CN101468385B

CN101468385B - 一种可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置

Info

Publication number: CN101468385B
Application number: CN2007103048765A
Authority: CN
Inventors: 金建新
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2027-12-29
Also published as: CN101468385A

Abstract

一种可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置由管道9、单向回止密封阀10、连接法兰11、螺栓12、盖板13、甲容器14、甲坩埚15、甲导液管16、甲熔化炉18构成。将金属放入甲容器通电升温至熔化温度后，按需求对金属液体进行变质、精炼、除气、除渣处理，盖上密封盖，通过管道与差压铸造设备中的坩埚4联通，管道装有单向回止密封阀；在甲容器中通入气体，当P_甲＝P_乙时，该阀可起密封作用；当P_甲＞P_乙时，该阀开启，甲容器中的金属液17压入乙容器的坩埚中；坩埚中的金属液2在乙容器5的液压和气压双重作用下，通过导液管3或喷嘴进入工作面，工作面可用雾化粉末或合成化合物的反应器，也可用形成金属铸件的铸型7。

Description

一种可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置

技术领域

本发明属于冶金铸造技术领域，特别涉及到一种可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置。

背景技术

在粉末冶金行业，大部分易氧化金属粉末都是用真空气雾化法工艺生产的，其过程是将金属放在位于下压力容器中的坩埚内熔化，通入氩气，熔融金属在气压作用下，经导液管进入雾化喷嘴系统，金属液流在这个系统中被高速雾化介质粉碎成细小液滴，经过冷却和凝固，得到金属粉末。如果要得到金属氧化物或金属氮化物粉末，则需在雾化器中通入氧气或氮气。对于全过程需要气体保护的金属粉末生产，由于熔化炉的熔化总量有限，无法实现连续操作。

在铸造行业如图1所示，其用于有色金属高密度铸件生产的差压铸造法备受青睐，该工艺过程是将金属放入置于下压力容器(5)中的熔化炉(1)中熔化，处理后盖上隔板(6)，将上、下压力容器(8、5)隔开。在隔板(6)上放置铸型(7)，盖上上压力容器(8)。在下压力容器(5)内充气，气体压力将熔融的金属液(2)从坩埚(4)经导液管(3)导入铸型(7)。但由于熔化炉的熔化总量有限，限制了差压铸造法在大型铸件中的应用。

为解决密闭容器中金属液体供量不足的问题，采用高温液体输送泵将熔化处理好的金属液输送到密闭容器中，需要投入昂贵的费用，设备结构复杂、易损，金属液体易受到设备系统污染。

对于无气氛要求的常压铸造，金属液体输送则依赖于金属液体压头，这种金属液体压头所提供的动力较小。对于大型铸件，则需要人为制造很高的压头来满足需要。

CN101018005涉及一种输送金属液体的直流电磁泵，用于电解铝行业。其原理是用直流电磁泵在电解槽出口处形成负压，吸出高温铝液。该装置不适宜粉末行业和铸造行业。

CN1123529涉及一种向垂直连续铸造铁管的铸造机供给熔融金属的装置，意在解决损耗严重的液体输送弯管的更换问题。该装置不能解决液体流动所需要的动力，易出现因液流不畅而导致的输送管道堵塞问题。

CN1772418介绍了一种潜流式金属液阀门，用输送管连接熔化炉和保温炉，管道中间装有潜流式金属液阀门，通过阀上的感应加热系统和冷却介质交互作用，熔融和冷却管道中的金属，从而实现输送管道的开通或关闭。该阀虽然解决了金属液体输送量的控制，但在即时开关方面显得滞后。该装置同样不能提供液体流动所需要的动力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计一种可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置，利用差压铸造法所使用的设备和本发明的金属液联动输送装置，克服在密闭环境中金属熔化量的限制，采用多个熔化设备提供熔液，用气体输送金属液替代机械输送，把金属液从熔化设备中输送到处在密闭环境中的工作区内，连续不断地从一个输液口为工作面提供金属液体，以减少污染，节约由于制造高温液体输送泵的昂贵费用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置，其方法是先将金属放入本装置的甲容器中，通电升温至金属熔化温度，待金属熔化后，按照实际需求对金属液体进行变质、精炼、除气、除渣处理，待处理完毕盖上密封盖，通过本装置的管道与差压铸造设备中乙容器的坩埚联通，管道中间装有一个单向回止密封阀，在甲容器中通入气体，当乙容器中的气体压力P_乙大于甲容器中的气体压力P_甲时，该阀可起到密封作用；当P_甲＞P_乙时，该阀开启，甲容器中的金属液在甲、乙容器之间的气体压差作用下，经该阀压入乙容器的坩埚中；坩埚中的金属液在乙容器的液压和气压双重作用下，通过导液管或喷嘴进入工作面，工作面为用于金属雾化粉末或合成化合物的反应器，或者为用于形成金属铸件的铸型；乙容器工作的同时，甲容器可以连续不断地进行金属的熔化和处理，不间断地输送到乙压力容器的坩埚中。

所述的可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置，其甲容器中通入的气体是空气、氮气、氩气或其它气体。

所述的可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置是由管道、单向回止密封阀、连接法兰、螺栓、盖板、甲容器、甲坩埚、甲导液管、甲熔化炉构成，其中管道的一端通入差压铸造设备里的作为下压力容器的乙容器内所设置的坩埚上方，甲导液管通入甲容器内所设置的甲坩埚中，管道和甲导液管通过连接法兰和螺栓联通，管道上串接有单向回止密封阀；甲容器内设置有甲熔化炉，甲熔化炉内设置甲坩埚。

所述的可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置，其甲容器的材质为铁及其合金、陶瓷、钛及其合金、复合材料中的一种或多种。

所述的可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置，其甲容器的外形是圆柱形或其它任意形状的密闭型容器，甲容器可承受0.1-15Mpa的压力。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

1、利用气体压力为液体流动提供了充足的动力，动力的大小可根据液流的速度和所需的流量方便灵活地调整。

2、单向回止密封阀的开启和关闭受气压控制，结构简单，易操作。

3、解决了在密闭环境中金属液体的连续供应问题，可实现自动化操作。

4、本发明可以低成本实现金属液在两个或多个密闭容器中的流转，克服在密闭环境中金属熔化量的限制，连续不断地从一个输液口为工作面提供金属液体。

5、采用气体输送金属液替代机械输送，可以减少污染，节约由于制造高温液体输送泵的昂贵费用。

附图说明

图1是差压铸造法所使用的设备结构示意图。

图2是本发明联动差压铸造法所使用设备的结构示意图。

图1、2中：1一熔化炉；2-金属液；3-导液管；4-坩埚；5-下压力容器；6-隔板；7-铸型；8-上压力容器；9-管道；10-单向回止密封阀；11-连接法兰；12-螺栓；13-盖板；14-甲容器；15-甲坩埚；16-甲导液管；17-甲金属液；18-甲熔化炉。

具体实施方式

以铸造为例：把金属分别放到甲容器的坩埚15、乙容器的坩埚4中，通电升温熔化，除气除渣。盖上隔板6和盖板13，在甲容器中插入导液管16，用连接法兰11及螺栓12将甲容器14、乙容器即下压力容器5之间的管道9连接起来。连接管道9上带有一个单向回止密封阀10。在乙容器中插入导液管3，在隔板6上放置铸型7，盖上上压力容器8。分别在甲乙容器中通入气体，甲容器中的气体压力P_甲大于乙容器中的气体压力P_乙，利用甲乙容器之间的气体压差，将金属液压入乙容器中。乙容器中的金属液在液压和气压的双重作用下，通过导液管3进入铸型。浇注完成后，待铸型中的金属液冷却，撤除甲乙容器中的气体压力，打开上压力容器，取出铸型。如果浇注过程需要气体保护，则在充气前，先对容器内进行抽真空。

实施例1：浇注240Kg重的铝硅合金耐压壳体

称取ZL101合金300Kg，在甲乙容器的坩埚中各放置150Kg，加热熔化至720℃。加入铝硅变质剂进行变质处理，用六氯乙烷精炼除气、除渣。将金属液处理完毕后，盖上甲容器的盖板，插入输液管道，并与乙容器的输液管道连接。盖上乙容器的隔板，插入导液管，放上铸型，并固定在隔板上。盖上上压力容器。向乙容器中通入压缩空气。随着压力P_乙的增加，铝液通过导液管进入铸型。当液面显示器显示乙容器中的铝液不足1/2时，向甲容器通入压缩空气。当P_甲＞P_乙时，甲容器中的铝液通过输液管压入乙容器中进行补充。浇注完成后，获得240Kg重的铝硅合金耐压壳体铸件。

实施例2：浇注200Kg重的铝镁合金铸件

称取ZL305合金300Kg，在甲乙容器的坩埚中各放置150Kg，加入覆盖剂，加热熔化至700℃。用六氯乙烷精炼除气、除渣。将金属液处理完毕后，盖上甲容器的盖板，插入输液管道，并与乙容器的输液管道连接。盖上乙容器的隔板，插入导液管，放上铸型，并固定在隔板上。盖上上压力容器。用真空设备对甲乙容器抽真空至10^-1Pa。向乙容器中通入氩气。随着压力P_乙的增加，铝镁合金液通过导液管进入铸型。当液面显示器显示乙容器中的金属液不足1/2时，向甲容器通入氩气。当P_甲＞P_乙时，甲容器中的金属液通过输液管压入乙容器中进行补充。浇注完成后，获得200Kg重的铝镁合金铸件。铸件无气孔、夹渣、疏松等缺陷。

实施例3：制备二氧化锡(SnO₂)粉末

用2个甲容器，1个乙容器，分别熔化锡锭各150Kg(本案采用150Kg熔化炉)。加热熔化至400℃。分别将甲乙容器密封，将甲乙容器的输液管连接。向乙容器中通入氩气，将锡液压入导液管，经喷嘴进入雾化反应器雾化，得到SnO₂粉末。当液面显示器显示乙容器中的金属液不足1/2时，向甲1容器通入氩气。当P_甲1＞P_乙时，甲₁容器中的金属液通过输液管压入乙容器中进行补充。当P_甲1＝P_乙时，表明甲₁中的锡液已输送完毕。将甲1中的气体放掉。此时，P_乙＞P_甲1，单向回止密封阀关闭。拆除甲₁连接管道，将甲₂与乙容器的输液管连接。向甲₂容器通入氩气。当P_甲2＞P_乙时，甲₂容器中的金属液通过输液管压入乙容器中进行补充。同时，打开甲₁上盖，重新加入150Kg锡锭，加热熔化至400℃、密封，等待下一个输液循环开始。

实施例4：制备氧化铟(In₂O₃)粉末

用实施例3的方法，熔化铟锭至350℃，制取氧化铟In₂O₃粉末。

实施例5：制备氧化铟锡(ITO)复合粉末。

用实施例3的方法，熔化铟锡合金锭至400℃。In与Sn的比例为9.45∶1。制取的ITO粉末，其In₂O₃与SnO₂的比例为9∶1。

Claims

1.一种可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置，其特征在于：该装置由管道(9)、单向回止密封阀(10)、连接法兰(11)、螺栓(12)、盖板(13)、甲容器(14)、甲坩埚(15)、甲导液管(16)、甲熔化炉(18)构成，其中管道(9)的一端通入差压铸造设备里的作为下压力容器的乙容器内所设置的坩埚上方，甲导液管(16)通入甲容器(14)内所设置的甲坩埚(15)中，管道(9)和甲导液管(16)通过连接法兰(11)和螺栓(12)联通，管道(9)上串接有单向回止密封阀(10)；甲容器内设置有甲熔化炉(18)，甲熔化炉内设置甲坩埚(15)；工作时是先将金属放入本装置的甲容器中，通电升温至金属熔化温度，待金属熔化后，按照实际需求对金属液体进行变质、精炼、除气、除渣处理，待处理完毕盖上密封盖，通过本装置的管道与差压铸造设备中乙容器的坩埚联通，管道中间装有一个单向回止密封阀，在甲容器中通入气体，当乙容器中的气体压力P_乙大于甲容器中的气体压力P_甲时，该阀可起到密封作用；当P_甲＞P_乙时，该阀开启，甲容器中的金属液在甲、乙容器之间的气体压差作用下，经该阀压入乙容器的坩埚中；坩埚中的金属液在乙容器的液压和气压双重作用下，通过导液管或喷嘴进入工作面，工作面为用于金属雾化粉末或合成化合物的反应器，或者为用于形成金属铸件的铸型；乙容器工作的同时，甲容器可以连续不断地进行金属的熔化和处理，不间断地输送到乙压力容器的坩埚中。

2.如权利要求1所述的可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置，其特征在于：其甲容器中通入的气体是空气、氮气、氩气或其它气体。

3.如权利要求1所述的可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置，其特征在于：甲容器(14)的材质为铁及其合金、陶瓷、钛及其合金、复合材料中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的可用来制取金属粉末及铸件的金属液联动输送装置，其特征在于：甲容器(14)的外形是圆柱形或其它任意形状的密闭型容器，甲容器(14)可承受0.1-15Mpa的压力。