CN100400148C - 一种含有轻质固体颗粒伪合金液搅拌方法及装置 - Google Patents

一种含有轻质固体颗粒伪合金液搅拌方法及装置 Download PDF

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本发明公开了一种含有轻质固体颗粒伪合金液搅拌方法及装置，属于含有轻质固体颗粒伪合金液的电磁搅拌研究领域，采用常规旋转电磁搅拌与内壁布有直叶片石墨坩埚相结合方式对伪合金液进行搅拌，利用旋转电磁搅拌使伪合金液产生周向运动，利用石墨坩埚内壁上的直叶片，不断地将内部的伪合金液移到周围、将上部的伪合金液移到下部，从而阻止轻质固体颗粒的上浮和中央偏聚运动，得到轻质固体颗粒均匀分布的伪合金液，解决现有搅拌方法存在的“产生轻质固体颗粒偏析”的技术问题。

Description

一种含有轻质固体颗粒伪合金液搅拌方法及装置
技术领域
本发明涉及一种含有轻质固体颗粒伪合金液的电磁搅拌方法及装置。
背景技术
公开号：CN86104510A，发明名称：“组合式多功能液态金属电磁搅拌器”上，和公开号：CN87104014A，发明名称：“连续铸钢电磁搅拌装置”上，阐述了金属液体的常规电磁搅拌方法——旋转磁场搅拌、行波磁场搅拌和螺旋磁场搅拌方法。上述搅拌方法针对相应的金属液，可以很好地解决均匀搅拌问题。但是，对于含有轻质固体颗粒的伪合金液，如铝-石墨、铜-镀镍石墨等，上述方法很难实现伪合金液中轻质固体颗粒的均匀分布。在旋转、行波或螺旋电磁搅拌作用下，铝-石墨、铜-镀镍石墨等伪合金液中以固体颗粒形式存在的石墨或镀镍石墨等颗粒或是在浮力作用下产生上浮或是在周向运动中偏聚到伪合金液中央，极易造成石墨或镀镍石墨等的偏析，因此，采用常规电磁搅拌方法很难搅拌出轻质固体颗粒分布均匀的伪合金液。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有电磁搅拌方法存在的“产生轻质固体颗粒偏析”的不足，提供一种能够实现轻质固体颗粒均匀分布在伪合金液中的搅拌方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
采用常规旋转电磁搅拌与内壁布有直叶片石墨坩埚相结合方式对含有轻质固体颗粒的伪合金液进行搅拌；利用旋转电磁搅拌使伪合金液产生周向运动，利用石墨坩埚内壁上的直叶片，不断地将内部的伪合金液移到周围、将上部的伪合金液移到下部，从而阻止轻质固体颗粒的上浮和中央偏聚运动，得到轻质固体颗粒均匀分布的伪合金液。
含有轻质固体颗粒的伪合金液的搅拌装置包括：旋转电磁搅拌装置、石墨坩埚、上盖、Ar气管、堵塞、底架。
旋转电磁搅拌装置的三对电磁极对均布在石墨坩埚周围，与石墨坩埚外壁之间的距离为5mm，电磁极对外侧加外罩。
Ar气管固定于上盖的孔内，堵塞位于石墨坩埚底部。
石墨坩埚采用机械连接方式固定于底架上，其内壁上分布有直叶片，直叶片采用机械连接方式固定于石墨坩埚内壁上。直叶片在石墨坩埚不同高度上呈水平层状分布，最下层的直叶片下部与石墨坩埚内底面的间隔a为10mm，相邻直叶片层之间的间隔b为20mm，最上层的直叶片上部高出伪合金液上表面的距离c为10mm。在同一直叶片层内，三个直叶片的根部在周向上间隔α为120°均匀分布在石墨坩埚内壁上，直叶片长度d均为石墨坩埚半径，宽度e均为石墨坩埚半径的四分之一。每个直叶片，在长度方向上，其头部在指向石墨坩埚水平圆周中心的基础上，逆着伪合金液的流动方向向前倾斜，直叶片与其根部和石墨坩埚水平圆周中心连线的夹角β为20～30°，以便不断地将内部的伪合金液移到周围；在宽度方向上，迎着伪合金液周向流动的前刃部相对后刃部向上倾斜γ为35～50°，以便不断地将上部的伪合金液移到下部。相邻直叶片层内的直叶片在同一水平面上的投影其根部在周向上间隔δ为60°均匀分布。
伪合金液的搅拌工艺步骤如下：
步骤1，将伪合金液倒入石墨坩埚；
步骤2，盖上上盖，接通Ar气以防氧化；
步骤3，启动旋转电磁搅拌装置对石墨坩埚内的伪合金液进行搅拌。
本发明的有益效果是：利用本发明，可以通过10～15分钟的搅拌得到轻质固体颗粒分布均匀的伪合金液，解决了现有电磁搅拌方法存在的“产生轻质固体颗粒偏析”的问题。
附图说明
图1为本发明方法搅拌含有轻质固体颗粒伪合金液装置的主视图。图中，电磁极对1，石墨坩埚2，直叶片3，上盖4，Ar气管5，堵塞6，外罩7，伪合金液8，底架9。
图2为本发明方法搅拌含有轻质固体颗粒伪合金液装置的A-A局部视图。
图3为本发明方法搅拌含有轻质固体颗粒伪合金液装置的B-B局部视图。
图4为本发明方法搅拌的铝-7石墨伪合金液的微观组织。
具体实施方式
结合附图对本发明方法搅拌含有轻质固体颗粒伪合金液装置的具体说明如下：
含有轻质固体颗粒伪合金液的搅拌装置包括：旋转电磁搅拌装置、石墨坩埚2、上盖4、Ar气管5、堵塞6、底架9。
旋转电磁搅拌装置的三对电磁极对1均布在石墨坩埚2周围，与石墨坩埚外壁之间的距离为5mm，电磁极对1外侧加外罩7。
Ar气管5固定于上盖4的孔内，堵塞6位于石墨坩埚2底部。
石墨坩埚2采用机械连接方式固定于底架9上，其内壁上分布有直叶片3，直叶片3采用机械连接方式固定于石墨坩埚2内壁上。直叶片3在石墨坩埚2不同高度上呈水平层状分布，最下层的直叶片3下部与石墨坩埚2内底面的间隔a为10mm，相邻直叶片层之间的间隔b为20mm，最上层的直叶片3上部高出伪合金液8上表面的距离c为10mm。在同一直叶片层内，三个直叶片3的根部在周向上间隔α为120°均匀分布在石墨坩埚2内壁上，直叶片3长度d均为石墨坩埚2半径，宽度e均为石墨坩埚2半径的四分之一。每个直叶片3，在长度方向上，其头部在指向石墨坩埚2水平圆周中心的基础上，逆着伪合金液8的流动方向向前倾斜，直叶片3与其根部和石墨坩埚2水平圆周中心连线的夹角β为20～30°，以便不断地将内部的伪合金液8移到周围；在宽度方向上，迎着伪合金液8周向流动的前刃部相对后刃部向上倾斜γ为35～50°，以便不断地将上部的伪合金液8移到下部。相邻直叶片层内的直叶片3在同一水平面上的投影其根部在周向上间隔δ为60°均匀分布。直叶片3的厚度不限。
伪合金液的具体搅拌工艺步骤如下：
步骤1，将伪合金液8倒入石墨坩埚2；
步骤2，盖上上盖4，接通Ar气以防氧化；
步骤3，启动旋转电磁搅拌装置对石墨坩埚2内的伪合金液8进行搅拌。
在直叶片3长度方向上向前倾斜β为20°、宽度方向上向上倾斜γ为50°的条件下，搅拌10分钟后，可得到石墨颗粒分布均匀的铝-7石墨伪合金液8。
在直叶片3长度方向上向前倾斜β为25°、宽度方向上向上倾斜γ为45°的条件下，搅拌13分钟后，可得到镀镍石墨颗粒分布均匀的铜-3.5镀镍石墨伪合金液8。
在直叶片3长度方向上向前倾斜β为30°、宽度方向上向上倾斜γ为35°的条件下，搅拌15分钟后，可得到镀镍石墨颗粒分布均匀的铜-3.5镀镍石墨伪合金液8。
附图4为本发明方法搅拌的铝-7石墨伪合金液的快速凝固微观组织，图中的黑色部分为石墨颗粒，由图可见，铝-7石墨伪合金液中的石墨颗粒分布非常均匀，所以，本发明方法可用于搅拌含有轻质固体颗粒的伪合金液。

Claims (2)

1.一种含有轻质固体颗粒伪合金液搅拌方法，首先将含有轻质固体颗粒伪合金液倒入石墨坩埚，盖上上盖、接通Ar气后，启动旋转电磁搅拌装置对石墨坩埚内的含有轻质固体颗粒伪合金液进行搅拌，其特征在于，采用常规旋转电磁搅拌与内壁布有直叶片石墨坩埚相结合方式对含有轻质固体颗粒伪合金液进行10～15分钟的搅拌；利用旋转电磁搅拌使伪合金液产生周向运动，利用石墨坩埚内壁上的直叶片，不断地将内部的伪合金液移到周围、将上部的伪合金液移到下部，从而阻止轻质固体颗粒的上浮和中央偏聚运动，得到轻质固体颗粒均匀分布的伪合金液；直叶片采用机械连接方式固定于石墨坩埚内壁上；直叶片在石墨坩埚不同高度上呈水平层状分布，最下层的直叶片下部与石墨坩埚内底面的间隔为10mm，相邻直叶片层之间的间隔为20mm，最上层的直叶片上部高出伪合金液上表面的距离为10mm；在同一直叶片层内，三个直叶片的根部在周向上间隔120°均匀分布在石墨坩埚内壁上，直叶片长度均为石墨坩埚半径，宽度均为石墨坩埚半径的四分之一；每个直叶片，在长度方向上，其头部在指向石墨坩埚水平圆周中心的基础上，逆着伪合金液的流动方向向前倾斜，直叶片与其根部和石墨坩埚水平圆周中心连线的夹角为20～30°，以便不断地将内部的伪合金液移到周围；在宽度方向上，迎着伪合金液周向流动的前刃部相对后刃部向上倾斜35～50°，以便不断地将上部的伪合金液移到下部；相邻直叶片层内的直叶片在同一水平面上的投影其根部在周向上间隔60°均匀分布。
2.一种含有轻质固体颗粒伪合金液搅拌装置，该装置包括：旋转电磁搅拌装置、石墨坩埚(2)、上盖(4)、Ar气管(5)、堵塞(6)、底架(9)；旋转电磁搅拌装置的三对电磁极对(1)均布在石墨坩埚(2)周围，与石墨坩埚外壁之间的距离为5mm，电磁极对(1)外侧加外罩(7)；Ar气管(5)固定于上盖(4)的孔内，堵塞(6)位于石墨坩埚(2)底部；其特征在于：
石墨坩埚(2)采用机械连接方式固定于底架(9)上，其内壁上分布有直叶片(3)，直叶片(3)采用机械连接方式固定于石墨坩埚(2)内壁上；直叶片(3)在石墨坩埚(2)不同高度上呈水平层状分布，最下层的直叶片(3)下部与石墨坩埚(2)内底面的间隔a为10mm，相邻直叶片层之间的间隔b为20mm，最上层的直叶片(3)上部高出伪合金液(8)上表面的距离c为10mm；在同一直叶片层内，三个直叶片(3)的根部在周向上间隔α为120°均匀分布在石墨坩埚(2)内壁上，直叶片(3)长度d均为石墨坩埚(2)半径，宽度e均为石墨坩埚(2)半径的四分之一；每个直叶片(3)，在长度方向上，其头部在指向石墨坩埚(2)水平圆周中心的基础上，逆着伪合金液(8)的流动方向向前倾斜，直叶片(3)与其根部和石墨坩埚(2)水平圆周中心连线的夹角β为20～30°，以便不断地将内部的伪合金液(8)移到周围；在宽度方向上，迎着伪合金液(8)周向流动的前刃部相对后刃部向上倾斜γ为35～50°，以便不断地将上部的伪合金液(8)移到下部；相邻直叶片层内的直叶片(3)在同一水平面上的投影其根部在周向上间隔δ为60°均匀分布。
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