[发明专利]电磁涡旋驱动力净化金属液的方法及装置

说明书

本发明公开了一种电磁涡旋驱动力连续净化金属液的方法，在金属液被连铸或是浇注成材前使金属液以一定的速度流经一设置了多组非金属夹杂物去除装置的流槽，对流槽中的金属液施加一低能耗的特殊电磁复合场改变非金属夹杂物的原有运动方向，高效驱动非金属夹杂物向流槽中设置的夹杂物收集区迁移，并最终被夹杂物收集区中的过滤装置收集。本发明还提供一种电磁涡旋驱动力连续净化金属液的装置，适用于各种对金属液纯净度要求高的精炼工艺过程，经过连续净化后的金属液可以直接连铸或者模铸成非金属夹杂物含量超低的铸坯。

技术领域

本发明涉及一种金属液净化工艺及其装置，特别是涉及一种外场作用下的金属液净化工艺及其装置，应用于电磁冶金技术领域。

背景技术

要获得高品质铸件的前提是获得洁净的金属熔体。而非金属夹杂物的存在破坏了金属基体的连续性，在应力作用下易于形成裂纹或形成腐蚀源，从而降低铸件的力学性能和使用寿命，以及影响表观和降低可靠性等。非金属夹杂物一般是由原材料带入或是熔炼过程中内生氧化、内生反应形成的。常见的非金属夹杂物有氧化物、硫化物、氮化物、硼化物和复合盐等，它们大都以颗粒状存在，典型的颗粒夹杂物尺寸在1-100μm左右。

目前从金属液中去除非金属夹杂物的主要方法包括气体搅拌，渣洗技术，过滤器技术，电磁分离技术、离心分离技术等。其中气体搅拌，渣洗技术和过滤器技术主要是通过金属熔体与作为吸附剂的气体、渣液或是陶瓷过滤器相接触，使吸附剂与熔体中的非金属夹杂物发生物理化学的或是机械的作用来达到除杂的目的。这些方法有的设备工艺复杂，有的能耗高不经济，有的不能高效连续对金属液进行净化，同时存在吸附夹杂物易脱落形成大直径夹杂物污染的风险。而电磁分离技术则是近年来快速发展起来的一项新技术，一般是通过对金属熔体施加一直流电流和与电流方向正交的磁场，电磁场相互作用产生一恒定的电磁力迫使熔体中的非金属夹杂物受到一个与电磁力方向相反的电磁挤压力，将非金属夹杂物定向迁移至分离器而被捕获，从而使夹杂物从熔体中分离。这种向熔体中施加一恒定电磁力的方式常常会由于作用在熔体中的电流和磁场分布不均匀，使得在金属液内部形成大尺度的回流或紊流，从而导致这种电磁分离方式效率低下。还有采用对管柱状容器内熔体施加交变电流的电磁分离技术，由于通入金属液的交变电流在熔体中会产生感生磁场，而感生磁场与交变电流相互作用对金属液产生指向轴心的挤压力，此时非金属夹杂物则会逆电磁力方向运动而附着于管壁上。这种方式去除非金属夹杂物的效率也极低，并且分离管道中心区域夹杂物的效率接近于零。离心分离技术在水溶液及低温溶液中悬浮物及杂质分离方面取得很好的效果，但对高温的金属熔体中的夹杂物去除效果欠佳，特别针对金属熔体中非常微细、且密度接近于金属熔体的夹杂物效率很低，而熔体的高温对耐火材料的冲刷还会引入众多的大颗粒夹杂。综上所述，目前仍然有必要开发出一种更加高效节能且方便易行的金属液净化方法和装置来提高金属液的洁净度。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种电磁复合场形成涡旋驱动力来连续净化金属液的方法及净化金属液装置，在金属液被连铸或是浇注成材前使其通过一流槽，对流槽中的金属液施加一低能耗的电磁复合场形成涡旋驱动力，驱动金属液中非金属夹杂物颗粒偏聚至流槽一侧的非金属夹杂物收集区，从而达到非金属夹杂物从连续流动的金属液中被去除，使金属液得到净化。

为达到上述目的，本发明的构思如下：