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CN1317588A - 铝及铝合金熔体电磁过滤复合净化方法 - Google Patents

铝及铝合金熔体电磁过滤复合净化方法 Download PDF

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孙宝德
李克
林万里
倪红军
丁文江
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Abstract

铝及铝合金熔体电磁过滤复合净化方法具体为：(1)底部微孔陶瓷吹入脉冲式惰性气体气泡去除熔体中氢和夹杂，脉冲频率可调，吹入气泡达微米级；(2)利用传统泡沫陶瓷过滤器两级过滤方式，完全去除熔体中20μm以上的非金属夹杂；(3)利用高频电源和感应线圈产生的感生磁场，熔体中夹杂在通过蜂窝状直孔分离器时偏移到分离器内壁，粒径小于10μm夹杂含量降低到0.02%以下。

Description

铝及铝合金熔体电磁过滤复合净化方法
本发明涉及的是一种铝及铝合金熔体净化方法，特别是一种铝及铝合金熔体电磁过滤复合净化方法，属于铸造领域。
现有技术中采用各种方法去除铝熔体中的氢和非金属夹杂已成为生产高质量铝材的必要环节。传统的熔体静置、气体精炼、熔剂覆盖、过滤等熔体净化方法存在着夹杂去除效率不高、污染环境等缺点，净化效果和可靠性方面都有待提高。其中过滤技术存在难以去除小粒径夹杂(小于10μm)、过滤器容易堵塞的缺点，寿命短且效率低。近年来，电磁过滤(或电磁分离)净化技术得到了广泛的研究，其中外加交变磁场是实施起来最为方便，这种方案的最大优点是熔体净化时，与熔体不发生接触，无环境污染问题；分离效率对夹杂颗粒粒径的依赖型最小，只要外加磁场的磁感应强度足够大，粒径的夹杂能被高效地去除。经对现有技术的文献检索发现，利用外加高频交变磁场净化铝熔体的工艺最早由EI-Kaddah提出，并且于1987年申请了美国专利，专利号为US4909836，这种方案的磁场从单侧方向施加，其最大优点是外加磁场的施加和磁感应强度大小的调节方便，但是同时也带来问题，即位于施加磁场另一侧的大部分区域磁场很弱，细小夹杂的去除效率受到很大影响。
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种铝及铝合金熔体电磁过滤复合净化方法。
本发明的技术方案和实施方式如下：本发明的具体方法为：(1)底部微孔陶瓷吹入脉冲式惰性气体气泡去除熔体中氢和夹杂，脉冲频率可调，吹入的气泡达到微米级；
(2)利用传统泡沫陶瓷过滤器两级过滤的方式，完全去除熔体中20μm以上的非金属夹杂，并使氢含量降到0.08ml/100gAl的水平；
(3)利用高频电源和感应线圈产生的感生磁场，在电磁作用力对微小夹杂的高效分离作用下，熔体中的夹杂在通过蜂窝状直孔分离器时偏移到分离器内壁，粒径小于10μm夹杂的含量降低到0.02％以下，从而显著降低熔体中的氢含量和非金属夹杂含量，以满足工业生产对高质量铝材的需求。
铝及铝合金熔体由前流槽导入本净化装置前端侧面，通过第一级泡沫陶瓷过滤板(10～20ppi)，大部分粗大的非金属夹杂物被捕获；以脉冲方式产生的惰性气体通过由多孔陶瓷块构成的微细气泡装置，形成直径在0.1～1mm范围内的微米级气泡，与下行进入垂直的气体净化通道的铝合金熔体充分接触，吸附熔体中的氢，同时，在上升过程中气泡还与熔体中的非金属夹杂碰撞，吸附并携带其上浮到熔体上表面，形成熔渣；经过除气处理，熔体继续前行，通过第二级泡沫陶瓷过滤板(20～30ppi)，此时熔体中粒径大于20μm的非金属夹杂基本上被去除。
接着熔体进入电磁过滤分离器，在流经分离器的过程中，熔体会受到指向圆孔中心的电磁体积力作用，而非金属夹杂由于与熔体在导电性上的差异，会受到相反方向的电磁挤压力作用，并向分离器壁运动。控制熔体流动速度为10mm/s，则在外加磁感应强度为0.1T、频率为20kHz的磁场中，内径为10mm的100mm长分离器内，电磁力作用10s，就可以使80％以上粒径为10μm左右的夹杂运动到分离器壁并去除。综合除气和除杂两种功能，本净化装置可以使铝及铝合金熔体中气体和杂质的含量达到工业生产的纯净度要求：10μm以下的非金属夹杂含量少于0.02％，氢含量为0.08ml/100gAl以下。
以下进一步介绍实施例：
实施例 过滤板规格(ppi) 脉冲气频率(Hz) 吹气塞孔径(μm) 磁场频率(kHz) 磁场强度(T) 分离器管径(mm) 净化效果
第一级 第二级     [H](ml/100gAl) NMI(％)
 1  10  20     20     100     10  0.2     15     0.08 ＜0.02
 2  10  30     35     50     20  0.2     10     0.07 ＜0.02
 3  20  30     50     10     40  0.15     5     0.07 ＜0.02
本发明具有实质性特点和显著进步，通过微孔陶瓷板产生的微细惰性气体气泡尺寸达到0.1～1mm，可以使气泡与熔体充分接触，提高熔体中氢的扩散析出率，使最终氢含量降至0.08ml/100gAl以下水平；两级泡沫陶瓷过滤板阻挡熔体中粗大的夹杂，最后通过蜂窝状圆形直孔分离器，利用电磁力连续地分离去除熔体中小粒径夹杂，使熔体中小于10μm的非金属夹杂的含量降到0.02％的水平。

Claims (1)

1、一种铝及铝合金熔体电磁过滤复合净化方法，其特征在于具体方法为：(1)底部微孔陶瓷吹入脉冲式惰性气体气泡去除熔体中氢和夹杂，脉冲频率可调，吹入的气泡达到微米级；(2)利用传统泡沫陶瓷过滤器两级过滤的方式，完全去除熔体中20μm以上的非金属夹杂；(3)利用高频电源和感应线圈产生的感生磁场，在电磁作用力对微小夹杂的高效分离作用下，熔体中的夹杂在通过蜂窝状直孔分离器时偏移到分离器内壁，粒径小于10μm夹杂的含量降低到0.02％以下。
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