连续制备镁合金熔体复合处理装置、方法及生产线

本发明涉及金属材料及冶金类，具体地，涉及一种连续制备镁合金熔体复合处理装置、方法及镁合金熔体生产线，特别地，涉及一种1500公斤级的，适用于压力铸造的连续制备高品质镁合金熔体复合处理装置。

背景技术：

1、镁合金作为最轻的工程金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、具有较强的电磁屏蔽能力和减振性好等优点，满足航空、航天以及汽车工业等领域的要求，在一系列国防尖端领域及日常制造业中得到应用。

2、但是普通镁合金的强度不高，特别是高温性能较差，大大限制了其大规模推广应用。如何提高镁合金的室温和高温强度是镁合金研究的主要热点之一。稀土元素由于具有独特的核外电子排布，添加到镁合金中发挥着诸多独特的作用，如可以增加合金的流动性，降低微孔率，提高气密性，显著改善热裂和疏松现象，细化合金组织、形成新的强化相，促进合金表面氧化膜由疏松变为致密，降低合金在液态和固态下的氧化倾向，从而显著提升传统镁合金的强度和耐热温度，改善镁合金的高温力学性能。因此，稀土镁合金的研究已经成为镁合金发展的重要方向。国外已将耐热稀土镁合金应用到飞机蒙皮、导弹舱体、卫星空间结构件、飞船框架、发动机引擎盖、发动机汽缸体和变速箱壳体等零部件上，长春应用化学研究所研发成功的mb26富钇镁合金也已用于国产歼7和轰炸机飞机的受力构件上。随着社会经济、科技的发展，稀土镁合金在军工领域和民用领域将会有更加广阔的应用前景。

3、但是在合金熔炼过程中，由于mg和稀土元素均具有较高的化学活性而易于在空气中快速氧化，从而导致贵稀土元素的大量烧损，同时形成非金属夹杂，而这些非金属夹杂会成为破坏力学性能和腐蚀性能的发源地，对材料的综合质量产生极大的危害。另外，含锆的晶粒细化剂容易发生沉淀并且偏析严重，降低熔体纯净度和铸件成品率，增加生产成本。再者，合金中不同成分的偏析对于合金的性能也有着较大的影响。因此，熔体处理(熔体净化、晶粒细化、成分均匀化)已成为制约镁合金尤其是稀土镁合金进一步推广应用的主要技术瓶颈。

4、基于上述镁合金熔炼所需的熔体处理，有必要开发一种用于镁合金熔炼的熔体复合处理装置，将镁合金的熔炼、净化、保护、晶粒细化和成分均匀化进行复合处理，以能够连续制备镁合金熔体。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种连续制备镁合金熔体复合处理装置、方法及镁合金熔体生产线。

2、根据本发明提供的一种连续制备镁合金熔体复合处理装置，包括坩埚、过滤弯管、第一保护气体输入管、旋转吹气搅拌器、移液泵、定量泵、传输管以及盖板；

3、坩埚包括熔炼腔、熔剂净化腔以及静置净化腔，熔炼腔、熔剂净化腔以及静置净化腔之间相互隔离；

4、熔炼腔的上方设置有合金下料装置，所述过滤弯管的一端位于所述熔炼腔内，另一端延伸至熔剂净化腔内；

5、盖板盖合在熔剂净化腔顶端，所述移液泵的主体结构安装在所述盖板的上方，移液泵的进液口穿过所述盖板，延伸至熔剂净化腔中，出液口延伸至静置净化腔内；所述旋转吹气搅拌器的一端位于所述盖板的上方，另一端穿过所述盖板延伸至所述至熔剂净化腔内；

6、定量泵的底端位于所述静置净化腔内，定量泵用于将静置净化腔内的镁合金熔体通过传输管输送至外部设备中；

7、第一保护气体输入管具有一个进气口与三个出气口，进气口设置在坩埚外，两个出气口分别延伸至所述熔炼腔、熔剂净化腔以及静置净化腔内部。

8、优选的，熔炼腔、熔剂净化腔以及静置净化腔之间通过隔板相互隔离；

9、所述的连续制备镁合金熔体复合处理装置还包括第二保护气体输入管，所述第二保护气体输入管安装在所述外部设备上，用于对从静置净化腔流入外部设备的镁合金熔体进行气体保护。

10、优选的，还包括传输管加热装置，所述传输管加热装置与所述传输管相连，用于对传输管进行加热。

11、优选的，还包括移动设备，所述坩埚安装在所述移动设备上。

12、优选的，所述旋转吹气搅拌器包括精炼熔剂添加管、惰性气体输入管、电机、搅拌轴、搅拌叶片以及气体喷嘴；

13、所述精炼熔剂添加管的进料端位于所述熔剂净化腔的外侧，精炼熔剂添加管的出料端穿过所述盖板，延伸至所述熔剂净化腔内；

14、所述惰性气体输入管的进气端位于所述熔剂净化腔的外侧，惰性气体输入管的出气端穿过所述盖板，延伸至所述熔剂净化腔内，并与所述气体喷嘴相连通；

15、所述电机安装在所述熔剂净化腔的外侧，搅拌轴的一端与所述电机相连，另一端穿过所述盖板，延伸至所述熔剂净化腔内；

16、搅拌叶片与气体喷嘴均安装在所述搅拌轴上，且均位于所述熔剂净化腔内。

17、优选的，向第一保护气体输入管、第二保护气体输入管输入的保护气体均为sf6和n2的混合气体。

18、优选的，所述在熔剂净化腔中加入的精炼熔剂为jdmj精炼熔剂。

19、优选的，所述旋转吹气搅拌器吹出的气体为ar2气泡。

20、根据本发明提供的一种连续制备镁合金熔体复合处理方法，采用所述的连续制备镁合金熔体复合处理装置，还包括如下步骤：

21、通过所述合金下料装置将镁锭和中间合金锭送入熔炼腔中进行加热熔炼，然后通过过滤弯管将镁合金熔体导流入熔剂净化腔中；

22、当镁合金熔体被导流至熔剂净化腔后，对熔剂净化腔进行加热保温，接着加入精炼熔剂，然后通过旋转吹气搅拌器进行旋转喷吹和搅拌；当镁合金熔体在熔剂净化腔进行熔剂净化和气体净化后，通过移液泵将熔剂净化腔中部净化程度高的镁合金熔体输入至静置净化腔中；

23、当经过熔剂净化和气体净化后的镁合金熔体被输入至静置净化腔后，对其进行加热保温，然后在静置净化腔中静置，从而实现了静置净化；接着，使用定量泵将静置净化腔中部的镁合金熔体通过传输管输入至外界铸造设备中，并通过传输管加热装置对传输管进行加热以减少传输过程中的温降；

24、此外，在外界铸造设备的接口处，通过向第二保护气体输入管输入保护气体从而对镁合金熔体进行气体保护，防止其燃烧。

25、根据本发明提供的一种镁合金熔体生产线，采用所述的连续制备镁合金熔体复合处理装置。

26、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

27、1、本发明通过在熔炼腔内熔炼、熔剂净化腔内熔剂净化、静置净化腔内静置净化，以及对镁合金熔体的气体保护，可实现镁合金的熔炼、熔剂净化、气体净化、静置净化、气体保护、晶粒细化和成分均匀化于一体，即所述连续制备镁合金熔体复合处理装置可连续制备镁合金熔体。

28、2、本发明通过在保护气体输入管的设置，并向保护气体输入管内输入sf6和n2的混合保护气体，能够对熔炼腔、熔剂净化腔以及静置净化腔内的镁合金熔体进行气体保护，防止其燃烧。

29、3、本发明通过搅拌轴的设计，对镁合金熔体和精炼熔剂进行旋转搅拌，其旋转产生的涡流将精炼熔剂卷入镁合金熔体中，使得精炼熔剂均匀分散于镁合金熔体中，有助于精炼熔剂对镁合金熔体进行熔剂净化，并可以通过搅拌促进镁合金熔体的晶粒细化和成分均匀化。