專利名稱：壓縮微孔金屬脫氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔融金屬的提純，特別涉及從熔融鋁中去除氫氣以及不溶的雜質(zhì)。
背景技術(shù)：
氫是在熔融鋁中唯一有明顯溶解性的氣體。氫在熔融鋁中的溶解性如圖1所示。當(dāng)熔融金屬的溫度下降到凝固的溫度時(shí)，氫氣的溶解性明顯下降。這種明顯的下降導(dǎo)致了在最終固體結(jié)構(gòu)中形成不希望出現(xiàn)的微縮及孔隙。如圖1所示，在凝固結(jié)束之后，熔融鋁中的氫氣大約有5％存留在其中。另外的95％在氫氣的濃度達(dá)到能夠形成氣泡后都排到了液體中。
熔融鋁與周?chē)鷿衿慕佑|在合理的制造條件下是不可避免的。但是，鋁具有較高的活性，很容易將接觸的水還原或分解，反應(yīng)如下
為了得到冶金優(yōu)質(zhì)錠或鑄錠，就必須在凝固之前將氫氣去除到一個(gè)可接受的程度。工業(yè)上可接受去除或降低氫氣含量的經(jīng)驗(yàn)是在澆鑄和凝固之前，將惰性或半惰性氣體直接通過(guò)熔融熔鋁。用惰性氣體凈化熔融鋁相關(guān)技術(shù)的例子如美國(guó)專利5340379。
溶解在熔融鋁中的氫氣相對(duì)于普通合金成份和雜質(zhì)表現(xiàn)出較高的氣壓。因此，氫氣可以優(yōu)選利用惰性氣體凈化或通過(guò)真空處理。溶解在熔融金屬的氫氣可以基于下列反應(yīng)將分子氫重新組合以達(dá)到去除目的H＝1/2H2(gas)該反應(yīng)的化學(xué)平衡(KH2|)與局部壓力(ρ)的關(guān)系式為KH2=ρH21/2|]]>
對(duì)于純的熔融鋁的KH2由下式給出Ln(KH)＝5869/T+3.282|直接將凈化氣體引入熔融鋁來(lái)降低氫的含量有好幾種方法。普通方法包括簡(jiǎn)單的使用導(dǎo)管或噴槍，多孔塞，旋轉(zhuǎn)噴嘴脫氣裝置或高壓噴嘴。這方面的例子如美國(guó)專利5340379，5660614，6056803及其所引用的參照資料。
去除率，即最終達(dá)到的氫的殘留值依賴于在連續(xù)脫氣條件下諸如金屬溫度、熱力學(xué)溶解性、凈化氣流率、金屬流率幾個(gè)參數(shù)，在靜態(tài)脫氣條件下的熔爐大小，氣體去除比以及氣泡大小或表面面積。如果給定了凈化氣體流率，氫氣去除率通過(guò)氣泡大小來(lái)控制。氣泡越小，擴(kuò)散率越高，從而去除率也越高。簡(jiǎn)單的噴槍或?qū)Ч芸梢援a(chǎn)生一個(gè)非常大的氣泡，從而導(dǎo)致了一個(gè)相對(duì)低的去除率。通過(guò)將多孔塞或通過(guò)一個(gè)剪切氣流的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)將氣體引入小氣泡中來(lái)提高去除率。氣泡越小，隨著轉(zhuǎn)移率的增加，接觸表面積增加，氣泡的斯托克直徑越小，其上升速率就越慢。
利用惰性氣泡來(lái)去除熔融鋁中的氫有一些局性。有效的去除需要?dú)馀菹鄬?duì)較小以使接觸表面積最大。最小的氣泡一般利用旋轉(zhuǎn)葉輪脫氣裝置得到。脫氣裝置可以產(chǎn)生非常小的氣泡，其可以懸浮停留較長(zhǎng)的時(shí)間。旋轉(zhuǎn)葉輪脫氣裝置一般相對(duì)于澆鑄機(jī)械較遠(yuǎn)的地方安裝，以使氣泡有足夠的時(shí)間浮起而分離。當(dāng)濕汽中含有難熔的接觸材料時(shí)，這個(gè)距離也使氫氣有足夠的時(shí)間從周?chē)鷿衿兄匦挛降饺苋阡X中?；跉錃馊芙庑耘c溫度的平衡，可達(dá)到的最低氫氣含量要依賴于溫度的高低。在氫去除處理過(guò)程中溫度越低，在凝固后最終氫含量也越低。理想地，氫氣去除應(yīng)該在凝固開(kāi)始前一刻，但這與氣體凈化處理不一致了。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)葉輪脫氣裝置產(chǎn)生了足夠的小氣泡，其它問(wèn)題也隨之而來(lái)了。熟知的除了脫氣處理之外，還需要過(guò)濾處理，其利用深床過(guò)濾器或陶瓷泡沫過(guò)濾器。這些組合的系統(tǒng)一般要占地空間大，需要將熔融金屬保留(hold)在一個(gè)或兩個(gè)處理單元的鑄件之間。保留熔融金屬產(chǎn)生了具體的問(wèn)題。第一，必須利用外部熱源以保持在鑄件之間的熔融金屬的溫度。這就需要一個(gè)精細(xì)的加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要大量資金，附帶有易變的高昂的能量損耗。第二，必須排干凈處理單元并重新填充以改變合金組成。排出和再充填是一種在非生產(chǎn)勞動(dòng)力成本、加工成本這些資源的明顯耗竭，以及由于設(shè)備運(yùn)輸?shù)耐９て谠斐傻漠a(chǎn)率損失。壓縮脫器裝置在P.D.Waite寫(xiě)的“Improved Metal lurgical Understanding Of The Alcan CompactDegasser After Two Years Of Industrial Implementation In A AluminumCasting Plates”，Conference Proceedings at the 127thTMS/AIME AnnualMeeting，San Antonio，1998年2月，791-796頁(yè)中已有描述。雖然這種系統(tǒng)完全可以排出氣體的，但不能將金屬壓縮到目前的標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)也需要堅(jiān)固的支撐流槽輔助，其包括脫氣罩、折流擋板；驅(qū)動(dòng)組件，其包括馬達(dá)、舉升機(jī)械、排煙系統(tǒng)、PLC面板以及界面/氣體混和面板。
現(xiàn)有的從鋁中脫氣的方法的一個(gè)特殊的問(wèn)題是監(jiān)測(cè)脫氣操作的有效性的困難。廣為熟知，一個(gè)不能夠進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)不能優(yōu)化其性能。
總之，現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有一種適合的脫氣和過(guò)濾系統(tǒng)及裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種用于從熔融金屬，優(yōu)選為鋁脫氣的改進(jìn)裝置和方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種從熔融金屬，優(yōu)選為鋁脫氣的改進(jìn)設(shè)備和方法，該裝置及方法是高效的并且比前述現(xiàn)有方法的設(shè)備和占地，需要較低的投資。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種從鋁中脫氣的改進(jìn)設(shè)備和方法，其中脫氣操作的有效性可以被有效監(jiān)測(cè)到，并且可以優(yōu)化其性能。
本發(fā)明的一個(gè)特有特征是利用現(xiàn)有環(huán)境進(jìn)行小量改進(jìn)就可進(jìn)行生產(chǎn)的能力。
本發(fā)明的另一個(gè)特有特征是將本發(fā)明給合成一個(gè)新的裝置從而極大提高了澆鑄操作的效率。
上述這些以及其它的優(yōu)勢(shì)將通過(guò)這里的描述得以實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的設(shè)備包括一個(gè)從熔融金屬中脫氣的脫氣裝置10，其具有一個(gè)微孔板11。微孔板具有至少一個(gè)內(nèi)部通道13以及一個(gè)對(duì)接管12，對(duì)接管12固定在微孔板上，并與內(nèi)部通道相流通。
另一個(gè)實(shí)施例提供了提純?nèi)廴诮饘俚囊环N方法。該方法包括熔化金屬形成熔融金屬。熔融金屬通過(guò)包容容器，其中包容容器具有一個(gè)脫氣裝置，并且脫氣裝置具有一個(gè)微孔板，微孔板上至少有一個(gè)內(nèi)部通道和一個(gè)對(duì)接管，對(duì)接管固定到微孔板上并與內(nèi)部通道相流通。氫氣通過(guò)對(duì)接管從微孔板中去除。
本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例是提純?nèi)廴诮饘俚脑O(shè)備。該設(shè)備具有一個(gè)包容容器，包容容器具有一個(gè)輸入喉和一個(gè)排出喉。脫氣裝置位于輸入喉進(jìn)排出喉之間。該脫氣裝置具有一個(gè)微孔板，微孔板上具有至少一個(gè)內(nèi)部通道，對(duì)接管固定在微孔板上并且與內(nèi)部通道相流通。


圖1為氫氣在鋁中溶解性的說(shuō)明圖；圖2為本發(fā)明的脫氣裝置微孔板的剖面圖；圖3為本發(fā)明的脫氣裝置微孔板的正面剖面圖；圖4為本發(fā)明的脫氣裝置微孔板的側(cè)面剖面圖；圖5為本發(fā)明的脫氣裝置微孔板的透視示意圖；圖6為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的澆鑄流槽的示意圖；圖7為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的過(guò)濾杯的俯視圖；圖8為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的剖面示意圖；圖9為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖；圖10為本發(fā)明在使用前加進(jìn)行加熱的一個(gè)實(shí)施例剖面圖；圖11為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖；具體實(shí)施方式
本發(fā)明的設(shè)備和方法能夠從鋁中脫氣對(duì)鋁進(jìn)行有效的壓縮，并且脫氣操作可以被監(jiān)測(cè)從而進(jìn)行優(yōu)化?？偟膩?lái)說(shuō)，本發(fā)明利用一個(gè)微孔板或面板，該板浸在熔融金屬中，其通過(guò)凈化去除或真空去除的方法將氫氣擴(kuò)散到該板中來(lái)去除氫氣。下面，本發(fā)明將結(jié)合完整揭示本發(fā)明的各個(gè)附圖進(jìn)行描述。附圖是說(shuō)明性的并非有意限定本發(fā)明。各個(gè)附圖中相同的部件的標(biāo)號(hào)是一致的。
多孔介質(zhì)脫氣裝置包括一個(gè)微孔板，或面板，其浸到要脫氣的熔融金屬如鋁、鋼、銅或鐵中。如圖2顯示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中脫氣裝置整體顯示為剖面圖，由10來(lái)表示。脫氣裝置10包括一個(gè)微孔板11，至少有一個(gè)對(duì)接管12與內(nèi)部通道13對(duì)接。該板的上部有一個(gè)封蓋14。對(duì)接管12通過(guò)真空或凈化來(lái)去掉氫氣。在真空式去除中，對(duì)接管12固定在真空器上，其使得該板的壓降。只要在真空器中含有的氣體都可以被去除。在真空式去除方法中，可以利用一個(gè)對(duì)接管和內(nèi)部通道，但是優(yōu)選方式為多個(gè)對(duì)接管和內(nèi)部通道。在凈化式去除方法中，非活性凈化氣，優(yōu)選為氬氣或氮?dú)猓灰胍粋€(gè)對(duì)接管然后從另一個(gè)對(duì)接管中排出。排氣最好用真空器來(lái)輔助完成。
對(duì)接管為無(wú)孔隙的，優(yōu)選為金屬或密度陶瓷，例如石墨、氮化硼、氧化鋁、氧化鋯或莫來(lái)石。對(duì)接管優(yōu)選用鋼或奧氏體不銹鋼結(jié)構(gòu)。該管可以用等離子涂層氧化鋁或氧化鋯等材料進(jìn)行噴涂以防止溶解，或者可以用氮化硼等材料來(lái)噴涂。
對(duì)接管以及相連結(jié)的內(nèi)部通道在本發(fā)明的目的就是為凈化氣提供一個(gè)連續(xù)流通的功能，雖然理論上并非有此限制。流動(dòng)的凈化氣連續(xù)地去除擴(kuò)散到多孔板的氫原子并反應(yīng)生成的氫氣。通過(guò)連續(xù)去除氫氣，對(duì)于氫原子或離子擴(kuò)散到該多孔板持續(xù)提供了很高的驅(qū)動(dòng)力。利用同樣的基理，即相對(duì)于熔融金屬在多孔板中氫氣的局部壓力，通過(guò)凈化式或真空式方法來(lái)去除氫氣。
在氬氣中如果有氫氣，其在導(dǎo)熱性方面具有明顯的影響。這種導(dǎo)熱性的變化可以利用商用導(dǎo)熱分析儀來(lái)測(cè)量并量化。在測(cè)量導(dǎo)熱性的基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)量氬氣中的凈化氣流率以及氫氣的百分比，脫氣裝置的性能可以進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量從而優(yōu)化凈化氣的流率和流量的性能。由于有效監(jiān)測(cè)性能的提高，凈化系統(tǒng)要優(yōu)于真空系統(tǒng)。
選擇微孔板微結(jié)構(gòu)和材料時(shí)以使不會(huì)發(fā)生熔融金屬能通過(guò)毛細(xì)滲透作用進(jìn)入微孔材料中?？刂泼?xì)參透的材料要素有熔融表面能量(γis)，金屬材料潤(rùn)濕角(θ)，以及金屬靜熱壓(Hp)。滲透過(guò)微孔材料的臨界金屬靜壓(Hp)定義為Hp≥4γis(cosθ)/gρφ|。
其中，Hp為毛細(xì)滲透臨界壓強(qiáng)，γis為多孔介質(zhì)與熔融鋁界面表面能量，θ為熔融鋁在多孔介質(zhì)上的接觸潤(rùn)濕角，g為重力常數(shù)，ρ|為液態(tài)金屬密度，φ|為多孔材料孔口尺寸。因此，在給定的浸入深度下，所計(jì)算的Hp必須要比實(shí)際的毛細(xì)壓足夠高。
對(duì)于給定了熔融金屬浸沒(méi)深度，通過(guò)選擇具有合適微孔材料γis和θ值來(lái)維持足夠高的Hp，微孔板將抵制熔融金屬的毛細(xì)滲透作用，而仍能夠使氫氣和去除氫氣的凈化氣滲透過(guò)去。
廣泛的多孔材料將證明在滲透性范圍之內(nèi)適用于本發(fā)明，而且如前所述為非活性材料。
特別優(yōu)選的材料包括剛化真空模壓纖維板，開(kāi)放式發(fā)泡網(wǎng)狀陶瓷泡沫，具有微孔涂層的陶瓷泡沫，粘結(jié)顆粒材料，以及有機(jī)孔隙成形材料如胡桃粉、有機(jī)微球粒、鋸沫等加入泥漿并將其加熱燒盡而形成的陶瓷材料。
剛化直空模壓纖維板的材料基礎(chǔ)為硅酸鋁、硅石、硅酸鎂或氧化鋁纖維，其普遍于膠體氧化鋁或氧化鋁粘結(jié)。纖維微結(jié)構(gòu)非常細(xì)，具有60-70％的開(kāi)孔容積。因?yàn)檫@些材料為不連續(xù)纖維矩陣，所以具有優(yōu)秀的耐熱縮性。真空模壓纖維板具有較低的熱擴(kuò)散率，因此與熔融鋁開(kāi)始接觸時(shí)不會(huì)變冷或凍結(jié)。商用剛化真空模壓板可以在市場(chǎng)上買(mǎi)到，如Florida，NY的Zircar Ceramics Inc.或者Wilmington DE的Rath Performance Fibers。
開(kāi)放式發(fā)泡陶瓷泡沫為具有不連續(xù)結(jié)構(gòu)的完全開(kāi)放孔隙。為了防止金屬滲透，必須有相對(duì)較小的孔隙尺寸，優(yōu)選為每英寸大于60個(gè)孔隙，除非是利用涂料形成的微孔涂層。
可替代的實(shí)施列如圖3顯示的正面剖面圖所示。圖4是側(cè)面剖面視圖。圖3和圖4顯示的脫氣裝置包括中空微孔板20，其具有至少一個(gè)對(duì)接管12與該微孔板內(nèi)的腔21相流通。圖3和圖4顯示的實(shí)施例的特別的優(yōu)點(diǎn)是消除施壓的凈化氣從多孔材料擠出而造成的壓降。
微孔板優(yōu)選為完全浸在熔融金屬的表面下以避免給周?chē)諝猱a(chǎn)生通道。本發(fā)明利用的脫氣裝置的俯視透視示意圖如圖5所示，在圖5中，脫氣裝置10包括一對(duì)對(duì)接管12和12’，其浸沒(méi)在熔爐25中的熔融金屬24中。凈化氣通過(guò)氣源26輸入到對(duì)接管12，從對(duì)接管12’中排出含有氫氣的凈化氣。輔助單元27如真空泵或?qū)岱治鰞x與排氣對(duì)接管12’相連通。
在連續(xù)澆鑄過(guò)程中，微孔板將根據(jù)澆鑄操作的規(guī)定安裝在較寬范圍的場(chǎng)所中。在鋼坯或鑄塊澆鑄的情況下，微孔板如圖6所示可以安裝在澆鑄流槽中，其中，流槽可以在過(guò)濾杯的前面或后面。在圖6所示的實(shí)施例中，在澆鑄流槽90中有多個(gè)脫氣裝置10，每個(gè)脫氣裝置具有一個(gè)輸入對(duì)接管12和一個(gè)排氣對(duì)接管12’。多個(gè)輸入對(duì)接管12與進(jìn)氣歧管30相流通，用于將非活性氣體提供到脫氣裝置。類(lèi)似地，多個(gè)排氣對(duì)接管12’與排氣歧管30’相流通?？梢岳斫?，只有氣體供應(yīng)每個(gè)脫氣裝置或從每個(gè)脫氣裝置中排出，不同的脫氣裝置有不同的布置方式。例如，設(shè)置有多個(gè)脫氣裝置中，一些脫氣裝置利用凈化的機(jī)理，而另一些利用真空機(jī)理。
如圖7所示，脫氣裝置利用了過(guò)濾杯，其中脫氣裝置10和對(duì)接管12前面已經(jīng)敘述過(guò)，過(guò)濾杯用33表示。過(guò)濾器34優(yōu)選為多孔陶瓷過(guò)濾器。
在連續(xù)的帶坯澆鑄中，多孔板可以安裝在澆鑄流槽、過(guò)濾杯、網(wǎng)前箱中，或者嵌在澆鑄咀內(nèi)。
如圖8所示，脫氣裝置可以與流槽組合為一體。在圖8中，對(duì)接管12與腔40相流通。內(nèi)壁41為如前所述的多孔狀的。外壁42優(yōu)選為無(wú)孔的或可以用外殼43，以阻止凈化氣從流槽的位置脫離。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參照?qǐng)D9進(jìn)行描述。在圖9中，總體由50表示的微孔板脫氣裝置包括一個(gè)耐火包容容器51，該包容容器包括一個(gè)輸入喉52和一個(gè)排出喉53。輸入喉接收熔融金屬并通過(guò)該包容容器將其導(dǎo)向排出喉，然后流到連接的流槽或下一個(gè)裝置，這個(gè)裝置未在圖中示出。
在輸入喉和排出喉之間是一個(gè)脫氣板54，也可以再加個(gè)過(guò)濾器55。如前所述，熔融金屬優(yōu)選通過(guò)脫氣板進(jìn)行脫氣，然后流經(jīng)過(guò)濾器，將不溶的物質(zhì)去除。在另一個(gè)實(shí)施例中，脫氣裝置可以放在過(guò)濾器的下游，在改進(jìn)的應(yīng)用中，由于占地、成本、整體規(guī)劃等不可逾越的約束，這種實(shí)施例的方式是優(yōu)選的。當(dāng)沒(méi)有必要過(guò)濾或分開(kāi)進(jìn)行過(guò)濾時(shí)，可以不要過(guò)濾器，或者不必整體配套。
脫氣裝置54包括一個(gè)脫氣板56和一個(gè)與之相連的對(duì)接管57，其位于凹壁58中。該凹壁優(yōu)選為錐形的，其中熔融金屬大體必須流經(jīng)而不是繞過(guò)脫氣板56。如前所述，真空器從對(duì)接管57進(jìn)行抽吸。也可以如前所述利用另一個(gè)對(duì)接管以及凈化氣。
過(guò)濾器優(yōu)選與脫氣裝置54分離，通過(guò)一個(gè)平衡間距60以使脫氣的熔融金屬在過(guò)濾器的表面散開(kāi)以提高過(guò)濾的功效。平衡間距優(yōu)選至少約6mm-55mm。低于6mm，分離距離不充足，不能確保熔融金屬在過(guò)濾器表面充分散開(kāi)。超出55mm，將會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的大小，這是我們不希望的。
按照另一布置順序，熔融金屬流經(jīng)脫氣裝置和過(guò)濾器后，進(jìn)入第一過(guò)渡區(qū)61，該過(guò)渡區(qū)包括向下傾斜的底板62和一個(gè)位于底板最下部的排出插銷(xiāo)63，移開(kāi)該插銷(xiāo)63可以排出全部的熔融金屬。熔融金屬流經(jīng)第一過(guò)渡區(qū)之后進(jìn)入第二傳輸區(qū)64，其將脫氣組件與下游的設(shè)備如過(guò)渡槽、鑄模、傳輸組件連接起來(lái)。第一過(guò)渡區(qū)和第二過(guò)渡區(qū)共同有一個(gè)排出喉53。脫氣裝置組件優(yōu)選位于鑄件之間。當(dāng)熔融金屬不能排到鑄件之間時(shí)，技術(shù)人員將利用外部加熱保持停滯的金屬為熔融狀態(tài)確保其排出。
脫氣板的方向相對(duì)于地面優(yōu)選為水平，而且熔融金屬流經(jīng)該板。這種方向確保熔融金屬?gòu)脑摪宓恼麄€(gè)表面上流過(guò)，從而使功效最大化。如果需要，脫氣裝置組件和脫氣板可以設(shè)計(jì)成任何方向并且熔融金屬按照強(qiáng)迫的流經(jīng)方向向上流動(dòng)。
過(guò)濾器包括多少過(guò)濾板，各個(gè)板具有相同的或不同的孔隙度。利用多個(gè)過(guò)濾板時(shí)，優(yōu)選為各板分開(kāi)以使熔融金屬在第二過(guò)濾器表面均勻散開(kāi)。多板結(jié)構(gòu)參見(jiàn)美國(guó)專利5673902。
在熔融金屬經(jīng)過(guò)脫氣組件之前，優(yōu)選要預(yù)熱過(guò)濾器、脫氣裝置、和包容容器，防止熔融金屬接觸相對(duì)較準(zhǔn)的表面時(shí)局部固化。如圖10所示，預(yù)熱器優(yōu)選插入排出喉中。在圖10中，加熱器70插在排出喉53中，熱流相對(duì)于金屬流動(dòng)方向逆向?qū)颍瑏?lái)加熱包容容器的內(nèi)壁以及過(guò)濾器和脫氣裝置。
特別優(yōu)選的脫氣板如圖11所示。在圖11中，脫氣板80包括多個(gè)通道81，其穿過(guò)該板。雖然理論上并非有此限制，但該通道就是使熔融金屬通過(guò)，從而降低溶解的氫氣到達(dá)去除界面的擴(kuò)散路徑長(zhǎng)度，并且增加氫氣去除的接觸表面積。
該通道具有至少約500微米不大于50毫米的等效直徑。優(yōu)選為約1-10毫米，更優(yōu)選為約5-7.5毫米。等效直徑為通道的橫截面積換算成圓的直徑。出于制造方面考慮，優(yōu)選為圓形通道。
通道間的間距，從每個(gè)通道中心開(kāi)始測(cè)量，優(yōu)選為約孔隙直徑的0.5-10倍。最好是約3-10毫米之間。通道的排列方式優(yōu)選為簡(jiǎn)單的正交矩陣或緊密排列矩陣，后者將更為優(yōu)選。
脫氣板的厚度范圍為約3-200mm。如果具有通道的脫氣板比沒(méi)有通道的脫氣板要厚。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)操作，脫氣板的厚度優(yōu)選為約25-100mm。
預(yù)熱器優(yōu)選為具有過(guò)量空氣容量的中速燃燒器。優(yōu)選利用約100％過(guò)量空氣的燃燒器，并且通過(guò)對(duì)流熱交換加熱脫氣組件和過(guò)濾組件。
本發(fā)明是參照優(yōu)選的實(shí)施例來(lái)進(jìn)行描述的，但這些優(yōu)選實(shí)施例意為說(shuō)明本發(fā)明并非企圖限定本發(fā)明。其它的結(jié)構(gòu)、選裝和實(shí)施例將根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，并不脫離所附權(quán)利要求限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種熔融金屬脫氣裝置，其包括一微孔板，微孔板包括至少一個(gè)內(nèi)部通道和一對(duì)接管，對(duì)接管固定在所述微孔板上并與內(nèi)部通道相流通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氣裝置，其還包括另一個(gè)對(duì)接管，其與另一個(gè)內(nèi)部通道相流通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫氣裝置，其中，所述的另一個(gè)內(nèi)部通道與所述的一個(gè)內(nèi)部通道形成一個(gè)腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氣裝置，其中，所述的微孔板在預(yù)定的操作深度下鋁滲透的臨界金屬靜壓(Hp)其定義為Hp≥4γis(cosθ)/gρφ|；其中，γis為所述微孔板與所述熔融金屬之間界面表面能量，為熔融金屬在所述微孔板上的接觸潤(rùn)濕角，g為重力常數(shù)，ρ|為液態(tài)金屬密度，φ|為所述微孔板的孔口尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氣裝置，其中，所述的微孔板包括通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氣裝置，其中，所述的通道具有一個(gè)至少為500微米而不大于50毫米的等效直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫氣裝置，其中，所述的通道具有一個(gè)至少為5毫米而不大于7.5毫米的等效直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫氣裝置，其中，所述通道分開(kāi)的間距為所述通道等直徑的0.5-10倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氣裝置，其中，所述的微孔板的厚度為3-200毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氣裝置，其還包括一個(gè)包容容器，所述的微孔板還在所述包容容器中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的脫氣裝置，其還包括一個(gè)過(guò)濾器，其位于所述的包容容器中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氣裝置，其還包括一個(gè)監(jiān)測(cè)器，其與所述的對(duì)接管相連通，用于監(jiān)測(cè)流經(jīng)的氣體。
13.提純?nèi)廴诮饘俚姆椒ǎ浒ú襟E將所述的熔融金屬通過(guò)包容容器，其中，所述包容容器包括一個(gè)脫氣裝置，所述脫氣裝置包括一個(gè)微孔板，微孔板包括至少一個(gè)內(nèi)部通道和一對(duì)接管，對(duì)接管固定在所述微孔板上并與內(nèi)部通道相流通；通過(guò)所述的對(duì)接管從所述微孔板去掉氫氣。
14.根據(jù)權(quán)利要求13提純金屬的方法，其中所述的包容容器還包括過(guò)濾器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14提純金屬的方法，其中所述金屬在流經(jīng)所述過(guò)濾器之前流經(jīng)所述的微孔板。
16.根據(jù)權(quán)利要求13提純金屬的方法，其中所述微孔板具有一臨界金屬靜壓(Hp)，其定義為Hp≥4γis(cosθ)/gρφ|；其中，Hp為毛細(xì)滲透臨界壓強(qiáng)，γis為所述微孔板與所述熔融金屬之間界面表面能量，為熔融金屬在所述微孔板上的接觸潤(rùn)濕角，g為重力常數(shù)，ρ|為液態(tài)金屬密度，φ|為所述微孔板的孔口尺寸。
17.根據(jù)權(quán)利要求13提純金屬的方法，其中所述氫氣通過(guò)在所述對(duì)接管上應(yīng)用真空器來(lái)去除。
18.根據(jù)權(quán)利要求13提純金屬的方法，其中所述氫氣通過(guò)凈化氣流經(jīng)脫氣裝置去除。
19.根據(jù)權(quán)利要求13提純金屬的方法，其中所述微孔板包括通道。
20.根據(jù)權(quán)利要求19提純金屬的方法，其中，所述的通道具有一個(gè)至少為500微米而不大于50毫米的等效直徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求20提純金屬的方法，其中，所述的通道具有一個(gè)至少為5毫米而不大于7.5毫米的等效直徑。
22.根據(jù)權(quán)利要求19提純金屬的方法，其中，所述通道分開(kāi)的間距為所述通道等直徑的0.5-10倍。
23.根據(jù)權(quán)利要求13提純金屬的方法，其中，所述的微孔板的厚度為3-200毫米。
24.根據(jù)權(quán)利要求13提純金屬的方法，其還包括一個(gè)監(jiān)測(cè)器，其與所述的對(duì)接管相連通，用于監(jiān)測(cè)流經(jīng)的氣體。
25.提純?nèi)廴诮饘俚脑O(shè)備，其包括一個(gè)包容容器，其包括一個(gè)輸入喉和一個(gè)排出喉；和一個(gè)脫氣裝置，其位于所述的輸入喉和排出喉之間，其中所述的脫氣裝置包括一個(gè)微孔板，微孔板包括至少一個(gè)內(nèi)部通道和一對(duì)接管，對(duì)接管固定在所述微孔板上并與所述內(nèi)部通道相流通。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述提純金屬的設(shè)備，其還包括一個(gè)過(guò)濾器。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述提純金屬的設(shè)備，其還所述過(guò)濾器位于所述脫氣裝置和所述排出喉之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述提純金屬的設(shè)備，其在所述脫氣裝置和所述過(guò)濾器之間有一個(gè)勻等的距離。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述提純金屬的設(shè)備，其中，所述排出喉包括一個(gè)第一過(guò)渡區(qū)，該過(guò)渡區(qū)包括一個(gè)向下傾斜的底板和一個(gè)插銷(xiāo)，插銷(xiāo)在底板內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述提純金屬的設(shè)備，其中所述排出喉還包括一個(gè)第二過(guò)渡區(qū)，該過(guò)渡區(qū)包括一個(gè)向上傾斜的底板。
31.根據(jù)權(quán)利要求24所述提純金屬的設(shè)備，其還包括一個(gè)監(jiān)測(cè)器，其與所述的對(duì)接管相連通，用于監(jiān)測(cè)流經(jīng)的氣體。
全文摘要
一種熔融金屬的脫氣裝置(10)，其具有一個(gè)微孔板(11)。微孔板具有至少一個(gè)內(nèi)部通道(13)以及一個(gè)對(duì)接管(12)，對(duì)接管固定在微孔板上并與內(nèi)部通道相流通。
文檔編號(hào)C22B21/00GK1806058SQ200480016347
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者雷奧那德·S·奧博瑞 申請(qǐng)人:博韋爾公開(kāi)有限公司