、Cl2混合气体和精炼剂，同时对铝合金熔体表面的浮渣进行清除；再如文献CN1168839C公开的高纯铝的真空连续提纯净化方法，对提纯炉体抽真空，利用提纯炉和电解槽之间的空气压力差，经管路和截止阀将铝液导入到炉体内的提纯坩埚中，对废液回收炉抽真空，对提纯炉体充入一定量的保护气体，在回收炉与提纯炉之间产生压力差；每隔0.5-3h，利用压力差通过吸液管把富集杂质元素的液层。

然而，现有这些熔体净化方法效果仍然有待提升，一些净化方法所需设施复杂，成本高昂，个别净化方法还存在污染问题，如采用六氯乙烷精炼时会产生氯气，对环境造成污染，损害工人身体健康。考虑到环保要求，精炼时，应尽量采用物理精炼法。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于热浮力净化铝合金熔体的方法，该方法具有熔体净化效果好，所需设施简单，净化成本低，环保无污染等优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下所述技术方案。

一种基于热浮力净化铝合金熔体的方法，包括用于熔化铝合金的坩埚，坩埚设置在炉体上，炉体的作用是通过电阻丝通电产生热量，进而使坩埚内的铝合金锭料融化成熔体，在炉体不同区域设置热电偶，热电偶的另一端连接控制系统，实时反馈各个区域的温度，并能够计算出温度梯度，其特征在于：铝合金熔体净化过程中，始终控制坩埚内的熔体按区域产生梯度温度，且熔体的最低温度不小于铝合金熔点，熔体的最高温度不大于熔体中悬浮杂质的熔点。

作为本发明的优选方案，始终控制坩埚内的熔体自下而上形成温度逐级递减的温度梯度；铝合金熔体净化结束后，弃掉表层熔体和底层熔体。

为进一步提高铝合金熔体净化效果，简化熔体净化设施，将坩埚内的熔体沿轴线方向分为三个区域，上部区域对应的炉体上设置有两排电阻丝坩埚外壁，中部、下部区域对应的炉体上分别设置有四排电阻丝，中部区域相邻电阻丝轴向间距大于下部区域相邻电阻丝轴向间距；熔化时，自下往上的第1排和第5排电阻丝处于断电状态；熔体完全熔化并达到730±5℃后，开启自下往上的第1排和第5排电阻丝进行加热，使上部区域熔体温度小于中部区域熔体温度、中部区域熔体温度小于下部区域熔体温度。

为更进一步提高铝合金熔体净化效果，上部区域对应的两排电阻丝轴向间距为30mm，中部区域对应的相邻电阻丝轴向间距为20mm，下部区域对应的相邻电阻丝轴向间距为10mm。

为更进一步提高铝合金熔体净化效果，铝合金完全熔化后且在开启自下往上的第1排和第5排电阻丝之前，在坩埚内壁铺设多层带拉线的滤网；铝合金熔体净化过程中，每间隔3-5分钟缓慢拉出一层滤网。

作为本发明的另一优选方案，控制坩埚内的熔体自下而上形成温度逐级递增的温度梯度，并在坩埚内放入滤网，下压滤网使其贴靠在坩埚内壁。