[实用新型]一种制备高洁净度镁或镁合金熔体的熔炼装置

说明书

本实用新型公开了一种制备高洁净度镁或镁合金熔体的熔炼装置，属于金属冶炼技术领域。该装置包括熔化炉、搅拌装置、控温系统、真空系统、充气加压系统、净化炉和熔体转移装置；镁或镁合金在熔化炉内进行熔炼，采用密封和保护性气氛防止镁或镁合金熔体燃烧或过分氧化，采用特制装置充分搅拌熔体，得到化学成分均匀的镁或镁合金熔体；均质的熔体通过熔体转移装置自动输送到净化炉的净化坩埚中，熔体经过净化介质层后被弥散分布，夹杂物被去除干净；洁净、均质的熔体进行后续操作工序。本实用新型摒弃了传统的镁合金熔剂熔炼方式，实现了镁或镁合金熔体高度净化，显著降低了熔炼过程中的环境污染和工人的操作难度；可连续自动生产，生产效率高。

技术领域

本实用新型涉及金属冶炼及净化的技术领域，具体涉及一种制备高洁净度镁或镁合金的熔炼装置。

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。

但是，用于生产内部冶金质量要求较高的承力结构铸件(例如航空航天零部件)的熔炼与净化工艺主要为熔剂法。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。熔炼和合金化过程需要通过覆盖熔剂进行保护，防止原料过度氧化甚至燃烧。精炼操作时，一边对熔体进行搅拌，一边向熔体表面撒入熔剂粉末；熔剂遇高温镁熔体熔化，熔融的熔剂与非金属夹杂物接触并被捕获。熔体精炼完毕后将保温静置。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，这个沉降过程通常需要三十分钟左右。保温静置完毕后进入浇注。由于该净化过程中夹杂物的捕获程度与熔剂液滴在镁合金熔体中的分布和运动情况密切相关，因此，夹杂的去除存在较大随机性；且冶炼过程中形成的非金属夹杂物密度与镁熔体比较接近，微小尺度夹杂物很难通过静置完全消除。此外，后续浇铸过程中造成的熔体内部扰动会导致沉降的夹杂物再次浮起，且造成的液面扰动，也会导致熔体表面熔剂保护层破损而致使熔体再度氧化，破损的熔剂层会沉降而污染镁熔体。所以，这种生产工艺很难获得高洁净度的镁合金熔体。而且，熔炼和净化过程中需要加入大量熔剂，造成环境污染，工人工作环境恶劣。

目前，镁合金铸件生产的无熔剂冶炼法只用于压铸工艺，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，液面可基本上保持静止无扰动；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，还设计了带孔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。然而，同样是由于镁合金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较多，只能用于不承力的非结构民品件。

上述工艺包括溶剂法和无溶剂冶炼法，它们均未完全消除镁或镁合金熔体中的夹杂。最近，存在数种装置解决这个问题。

中国专利号201610196892.6公布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。然而它在冶炼过程中需要使用部分溶剂保护镁合金熔体，机械化、自动化程度不高，不具有真空熔炼和使用保护气的能力。

中国专利号201710059780.0公布了一种镁合金熔体连续供液净化装置及净化工艺。然而它在冶炼过程中不能事先准备真空的环境。

目前，针对生产高洁净度镁或镁合金的熔炼装置，无法实现全机械化、自动化和无溶剂熔炼。亟待开发一种夹杂去除率高且环保的针对镁或镁合金的合金熔炼装置。

实用新型内容

针对目前熔炼镁或镁合金存在的上述不足之处，本实用新型提供了一种制备高洁净度镁或镁合金熔体的熔炼装置，实现了镁或镁合金熔体高度净化，显著降低了熔炼过程中的环境污染和工人的操作难度。