本發(fā)明涉及用來通過過濾從金屬熔體移除不需要的夾雜物的設備和方法。

背景技術：

通常已知通過過濾從諸如熔融鋁的熔融金屬移除小的夾雜物。用于這種過濾器的典型材料是通常稱為cff(陶瓷泡沫過濾器)的多孔陶瓷或耐熔材料。這些cf過濾器不容易被熔融金屬潤濕并且由于這種材料具有相對細的孔，在啟動通過過濾器的金屬的流動(引發(fā)過濾器)中遇到相當大的困難。因此，通常已知使用深過濾器箱來通過重力產生充分的金屬壓頭以迫使該金屬通過過濾器。

日本專利申請jp60-5829涉及一種過濾方法，該過濾方法提出使用真空來引發(fā)(prime)cf過濾器并且其中該過濾器被布置在真空罐中的抽空容器的底部中。真空罐由真空泵設置在真空下并且因此迫使金屬從該容器流過過濾器并且進入真空罐并且進一步通過出口到達鑄造場所。一旦啟動該流動，真空泵停止并且金屬基于金屬壓頭(重力)自動地流動。

ep1735120描述一種方法和設備，該方法和設備用來在聯(lián)機的(in-line)熔融金屬過濾單元中啟動通過過濾器的金屬的流動，該聯(lián)機的熔融金屬過濾單元具有水平地安裝在過濾器箱中的多孔陶瓷或耐熔過濾器。該過濾器箱設置有用于熔融金屬的入口和出口。當操作該設備時，金屬被供應通過入口以完全覆蓋過濾器并且出口被關閉，由此該箱被設置在真空下使得該金屬被迫向下游通過過濾器。然后，一啟動該金屬流動，就拿掉該真空并且打開出口使得該金屬可以基于重力流過過濾器。因此，該真空只是用于啟動金屬流動通過過濾器。

cf過濾器的使用涉及額外成本。這些成本部分地與過濾器自身有關，通常在每一個鑄造操作之后，該過濾器必須被更換。也存在與加熱cf過濾器和過濾器箱有關的一些成本。此外，如上面提及的根據(jù)現(xiàn)有技術的過濾器箱在過濾器下面具有金屬的儲器，該儲器在每一個鑄造循環(huán)之后必須被排泄。對于大的單個過濾器箱，被排泄的金屬的量可達到5-600kg每鑄件。與金屬的再熔化關聯(lián)的成本典型地為1000nok/噸，這給出10-15nok每噸成品(取決于裝載尺寸)。

對于具有小的孔尺寸(>～50ppi(孔每英寸))的過濾器，在啟動期間激活(引發(fā))整個過濾器并且因此使它能夠最佳地運行也可能是問題。整個過濾器的引發(fā)經(jīng)常與正確預加熱有關，但也可能與在穿過過濾器的最初金屬上獲得足夠高的壓力有關。如上述jp和ep參考文獻中提及的現(xiàn)有技術解決方案中所述的，提議的可能的解決方案是過濾器前面的超壓或過濾器后面的負壓。另一已知解決方案是cf設備，該cf設備具有使用電磁場的過濾器解決方案，該電磁場將金屬“推”過過濾器。這個解決方案是相當昂貴的并且也遭受差的金屬排泄。

技術實現(xiàn)要素：

通過本發(fā)明提供一種cf過濾器設備，該cf過濾器設備減小操作成本，這是由于它是自排泄的并且在每一個鑄造操作之后不需要金屬移除。此外，新的cf過濾器構思提供過濾器的很好引發(fā)。

本發(fā)明的特征在于如獨立的設備權利要求1和方法權利要求10和11中限定的特征。

從屬權利要求2-9和12-14限定本發(fā)明的優(yōu)選實施例。

附圖說明

本發(fā)明將在下面通過例子的方式并且參考附圖被進一步描述，其中：

圖1以透視圖示出根據(jù)本發(fā)明的cf過濾器裝置或設備的橫截面；

圖2示出如圖1中示出的cf過濾器設備的部分縱向視圖，但入口和出口連接到平行布置的槽以便供應金屬到過濾器設備和從過濾器設備供應金屬；

圖3以較小的比例示出如前述圖中示出的過濾器設備和槽的示意性橫截面；

圖4-8示意性地并且也以較小的比例示出根據(jù)本發(fā)明的設備的一系列操作步驟的頂視橫截面；

圖9以橫截面和部分透視圖示出如圖1和2中示出的根據(jù)本發(fā)明的cf過濾器設備的另外實施例。

具體實施方式

參考圖1和2，根據(jù)本發(fā)明的cf過濾器設備包括容器或箱構造1，該容器或箱構造具有金屬的外殼或殼體和由耐熱絕緣且耐熔材料制成的內部熱絕緣的內部包層或壁構造(沒有被另外示出)?？梢瞥纳w2被布置(優(yōu)選地鉸接到容器)在容器的頂部上以在cf過濾器7的操作期間保持容器密封(氣密)。容器1具有：具有入口開口4的入口室3，該入口室應當盡可能小；和具有出口開口6的出口室5，在該出口室處安裝cf過濾器7。

入口室3和出口室5被并排地設置在容器1內，由分隔壁16分開，該分隔壁從容器的底部延伸并且向上延伸到容器高度的預設高度(近似2/3)。

參考圖2，該容器通過橫向金屬槽短柱8、9與金屬供應槽10平行地連接，該橫向金屬槽短柱分別被布置在入口4和出口6的開口以及金屬供應槽10之間。為了控制金屬供應槽中的金屬流動，兩個隔墻或閥盤(蝶形閥)被布置在槽10中，一個隔墻11在容器1的出口附近，并且另一個隔墻12在槽10中位于兩個槽短柱8和9之間。

該容器的入口開口和出口開口還分別設置有蓋子或塞子13、14(沒有被進一步描述)。

優(yōu)選地，可編程邏輯控制器(plc)被設置用來控制根據(jù)本發(fā)明的過濾設備的操作。這個plc單元將不被進一步描述并且不在圖中被示出，這是由于它被認為形成本領域技術人員的常識庫的一部分。

圖3如上所述以較小的比例示出如前面的圖1和2中示出的過濾器設備和槽的示意性橫截面。如可以看到的，容器1在其上部部分連接到排出裝置或其它空氣抽空裝置15以實現(xiàn)從該容器抽空空氣。因此，通過關閉蓋2，可以將該容器設置在真空下并且因此將液體金屬從槽吸入容器并且進一步升高容器中的金屬液位(如下面將說明的)。

參考圖4-8，根據(jù)本發(fā)明的過濾器設備的工作原理如下：當結合金屬鑄造操作使用過濾器設備時，金屬從諸如熔融金屬保持爐的金屬儲器由槽10供應到過濾器容器1。參考圖4，在槽的填充期間，入口4和出口6開口分別通過塞子13、14被關閉。金屬液位一高于開口，然后就啟動排出器并且因此從該容器抽空空氣。

另外參考圖5，現(xiàn)在通過打開過濾器容器的入口4處的塞子14和出口6處的塞子13執(zhí)行引發(fā)操作，并且由排出器產生的負壓(真空)使該金屬升高直到它遇到出口室中的過濾器7的下側并且在入口室中到略微高于過濾器的頂部的位置。然后入口通過塞子14被關閉并且負壓進一步增加直到該金屬被迫向上返回通過該過濾器。

通過在打開出口之前抽空過濾器容器，引發(fā)操作可以通過用塞子13調節(jié)出口開口6被控制。以這種方式，引發(fā)操作可以被更快地執(zhí)行并且被更好地控制。

過濾器上方的負壓確定被施加到金屬的力。負壓然后可以被調節(jié)以也給予具有高的ppi值的cf過濾器良好的引發(fā)。

如圖6中示出的，在過濾器已經(jīng)被引發(fā)之后，入口4通過撤回塞子14被打開。然后，參考圖7，當過濾器容器內的金屬液位已經(jīng)達到分隔壁16上方的預設液位時，入口開口和出口開口之間的隔墻12(另外見圖2)被關閉，而靠近過濾器容器的隔墻11被打開。該金屬現(xiàn)在被迫通過cf過濾器并且金屬液位通過由排出器或真空源15引起的真空被保持在其預設位置。入口開口外部的金屬和出口開口外部的金屬之間的高度差(金屬壓頭)是使金屬穿過cf過濾器的驅動力。

在鑄造操作結束時，容器1內的金屬液位通過減小負壓而逐漸降低。當金屬已經(jīng)達到一定液位時，入口4和出口6之間的隔墻11被打開，并且該箱中的所有金屬被釋放到鑄造坑(未示出)。

入口室3(該入口室優(yōu)選地應當盡可能小)中的金屬將返回或向鑄造坑行進，然而，它將不進入走向客戶的產品的部分。

出口開口6處的塞子13主要用于避免熔體的頂部處的氧化物和其它夾雜物進入過濾器容器并且在引發(fā)操作中引起問題。

如前面提及的，在打開出口6處的塞子13之前抽空過濾器容器將是優(yōu)點。該引發(fā)然后可以被更快地執(zhí)行并且在金屬進入過濾器開口時具有更大的負壓(真空)。

可以便于引發(fā)操作的一個選擇將是在抽空過程之前以氬氣沖洗過濾器箱。這可以減少進入過濾器箱的金屬的氧化，在引發(fā)操作中這很可能是有利的。

在引發(fā)被反向完成時，重要的是，cf過濾器被適當?shù)鼐o固到容器的內部(沒有被另外示出)。

在沒有塞子13和14的情況下，可以獲得過濾器箱的較簡單的實施例。在那種情況下，可能有利的是，在橫向金屬槽短柱8和9的開始具有隔墻(未示出)以通過逐漸升高隔墻僅從槽的底部將金屬釋放到過濾器箱。這將防止熔體的頂部處的氧化物和其它非金屬顆粒進入過濾器箱。金屬液位一高于入口開口和出口開口4、6，排出器15就開始抽空箱1內的空氣，在入口和出口室3、5中將金屬向上抽吸。該金屬將停止在出口室中的過濾器7的底部上，因為存在金屬進入具有小孔的過濾器的阻擋。在入口室中，該金屬將繼續(xù)隨著負壓增加而上升。當過濾器7的底部和入口室3內的金屬之間的高度差已經(jīng)達到一定液位時，該過濾器的底部上的壓力將足夠高以引發(fā)該過濾器。通過這種解決方案可以獲得的用于引發(fā)的最大壓力將是過濾器7的底部和分隔壁16的頂部之間的高度差。這個差將由在深出口室中很遠的下方安裝和拆卸cf過濾器7的操作難度限制。因此，對于相對粗的過濾器(其中用來引發(fā)該過濾器的必要壓力不是太高)，這種解決方案可以良好地工作。

作為替代實施例，也可以存在以下選擇：使得入口室較大并且出口室較小，將cf過濾器安裝在入口室的開口的正上方。在那種情況中，金屬的流動方向在引發(fā)階段中將與操作階段中相同。缺點是，在每一個鑄造操作結束時將有更多金屬向著鑄造坑被釋放，該更多金屬沒有穿過cf過濾器。

在金屬過濾操作之前的cf過濾器和過濾器容器的預加熱是重要的。這可以通過入口或出口開口(沒有被另外示出)被實現(xiàn)或者在過濾器容器的蓋(也沒有被示出)中可以存在用來預加熱的一些布置。

作為替代實施例，通過具有一個入口室和兩個出口室(該兩個出口室具有獨立的過濾器)可以制造雙過濾器箱。通過兩個出口開口和對應的塞子，cf過濾器可以一個接一個地被引發(fā)。在開口的前面沒有塞子的情況下，該過濾器將以與對一個出口室描述的類似的方式被引發(fā)。

在另外的實施例中，也存在以下選擇：在每一個鑄造操作之間不清空過濾器容器，而是將cf過濾器再用于數(shù)個鑄造循環(huán)。這可以通過在每一個鑄造操作之間關閉入口和出口并且保持熔體熱的方式被實現(xiàn)。通過在容器中保持負壓，將更容易在鑄造間隔期間在入口開口和出口開口中避免熔體泄漏。

根據(jù)本發(fā)明所提出的引發(fā)方式非常有利于上下布置的雙過濾器選擇，其中將可以具有作為最初過濾步驟的粗過濾器和隨后的較精細過濾器，并且優(yōu)選地在其間具有間隙。在標準過濾器箱中，當?shù)谝唤饘俅┻^上過濾器并且覆蓋下過濾器時，將很可能存在被俘獲在過濾器之間的空氣。為了避免這個，管可以結合上過濾器的表面被設置并且向上在金屬液位上方，以讓過濾器之間的空氣逃出。當下過濾器的引發(fā)完成時，該管可以被移除。

對于本發(fā)明，最難以引發(fā)的具有最小孔的下過濾器則將是第一個被引發(fā)。對于目前的過濾器箱布局，具有兩個過濾器的整個引發(fā)操作將不需要任何手動處理。

至于兩個過濾器的應用，應當添加的是，本發(fā)明不限于上面描述的解決方案。因此，可以分別在入口室3和出口室5中提供過濾器。在本發(fā)明的范圍內，如果希望，甚至可能可以使用三個或更多個過濾器的組合。

使金屬升高以避免排泄的原理也可以用于粘結顆粒過濾器(bpf)和深層過濾器(dbf)。這個bpf過濾器介質是sic或al2o3顆粒的集合，該顆粒被分等級到特定的顆粒尺寸分布并且然后使用陶瓷粘結劑被粘結在一起。在如圖9中示出的另外實施例中，出口室可以被制造成遠遠大于且深于該圖中指示的情況并且填充有al2o3球17(或類似物)，如在深層過濾器(dbf)中那樣。通常，在鑄造之間不清空dbf，這是由于它包含必須被排泄且打碎的數(shù)噸金屬。而且，在清空標準過濾器箱之后，因為存在可用的空氣，將存在留在內部的金屬的部分的嚴重氧化。通過本發(fā)明，出口室內的金屬可以通過添加氬氣被緩慢地釋放以減小負壓并且該室?guī)缀跸蛑T件的端部被清空到鑄造坑。在入口開口和出口開口通過金屬被密封并且過濾器箱內的溫度在兩次鑄造之間的間隔期間被維持的情況下，將幾乎不存在氧氣并且因此在該間隔期間存在過濾器箱內的鋁的很少氧化。當下一次鑄造開始時，僅僅先前合金的一部分被留在過濾器箱內。因此合金的改變，至少在相同的合金系統(tǒng)內，通常應當不是問題。

對于具有更頻繁的合金改變的鑄造線，以這種方式也可以操作dbf。對于操作性能，將優(yōu)選的是，在每一個鑄造線有一個過濾設備處于操作中而一個通過新的al2o3球被重建。該蓋將僅當al2o3球必須被更換(例如，近似每5000噸)時需要被打開(手動打開)。