CN113332769A - 一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器，包括密闭的过滤箱；所述过滤箱两端设有沿金属熔体流向自前往后依次连通外部流槽的金属熔体进口、金属熔体出口；所述过滤箱内部被隔板分割成位于上部的过滤室以及位于下部的潜流室；所述金属熔体进口与过滤室相连通；所述金属熔体出口与潜流室相连通；所述隔板上间隔设有多个陶瓷过滤管；所述陶瓷过滤管底部的通孔与潜流室相连通；所述通孔内设有透气塞；所述透气塞与连通外部的进气管相连通；所述陶瓷过滤管顶部通过阀门与连通外部的排气管相连通；所述过滤箱顶部设有扒渣口。本发明在过滤过程和结束阶段通过气体吹气排除吸附在陶瓷过滤管表面的杂质，并带走氢，达到除气的目的。
Description
技术领域
本发明涉及铝熔体冶炼技术领域，尤其涉及到一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器。
背景技术
提高铝熔体纯净度已成为生产高质量、高性能先进铝材的极为关键的手段。铝及其合金是受夹杂物与氢污染最为严重的合金之一，其纯净度将极大影响金属质量。铝的纯净度主要由溶解的氢和非金属夹杂物所决定，氢是唯一大量溶于铝熔体的气体，氢在铝液相及固相中的溶解度分别为0.65ml/100gAl和0.034ml/100gAl，相差约19.1倍。而铝熔体中的夹杂物除了水汽反应和炉料外，主要由熔化过程中的铝与氧反应所形成，所以金属铝熔化成液态就必然会存在氢与夹杂物。也因此，铝熔体在铸造之前必须进行除气、过滤等净化处理，否则将导致生产出来的铝材机械性能差、出现表面缺陷与气孔、裂纹等缺陷，制约高性能铝合金材料应用的发展。
目前市场上的过滤装置，耗材能耗较高，过滤成本高，除渣效果不好。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种成本低、除渣除氢效果好的一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器及其制备方法。
本发明是通过如下方式实现的：一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器，包括密闭的过滤箱；所述过滤箱两端设有沿金属熔体流向自前往后依次连通外部流槽的金属熔体进口、金属熔体出口；所述过滤箱内部被隔板分割成位于上部的过滤室以及位于下部的潜流室；所述金属熔体进口与过滤室相连通；所述金属熔体出口与潜流室相连通；所述隔板上间隔设有多个陶瓷过滤管；所述陶瓷过滤管底部的通孔与潜流室相连通；所述通孔内设有透气塞；所述透气塞与连通外部的进气管相连通；所述陶瓷过滤管顶部通过阀门与连通外部的排气管相连通；所述过滤箱上设有扒渣口。
进一步的，所述隔板包括将过滤箱分割成上下两部分的横向隔板以及横向隔板末端向上延伸进行密封的纵向隔板；所述横向隔板的长度小于过滤箱的长度。
进一步的，所述金属熔体出口与金属熔体进口处于同一水平面。
进一步的，所述陶瓷过滤管为陶制陶瓷过滤管。
进一步的，所述陶瓷过滤管顶部伸出过滤箱顶部后通过阀门与连通外部的排气管相连通。
进一步的，所述透气塞底部固定设置在过滤箱底部，顶部设于通孔中部并且不与陶瓷过滤管内壁接触。
进一步的，所述潜流室的底部沿金属熔体流向向下倾斜设置；所述潜流室的最低处设有放流口。
进一步的，所述扒渣口设置在过滤室的上部和下部各设置一个。
一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器的工作方法，按以下步骤操作：
S1：将金属熔体通过金属熔体进口进入过滤室，金属熔体通过过滤室内设置的陶瓷过滤管表面的微孔，对金属熔体中的杂质进行筛分，纯净的熔体通过微孔进入到陶瓷过滤管内部再通过通孔流入潜流室；
S2：当铝液通过过滤箱30分钟后，或者当铝液流速低于铸造量时，手动开启排气；通过PLC控制进气管及透气塞的吹气频率；关闭陶瓷过滤管顶部的阀门，依次打开透气塞往陶瓷过滤管内吹气，通过吹气使得陶瓷过滤管内熔体由内向外排，排出的时候带走吸附在陶瓷过滤管表面微孔的杂质，通过气体上浮到熔体表面，通过扒渣口扒走熔体中的杂质；
S3：通过PLC控制依次打开陶瓷过滤管顶部的阀门，让陶瓷过滤管内恢复压力，使得金属熔体正常通过陶瓷过滤管表面的微孔进入到潜流室；
S4：重复步骤S2和S3数次，直到过滤结束后，通过控制透气塞除气的压力，让高纯氩气快速通过陶瓷过滤管表面微孔吹掉陶瓷过滤管表面的杂质，再通过扒渣口清理；
S5：打开放流口，让箱体内熔体正常排空。
进一步的，所述步骤S2中，透气塞的吹气频率为1次/30分钟，持续10秒，吹气压力为0.25-0.4Mpa。
进一步的，所述步骤S4中，透气塞的吹气频率为1次/30分钟，持续10秒，吹气压力为0.25-0.4Mpa。
本发明的有益效果在于：在过滤过程和结束阶段通过气体吹气排除吸附在陶瓷过滤管表面的杂质，有效的减少了劳动强度，同时能提高陶瓷过滤管的使用寿命。
在过滤过程中增加透气塞吹气，吹入的高纯氩气通过透气塞形成了弥散的小气泡，小气包能够与熔体中的氢合泡带出。有效降低了金属熔体的氢含量，达到除气的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1本发明过滤器结构示意图；
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以依据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
如图1所示，一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器，包括密闭的过滤箱1；所述过滤箱1两端设有沿金属熔体流向自前往后依次连通外部流槽的金属熔体进口2、金属熔体出口3；所述过滤箱1内部被隔板4分割成位于上部的过滤室5以及位于下部的潜流室6；所述金属熔体进口2与过滤室5相连通；所述金属熔体出口3与潜流室6相连通；所述隔板4上间隔设有多个陶瓷过滤管7；所述陶瓷过滤管7底部的通孔8与潜流室6相连通；所述通孔8内设有透气塞9；所述透气塞9与连通外部的进气管10相连通；所述陶瓷过滤管7顶部通过阀门11与连通外部的排气管12相连通；所述过滤箱1顶部设有扒渣口13。
本发明的一实施例中，所述隔板4包括将过滤箱1分割成上下两部分的横向隔板41以及横向隔板41末端向上延伸进行密封的纵向隔板42；所述横向隔板41的长度小于过滤箱1的长度。
本发明的一实施例中，所述金属熔体出口3与金属熔体进口2处于同一水平面。
本发明的一实施例中，所述陶瓷过滤管7为陶制陶瓷过滤管。
本发明的一实施例中，所述陶瓷过滤管7顶部伸出过滤箱1顶部后通过阀门11与连通外部的排气管12相连通。
本发明的一实施例中，所述透气塞9底部固定设置在过滤箱1底部，顶部设于通孔8中部并且不与陶瓷过滤管7内壁接触。
本发明的一实施例中，所述潜流室6的底部沿金属熔体流向向下倾斜设置；所述潜流室6的最低处设有放流口14。
本发明的一实施例中，所述扒渣口13设置在过滤室5的上部和下部各设置一个。
一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器的工作方法，按以下步骤操作：
S1：将金属熔体通过金属熔体进口2进入过滤室5，金属熔体通过过滤室5内设置的陶瓷过滤管7表面的微孔，对金属熔体中的杂质进行筛分，纯净的熔体通过微孔进入到陶瓷过滤管7内部再通过通孔8流入潜流室6；
S2：当铝液通过过滤箱30分钟后，或者当铝液流速低于铸造量时，手动开启排气；通过PLC控制进气管10及透气塞9的吹气频率；关闭陶瓷过滤管7顶部的阀门11，依次打开透气塞9往陶瓷过滤管7内吹气，通过吹气使得陶瓷过滤管7内熔体由内向外排，排出的时候带走吸附在陶瓷过滤管7表面微孔的杂质，通过气体上浮到熔体表面，通过扒渣口13扒走熔体中的杂质；
S3：通过PLC控制依次打开陶瓷过滤管7顶部的阀门11，让陶瓷过滤管7内恢复压力，使得金属熔体正常通过陶瓷过滤管7表面的微孔进入到潜流室；
S4：重复步骤S2和S3数次，直到过滤结束后，通过控制透气塞9除气的压力，让高纯氩气快速通过陶瓷过滤管7表面微孔吹掉陶瓷过滤管7表面的杂质，再通过扒渣口清理；
S5：打开放流口14，让箱体内熔体正常排空。
进一步的，所述步骤S2中，透气塞9的吹气频率为1次/30分钟，持续10秒，吹气压力为0.25Mpa。
进一步的，所述步骤S4中，透气塞9的吹气频率为1次/30分钟，持续10秒，吹气压力为0.25Mpa。
实验例1：
铸造5052铝合金扁锭，其中在线除气净化装备为双转子在线除气机+可自排渣管式过滤器。
熔炼炉内5052铝合金，Si0.102％，Fe0.290％，Cu0.024％，Mn0.059％，2.5％，Cr0.18％，Zn0.02％，Ti 0.028％，其余为铝和不可避免的杂质。
在转炉流程上用离线测渣仪测得渣含量0.68mm2/kg，氢含量0.262ml/100gAl；在双转子除气机与可自排渣管式过滤器之间离线测渣渣含量0.52mm2/kg，氢含量0.11ml/100gAl；在可自排渣管式过滤器后离线测渣仪测得渣含量0.011mm2/kg，氢含量0.099ml/100gAl；
实验例2：
铸造3003铝合金扁锭，其中在线除气净化装备为双转子在线除气机+可自排渣管式过滤器。
熔炼炉内3003铝合金，Si0.102％，Fe0.450％，Cu0.074％，Mn1.06％，Mg0.02％，Cr0.003％，Zn0.02％，Ti 0.018％，其余为铝和不可避免的杂质。
在转炉流程上用离线测渣仪测得渣含量0.65mm2/kg，氢含量0.271ml/100gAl；在双转子除气机与可自排渣管式过滤器之间离线测渣渣含量0.51mm2/kg，氢含量0.108ml/100gAl；在可自排渣管式过滤器后离线测渣仪测得渣含量0.011mm2/kg，氢含量0.095ml/100gAl.
本发明在过滤过程和结束阶段通过气体吹气排除吸附在陶瓷过滤管表面的杂质，有效的减少了劳动强度，同时能提高陶瓷过滤管的使用寿命。
在过滤过程中增加透气塞吹气，吹入的高纯氩气通过透气塞形成了弥散的小气泡，小气包能够与熔体中的氢合泡带出。有效降低了金属熔体的氢含量，达到除气的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器，其特征在于：包括密闭的过滤箱(1)；所述过滤箱(1)两端设有沿金属熔体流向自前往后依次连通外部流槽的金属熔体进口(2)、金属熔体出口(3)；所述过滤箱(1)内部被隔板(4)分割成位于上部的过滤室(5)以及位于下部的潜流室(6)；所述金属熔体进口(2)与过滤室(5)相连通；所述金属熔体出口(3)与潜流室(6)相连通；所述隔板(4)上间隔设有多个陶瓷过滤管(7)；所述陶瓷过滤管(7)底部的通孔(8)与潜流室(6)相连通；所述通孔(8)内设有透气塞(9)；所述透气塞(9)与连通外部的进气管(10)相连通；所述陶瓷过滤管(7)顶部通过阀门(11)与连通外部的排气管(12)相连通；所述过滤箱(1)上设有扒渣口(13)。
2.根据权利要求1所述的一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器，其特征在于：所述隔板(4)包括将过滤箱(1)分割成上下两部分的横向隔板(41)以及横向隔板(41)末端向上延伸进行密封的纵向隔板(42)；所述横向隔板(41)的长度小于过滤箱(1)的长度。
3.根据权利要求1所述的一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器，其特征在于：所述金属熔体出口(3)与金属熔体进口(2)处于同一水平面。
4.根据权利要求1所述的一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器，其特征在于：所述陶瓷过滤管(7)顶部伸出过滤箱(1)顶部后通过阀门(11)与连通外部的排气管(12)相连通。
5.根据权利要求1所述的一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器，其特征在于：所述透气塞(9)底部固定设置在过滤箱(1)底部，顶部设于通孔(8)中部并且不与陶瓷过滤管(7)内壁接触。
6.根据权利要求1所述的一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器，其特征在于：所述潜流室(6)的底部沿金属熔体流向向下倾斜设置；所述潜流室(6)的最低处设有放流口(14)。
7.根据权利要求1所述的一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器，其特征在于：所述扒渣口(13)设置在过滤室(5)的上部和下部各设置一个。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器的工作方法，其特征在于：按以下步骤操作：
S1：将金属熔体通过金属熔体进口(2)进入过滤室(5)，金属熔体通过过滤室(5)内设置的陶瓷过滤管(7)表面的微孔，对金属熔体中的杂质进行筛分，纯净的熔体通过微孔进入到陶瓷过滤管(7)内部再通过通孔(8)流入潜流室(6)；
S2：当铝液通过过滤箱30分钟后，或者当铝液流速低于铸造量时，手动开启排气；通过PLC控制进气管(10)及透气塞(9)的吹气频率；关闭陶瓷过滤管(7)顶部的阀门(11)，依次打开透气塞(9)往陶瓷过滤管(7)内吹气，通过吹气使得陶瓷过滤管(7)内熔体由内向外排，排出的时候带走吸附在陶瓷过滤管(7)表面微孔的杂质，通过气体上浮到熔体表面，通过扒渣口(13)扒走熔体中的杂质；
S3：通过PLC控制依次打开陶瓷过滤管(7)顶部的阀门(11)，让陶瓷过滤管(7)内恢复压力，使得金属熔体正常通过陶瓷过滤管(7)表面的微孔进入到潜流室；
S4：重复步骤S2和S3数次，直到过滤结束后，通过控制透气塞(9)除气的压力，让高纯氩气快速通过陶瓷过滤管(7)表面微孔吹掉陶瓷过滤管(7)表面的杂质，再通过扒渣口(13)清理；
S5：打开放流口(14)，让箱体内熔体正常排空。
9.根据权利要求8所述的一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器的工作方法，其特征在于：所述步骤S2中，透气塞(9)的吹气频率为1次/30分钟，持续10秒，吹气压力为0.25Mpa。
10.根据权利要求8所述的一种用于金属熔体的可自排渣管式过滤器的工作方法，其特征在于：所述步骤S4中，透气塞(9)的吹气频率为1次/30分钟，持续10秒，吹气压力为0.25Mpa。
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2021
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