本发明专利技术属于金属熔炼领域，具体是涉及到一种金属熔炼系统及方法，包括加热保温组件、两端均连通加热保温组件的封闭流道A，加热保温组件和封闭流道A内设置有由致密材质围合形成且相互连通的空腔，加热保温组件上设置有连通空腔用于抽真空和/或充惰性气体的通道，还包括驱动位于空腔内的金属熔液通过封闭流道A在加热保温组件内循环的动力结构，在加热保温组件上设置封闭流道配合动力结构实现内部金属熔液的循环流通，配合对加热保温组件内抽真空和/或充惰性气体工艺不断净化金属熔液；可通过成本较少的低真空系统实现高真空效果，在洁净的高温气氛环境下完成除气除渣操作，从而有效地实现大体量熔炼、熔铸过程中的高金属纯净度。度。度。
【技术实现步骤摘要】
一种金属熔炼系统及方法
[0001]本专利技术属于金属熔炼领域，具体是涉及到一种金属熔炼系统及方法。
技术介绍
[0002]在一些具有极高性能要求的应用中，要求金属合金铸锭具有更高的纯净度，需要对熔铸过程进行有效地保护和净化。目前国内外合金的熔铸设备一般是电阻加热熔化箱、感应加热熔化箱、天燃气加热熔化箱等，这类设备在熔炼过程中，存以下主要问题：1、隔绝空气效果不佳而导致高温下金属熔液氧化形成杂质，虽然在金属熔液表面可通入惰性气体进行保护，但因多孔材质的耐火材料内含空气且难以排出，导致氧化反应仍然存在；2、在密封真空炉中虽然可以有效隔氧，但对熔体进行检测、净化或除渣等操作困难，易导致批量或大规格产品质量差；3、由于高温烧损以及部分氧化等问题，导致实际铸锭合金成分往往与配料成分存在差距且批次波动不可控，导致不同炉次铸锭性能不稳定；4、由于箱腔容量大、原料不净、接触污染等问题，导致熔炼过程中含有杂质且不易清除，净化效果往往不高；5、目前常采用搅拌结合惰性泡沫附着的方法对金属熔体除气，但当熔液体量较大时因接触效率不足导致效果有限，若采用在线方式效果提升但又会在除气装置内浪费大量金属熔体。综上所述，如何同时实现准确的铸锭合金成分控制，以及在熔炼铸造过程中实施有效的保护并完成除气除渣，是获得高品质金属合金材料的关键。
技术实现思路
[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种可以实现成分准确和高纯净化效果的金属熔炼系统及方法。
[0004]本专利技术提供一种金属熔炼系统，包括加热保温组件、两端均连通加热保温组件的封闭流道A，所述加热保温组件和封闭流道A内设置有由致密材质围合形成且相互连通的空腔，加热保温组件上设置有连通空腔用于抽真空和/或充惰性气体的通道，还包括驱动位于空腔内的金属熔液通过封闭流道A在加热保温组件内循环的动力结构。
[0005]更进一步地，所述加热保温组件为一个加热保温箱，封闭流道A两端分别连接加热保温箱内空腔的上端和底部，所述动力结构为泵。
[0006]更进一步地，所述加热保温组件为至少两个加热保温箱，至少两个加热保温箱通过封闭流道B依次连接，首尾两个加热保温箱通过封闭流道A连接，动力结构为泵或者加热保温箱之间高低落差结构，封闭流道A和封闭流道B上或者加热保温箱的接口处设置有阀门。
[0007]更进一步地，所述加热保温箱包括箱体和箱盖，所述箱体和箱盖上设置有致密耐温保护层，箱体和箱盖配合后，两个致密耐温保护层围合形成密闭的空腔，还包括用于给空腔加热或保温的加热器。
[0008]更进一步地，所述箱盖上设置有开口，还包括用于封堵开口的操作盖，开口和操作盖相对侧设置有致密耐温保护层。
[0009]更进一步地，封闭流道A上设置有分支，分支上依次连接有在线过滤组件和成型工位，在线过滤组件与成型工位之间设置有连通加热保温组件的回流通道，分支与封闭流道A连接处以及回流通道与分支连接处设置换向结构，还包括与加热保温组件的空腔连通的成分微调系统和除气转子。
[0010]更进一步地，所述加热保温组件为加热保温箱，所述成分微调系统包括输送带和机械手，机械手通过加热保温箱的开口取走金属熔液进行检测或者放入原料对金属熔液成分进行微调。
[0011]更进一步地，所述加热保温组件为加热保温箱，所述除气转子通过加热保温箱的开口伸入空腔内进行除气。
[0012]更进一步地，在线过滤组件包括设置在分支上的在线除气装置、板式过滤装置、管式过滤装置、超声处理装置或电磁处理装置一种或多种。
[0013]更进一步地，在线除气装置、板式过滤装置、管式过滤装置、超声处理装置或电磁处理装置一种或多种与分支并联，且与分支连接处均设置有换向结构。
[0014]本专利技术还提供一种金属熔炼方法，包括金属熔炼系统，包括如下步骤：
[0015]S1、将待熔炼金属或者金属熔液放至加热保温组件内，加热保温组件加热熔化金属或者对金属熔液进行保温，通过成分微调系统对金属熔液进行成份调控；
[0016]S2、打开动力结构和除气转子，使金属熔液在加热保温组件和封闭流道A内循环流动对金属熔液进行除气；
[0017]S3、判断金属熔液是否满足除气要求，满足则关闭动力结构和除气转子19并进入步骤S4,不满足则重复S2；
[0018]S4、判断金属熔液氧化夹渣量是否满足要求，满足则通过分支进入步骤S6,否则进入步骤S5；
[0019]S5、通过换向结构使金属熔液通过在线处理装置进行过滤，过滤后再次判断金属熔液是否满足氧化夹渣量要求，满足则进入步骤S6，反之则通过换向结构使过滤后金属熔液通过回流通道进入加热保温组件，进入步骤S2；
[0020]S6、进入成型工位进行铸造。
[0021]步骤S1包括：
[0022]S11、将待加热金属放置在箱体内的空腔内，盖上箱盖；
[0023]S12、通过通道对密闭的空腔进行抽真空，达到真空度要求后关闭抽真空设备；
[0024]S13、在关闭抽真空设备后15
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150s时间内通过通道对密闭的空腔充满惰性气体，使空腔达到正压，并维持正压；
[0025]S14、通过加热器对空腔进行加热并保温；
[0026]S15、判断是否满足除气要求，满足则使熔炼后金属进入步骤S2；反之维持S14,并重复S12和S13；每次重复步骤S12时，停止惰性气体充入再抽真空，且比前次抽真空的真空率低，重复步骤S13时，充满惰性气体时间比前次短。
[0027]步骤S2包括：
[0028]S21、打开动力结构使金属熔液在加热保温组件和封闭流道A内循环流动，同时开启保温组件内的除气转子，过程中通过通道维持空腔内的惰性气体正压状态，直至熔液满足除气要求；
[0029]S22、通过通道对密闭的空腔进行抽真空，达到真空度要求后关闭抽真空设备；
[0030]S23、在15
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150s之内通过通道对密闭的空腔充满惰性气体，使空腔达到正压，并维持正压。
[0031]步骤S2还包括：
[0032]在步骤S3中金属熔液不满足除气要求时，在步骤S3中金属熔液不满足除气要求时进入步骤S24；
[0033]S24、关闭加热保温组件，使金属熔液在空腔10内表层凝固；
[0034]S25、开启加热保温组件,重复S22
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S23,每次重复步骤S22时，停止惰性气体充入再抽真空，且比前次抽真空的真空率低，重复步骤S23时，充满惰性气体时间比前次短。
[0035]本专利技术的有益效果：在加热保温组件上设置封闭流道配合动力结构实现内部金属熔液的循环流通，并配合对加热保温组件内抽真空和/或充惰性气体工艺不断净化金属熔液。首先，采用的保护加热系统及方法可通过成本较少的低真空系统实现高真空效果，在洁净的高温气氛环境下完成除气除渣操作，从而有效地实现大体量熔炼、熔铸过程中的高金属纯净度，并避免了纯真空熔炼时合金元素的高温烧损。
[0036]本专利技术提供一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金属熔炼系统，其特征是，包括加热保温组件、两端均连通加热保温组件的封闭流道A(14)，所述加热保温组件和封闭流道A(14)内设置有由致密材质围合形成且相互连通的空腔(10)，加热保温组件上设置有连通空腔(10)用于抽真空和/或充惰性气体的通道(5)，还包括驱动位于空腔(10)内的金属熔液通过封闭流道A(14)在加热保温组件内循环的动力结构。2.如权利要求1所述的金属熔炼系统，其特征是，所述加热保温组件为一个加热保温箱(100)，封闭流道A(14)两端分别连接加热保温箱(100)内空腔(10)的上端和底部，所述动力结构为泵。3.如权利要求1所述的金属熔炼系统，其特征是，所述加热保温组件为至少两个加热保温箱(100)，至少两个加热保温箱(100)通过封闭流道B(15)依次连接，首尾两个加热保温箱(100)通过封闭流道A(14)连接，动力结构为泵或者加热保温箱(100)之间高低落差结构，封闭流道A(14)和封闭流道B(15)上或者加热保温箱(100)的接口处设置有阀门(16)。4.如权利要求3所述的金属熔炼系统，其特征是，所述加热保温箱(100)包括箱体(1)和箱盖(2)，所述箱体和箱盖上设置有致密耐温保护层(3)，箱体(1)和箱盖(2)配合后，两个致密耐温保护层(3)围合形成密闭的空腔(10)，还包括用于给空腔(10)加热或保温的加热器(4)。5.如权利要求4所述的金属熔炼系统，其特征是，所述箱盖(2)上设置有开口(201)，还包括用于封堵开口(201)的操作盖(6)，开口(201)和操作盖(6)相对侧设置有致密耐温保护层(3)。6.如权利要求1
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5任一项所述的金属熔炼系统，其特征是，封闭流道A(14)上设置有分支(26)，分支(26)上依次连接有在线过滤组件和成型工位(23)，在线过滤组件与成型工位(23)之间设置有连通加热保温组件的回流通道(27)，分支(26)与封闭流道A(14)连接处以及回流通道(27)与分支(26)连接处设置换向结构(28)，还包括与加热保温组件的空腔(10)连通的成分微调系统(17)和除气转子(19)。7.如权利要求6所述的金属熔炼系统，其特征是，所述加热保温组件为加热保温箱(100)，所述成分微调系统(17)包括输送带(171)和机械手(18)，机械手(18)通过加热保温箱(100)的开口(201)取走金属熔液进行检测或者放入原料对金属熔液成分进行微调。8.如权利要求6所述的金属熔炼系统，其特征是，所述加热保温组件为加热保温箱(100)，所述除气转子(19)通过加热保温箱(100)的开口(201)伸入空腔(10)内进行除气。9.如权利要求6所述的金属熔炼系统，其特征是，在线过滤组件包括设置在分支(26)上的在线除气装置(20)、板式过滤装置(21)、管式过滤装置、超声处理装置(22)或电磁处理装置一种或多种。10.如权利要求6所述的金属熔炼系统，其特征是，在线除气装置(20)、板式过滤装置(21)、管式过滤装置、超...
【专利技术属性】
技术研发人员：张劲，郑英，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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