[发明专利]一种大吨位轻合金熔体实时净化方法及系统

说明书

本发明公开了一种大吨位轻合金熔体实时净化方法及系统，涉及铝合金净化技术领域。其中，方法包括：在熔炼炉炉底预埋防渗型透气砖，通过在线测氢仪实时采集合金熔体含氢量数据，分阶段通过在线测氢仪吹入弥散多泡的精炼氩气，有效降低铝液中氢的含量，保护合金熔体液面以防止氧化。以此解决了现有技术中轻合金的制备，采用天然气加热熔炼，元素烧损率大、氢含量高、夹杂多、生产效率低的问题。

技术领域

本发明涉及铝合金净化技术领域，尤其涉及一种大吨位轻合金熔体实时净化方法及系统。

背景技术

轻合金特别是铝合金、镁合金，因其低密度、高性能的优势，广泛应用于兵器、航空航天、汽车等领域。工业生产中，轻合金的单次熔化量可达5t甚至50t以上，电加热方式能耗过高，因此通常采用节能、环保的天然气加热形式。天然气加热是对液面进行直接吹扫加热，大吨位熔体的液面较大，极易造成合金中Mg、Si等元素烧损率大、氢含量高、夹杂多等品质问题，从而在铸造凝固完成后铸件内部形成大量的针孔、气孔、夹杂等缺陷，恶化铸件的组织性能，甚至可能造成整炉熔体报废。而现在常规手段是人工添加精炼剂或借助旋转喷吹精炼机向熔体中吹入氩气及精炼剂进行净化，在升温熔化阶段无法实现保护，且天然气炉的结构以及熔体的大液面、大吨位特点，导致难以找到相匹配的旋转喷吹精炼机，只能采用分装为很多小炉再分别精炼的方法，品质不均匀，效率低，无法满足大吨位熔体熔炼及大型件浇注的需要。因此，需要对现有技术进行改进，提出更合理的技术方案。

发明内容

为了解决现有技术中轻合金的制备，采用天然气加热熔炼，元素烧损率大、氢含量高、夹杂多、生产效率低的问题。

第一方面的，本发明实施例提出了一种大吨位轻合金熔体实时净化方法，方法包括：

根据炉膛的尺寸设置防渗型透气砖的数量及位置，形成含有防渗型透气砖的熔炼炉，其中，每一防渗型透气砖均匹配有质量流量控制器；

在合金锭加入炉膛后，对合金锭加热熔化，并根据合金熔体的液面高度从低到高逐渐调节质量流量控制器的吹氩开合度，其中，吹氩开合度的范围为0～10％；

在监测到合金锭完全熔化后，控制炉膛内的温度并调节质量流量控制器的吹氩开合度，对合金熔体进行静置，其中，吹氩开合度为0～5％；

在合金熔体进行静置后，通过炉前光谱分析仪监测合金熔体成分，加入中间合金锭进行修正，并保持质量流量控制器的吹氩开合度与对合金熔体进行静置的吹氩开合度一致；

在修正用合金锭加入后，控制质量流量控制器的吹氩开合度≥50％，并保持吹氩开合度稳定直至修正用合金锭熔化；

在修正用合金锭熔化后，控制质量流量控制器的吹氩开合度与对合金熔体进行静置的吹氩开合度一致，并控制炉膛内的温度进行保温；

通过在线测氢仪对合金熔体氢含量进行实时监测，根据氢含量值，非线性地对质量流量控制器的吹氩开合度进行匹配调节，直至氢含量值满足预设条件；

在氢含量值满足预设条件后，调节质量流量控制器的吹氩开合度，对合金熔体进行静置保温，其中，吹氩开合度为0～5％。

优选地，在监测到合金锭完全熔化后，控制炉膛内的温度并调节质量流量控制器的吹氩开合度，对合金熔体进行静置，其中，吹氩开合度为0～5％的步骤，包括：

在监测到合金锭完全熔化后，控制炉膛内的温度并保温，调节质量流量控制器处于一个特定的吹氩开合度，对合金熔体进行静置，其中，吹氩开合度为0～5％。

优选地，在线测氢仪的含氢量测量范围为0～0.99ml/100g Al，测氢分辨率为0.01ml/100g Al，校正误差为：≤5％；监测平衡时间为：≤5min。

优选地，防渗型透气砖数量≥3，防渗型透气砖产生的最大吹氩压力≥0.3MPa及吹氩开合度为0～100％。