[发明专利]过滤铝熔体中非金属夹杂物的方法

说明书

技术领域：本发明涉及的是一种过滤非金属夹杂物的方法，特别是一种过滤铝熔体中非金属夹杂物的方法，属于铸造领域。

背景技术：铝是一种非常活泼金属，在熔炼过程中容易与水汽反应，生成氢气和氧化夹杂(Al₂O₃)。纯铝和铝合金中的夹杂物一般含量都在0.1％以上，夹杂物的尺寸大部分都是大于10微米。铸造业中，普遍使用的是玻璃纤维网、泡沫陶瓷过滤器和深床过滤器过滤铝熔体。这些过滤器过滤铝熔体都是不外加压力条件下，依靠铝熔体自身重量流过陶瓷过滤器，但是这种过滤方式存不能够去除铝熔体中的夹杂物尺寸小于10～15微米。为了提高过滤器的过滤效率，当减小过滤器的孔径时，铝熔体与陶瓷过滤器的不润湿性会阻碍铝熔体依靠自身重量流过过滤器，因此必须施加外力。目前施压过滤铝熔体主要是在实验室，用惰性气体对铝熔体施压，但这种过滤方式存在过滤产量低、不连续过滤等缺点，从而制约它在工业上应用。本申请人于2002年1月29日申请了专利，申请号为：02110684.3，名称为：用陶瓷过滤器过滤铝熔体中非金属夹杂物的方法，该技术用粘性涂层陶瓷颗粒在无压力条件，依靠铝熔体自身重量流过S型流道过滤装置，能够有效的捕获尺寸大于7μm的夹杂物，但是捕获尺寸小于7μm夹杂物的效率不高。铝熔体的表面张力和粘性都比较大，依靠自身重量和陶瓷过滤器的孔径很难把铝熔体分散成很细的细流。当陶瓷颗粒间隙孔(陶瓷颗粒尺寸)相对较大时，当铝熔体流过陶瓷颗粒间隙孔，裹在细流中间的细小夹杂物不会接触过滤器孔壁，而是随着铝熔体流过陶瓷过滤器而不被捕获。如果减小陶瓷颗粒的尺寸，铝熔体依靠自身重量难以流过陶瓷颗粒间隙孔，反而达不到过滤净化效果。因此，在无压力条件下用涂层陶瓷颗粒捕获尺寸小于7μm的夹杂物有一定难度。

发明内容和具体实施方式：本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种过滤铝熔体中非金属夹杂物的方法，对离心机内的陶瓷过滤器和陶瓷颗粒的表面进行涂层，改善铝熔体与陶瓷过滤器之间的润湿性，同时利用过滤器表面上的涂层捕获铝熔体中的非金属夹杂物。本发明方法具体如下：设计一台能够连续过滤铝熔体的工业离心机，陶瓷材料捣打直径不同的两个离心圆筒，圆筒的侧面有孔，把圆柱型泡沫陶瓷放在直径小的圆筒中心，然后把涂层陶瓷颗粒放在小圆筒内与泡沫陶瓷之间，再把直径稍微大一点的捣打圆筒套在直径较小的圆筒外面，它们之间的空隙容纳过虑后的铝熔体，然后通过导管引出。

在大圆筒外面有保温加热外壳，圆筒上面有保温加热盖，在保温盖的中心有加料口。圆筒下面也有保温加热盖，在盖中间有导管，导管和大圆筒与小圆筒之间的空隙是连接的。底部保温盖与离心轴连接，离心轴的中间有导管，导管的外面有加热元件，在加热元件外面有绝热层，把它放在管壁较厚的钢管内，钢管外面有滚动轴承和传动轮，用皮带把离心轴与可以调节转速的电机连接。

陶瓷表面与铝熔体之间的不润湿性限制依靠减小过滤器孔径截留夹杂物。在无压力条件下用装有涂层陶瓷颗粒的S型流道过滤设备过滤铝熔体，铝熔体流过该设备时，被分成尺寸相对较大的细流，容易使细小的夹杂物裹在细流中不而被过滤器捕获，因此，对于捕获铝熔体中尺寸小于7μm夹杂物有难度。使用离心机深床过滤铝熔体，可以相对减小陶瓷过滤器的孔径(或者陶瓷颗粒的尺寸)。离心机产生的压力均匀地施加在铝熔体上，把铝熔体分散成非常细小的细流，使夹杂物难以裹在细流中，并且对陶瓷过滤器或陶瓷颗粒进行涂层，从而可以有效的捕获尺寸小于5μm夹杂物。

本发明具有实质性特点和显著进步，本发明离心机产生的离心力可以均匀地施加在铝熔体上，使铝熔体能够流过孔径相对较小的陶瓷过滤器，并可以连续地过滤铝熔体，改善了铝熔体与陶瓷过滤器表面之间的润湿性，提高了陶瓷过滤器捕获夹杂物的能力，使用工业离心深床过滤机能够有效地除去铝熔体中的尺寸大于5μm的非金属夹杂物。

结合本发明的内容提供以下三个实施例：

  实施例过滤温度℃离心压力离心机转速除杂效率(％)陶瓷颗粒(9μm)    720 0.2MP 2532    100陶瓷颗粒(6μm)    720 0.3MP 3101    100涂层陶瓷颗粒(100μm)    720 0.08MP 1000    96