CN101730828B - 处理熔融金属用的旋转搅拌装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理熔融金属的旋转装置，所述装置包括：中空轴(30)，转子(40)在中空轴(30)的一端处，所述转子(40)具有：顶部(42)和底部(44)，所述顶部(42)和底部(44)间隔开并由多个间隔物(50)连接；通路(52)，其被限定在每对相邻的间隔物(50)和顶部(42)和底部(44)之间，每个通路(52)在转子(40)的内表面具有入口(54)和在转子(40)的外周表面中具有出口(56)；每个出口(56)具有比各自的入口(54)更大的横截面面积，并被设置成从那里径向向外；流动通路，其被限定经过轴(30)进入通路(52)的入口(54)并从出口(56)出来；和腔(48)，熔融金属和气体能够在其中进行混合；其中：多个第一切除部(58a)被设置在顶部(42)，并且多个第二切除部(58b)被设置在底部(44)；所述第一和第二切除部(58a，58b)中的每个都与一条通路(52)相连。并且，本发明本质上在于转子(40)，包括本发明的旋转装置的用于脱气和/或用于添加金属处理物质的金属处理单元(170)，和使用该装置处理熔融金属的方法。

Description

处理熔融金属用的旋转搅拌装置
技术领域
本发明涉及一种用于处理熔融金属的旋转搅拌装置和包括这种装置的金属处理设备。
背景技术
众所周知，熔融金属，特别是诸如铝合金的非-铁熔融金属，在铸造前必须典型地利用一种或多种如下过程进行处理，以便：
i)脱气-在熔融金属中存在的溶解气体会在凝固产品中引入缺陷，并可能减小其机械属性。例如，在由铝或其合金制造的铸件和锻造产品中引入缺陷。氢在液态铝中具有高溶解性，其随着熔化温度而增加，但固态铝中的溶解性很低，使得：随着铝凝固，氢气排出，导致铸件中的气孔。凝固速度影响气泡的数量和大小，并且在特定应用中，砂眼可能严重影响着金属铸件的机械强度和气密性。气体还可能扩散入空隙和间断面(例如，氧化夹杂物)，在生产铝合金板、片和条期间，这会导致起泡。
ii)晶粒细化-通过控制凝固金属的晶粒尺寸可以改进铸件机械属性。铸件合金的晶粒尺寸取决于当它开始凝固时出现在液态金属中的核子数目和冷却速度。更快的冷却速度通常可促进更小晶粒尺寸，并且将特定元素添加到熔化物可为晶粒生长提供核子。
iii)改性-通过添加诸如钠或锶的少量特定“改性”元素，可以改进合金的微结构和属性。改性增加了热抗扯强度，并改进了alloyfeeding特征，减小了收缩孔隙度。
iv)清砂和碱移除-特定水平的碱元素可能对合金属性产生负面影响，并且因此，它们需要被移除/减少。铸造合金中存在钙会干扰诸如改性的其它处理，而钠对锻造铝合金的延展属性具有有害影响。在凝固金属中存在诸如夹带的氧化物、碳化物和硼化物的非金属夹杂物将负面影响金属的物理和机械属性，并且因此它们需要被移除掉。
这些操作可由多种方法和装置独立或一起执行。一种添加金属处理物质的方法是将它们直接添加到熔融金属作为粉末、细粒，或封装在(铝或铜)金属罐中，同时机械搅拌熔融金属以确保有效分布整个熔化物。通过使用放置在熔融金属的表面下方的具有打开的排放口的吹管，也可以引入微粒金属处理剂。然后，利用承载气体粉末或颗粒状添加剂在压力下向下注入吹管。该吹管典型地是石墨或金刚砂的中空管，具有添加剂和气体经过的薄壁钢插入管。
熔融金属的脱气典型地利用脱气单元(″RDU″)通过利用诸如氯、氩、氮或其混合物的干惰性气体的细气泡使熔融金属涌动而实施。通常，这使用其上附有转子的中空轴执行。在使用时，该轴和转子旋转并且气体向下穿过轴，并经转子分散入熔融金属中。使用转子比吸氧管更有效，由于它在熔化物底部产生大量极细气泡。这些气泡上升通过熔化物，并且在当气泡到达表面时，在气泡被喷射入大气前，氢扩散进入这些气泡。上升气泡还收集了夹杂物，并将它们运送到它们能够被去掉的熔化物顶部。
除了引入气体以移除氢(和氧化物夹杂物)，该旋转脱气单元还可用于经由轴将金属处理物质(也称作处理剂)与气体一起注入熔融金属。这种注入方法具有与吹管注入类似的缺点，其中：特别地当使用粉末材料时，金属处理物质容易在轴中部分熔化，导致阻塞。当对装置设计进行变化时，粒状熔剂的引入和使用减轻了许多困难。
一种这样的同时用于脱气和金属处理的设备的实例是由Foseco相同商标名下开发和销售的Metal Treatment Station(MTS)。第一(″MTS″)个单元包括精确定量加料装置，以允许经由该轴增加处理物质，并且然后经由转子使处理物质分布遍布熔化物。
作为使用轴以引入金属处理剂的另一选择方案，后来的设备(由Foseco销售的″MTS 1500″单元)将处理物质直接增加到熔化表面，而不经由管和转子。在MTS 1500中，在特定参数内，转子和管的旋转用于围绕轴形成旋涡。然后金属处理剂被加入旋涡，并容易地分散到整个熔化物。在熔化物中的任何紊流将导致空气的引入，并随后导致在金属中形成氧化物。因此，该旋涡仅用于很短部分的处理循环，并且一旦混合阶段完成，其便停止(例如通过应用挡板)。一种有效转子将产生旋涡，并尽可能快地使处理剂分散，以保持熔化物中的紊流最小。然后，执行从熔融金属脱气和移除反应产物。初始旋涡的剧烈混合行为接着循环的静止部分(例如，在挡板已下降后)导致处理剂的有效使用和最佳熔化质量。
WO2004/057045(其公布整体通过参照包括于此)中描述并且图1中显示的″XSR rotor″(现有技术转子1)是诸如在Metal TreatmentStation中用于在具有或没有添加处理阶段的旋转脱气单元的旋转装置的实例。旋转装置2包括经由管状连接件(未显示)在一端连接到旋转子6的轴4，孔4a穿透其中。该转子6通常具有圆盘形状，并包括环形上部(顶部8)和从那里间隔开的环形下部(底部10)。打开的腔12设置在底部10中央，并向上延伸到顶部8。该顶部8和底部10由从腔12的外围向外延伸到转子6的外围的四个间隔物14连接。隔室16被限定在每对相邻的间隔物14、顶部8和底部10之间。该顶部8的外围边缘8a设置有多个(在这个实施例中8个)部分圆形切除部18。每个切除部18用作其各自隔室16的第二出口。
另一现有技术转子是由Vesuvius销售的主要用于脱气的转子，其具有商标Diamant(TM)(现有技术转子2)并在图2中的俯视图示出。它是通常具有圆盘形状，并包括围绕转子20等角间隔开的4个径向孔22。每个孔22从转子20的内表面延伸到其外周表面20a，从而提供气体的出口24。该转子具有4个切除部26，其从转子的外周表面20a向内延伸。每个切除部26位于出口24处并向下延伸转子20的整个深度。没有用于混合气体和熔融金属的腔。在使用中，该转子连接到中空轴(未显示)。
US 6,056,803公开了用于将气体注入熔融金属的注入器。该注入器包括连接到圆柱轴底端的平滑表面转子。该转子采用直立的下部圆柱部和上部锥形部的形式。该下部圆柱部设有中央定位的空腔，几个通道从该空腔径向延伸。气体通路将气体引入通道，但没有与腔的直接连通。
DE 10301561公开了具有带有中央孔的截锥形状的转子头。该转子头的侧部通过提供侧面槽确定轮廓，并且下侧包括径向延伸槽。
US 5,160,593公开了多叶片叶轮头，其适合安装在中空叶轮轴上并用于处理熔融金属。叶轮头具有带有中央轴向孔的毂，并且多个叶片被固定到并延伸超过毂。叶片产生紊流，用于增强液体和气体相间相互作用。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种改进的旋转装置和包含这种装置的金属处理装置(用于脱气与/或添加金属处理剂)，其在已知装置的基础上优选地提供一个或多个下述优点：
(i)冶金优点，诸如更快的脱气与/或更快速与/或有效混合处理剂；
(ii)经济优点，诸如更高的设备耐久性和寿命、减小处理成本和减小浪费；
(iii)健康与安全优点，诸如减小处理物质与大气之间的接触，导致减小的气态颗粒散发；
(iv)环境优点，例如通过减小所需处理物质的量、由于减小处理时间和减小浪费的更低能耗。
根据本发明，提供了一种用于处理熔融金属的旋转装置，所述装置包括中空轴，转子在中空轴的一端处，所述转子具有：
顶部和底部，所述顶部和底部间隔开并由多个间隔物连接；
通路，其被限定在每对相邻的间隔物和顶部与底部之间；每个通路在转子的内表面具有入口和在转子的外周表面中具有出口；每个出口都具有比各自入口更大的横截面面积，并从入口径向向外布置；
流动通路，其被限定为经过轴进入通路的入口并从出口出来；和
熔融金属和气体能够在其中进行混合的腔；其中：多个第一切除部被设置在顶部，并且多个第二切除部被设置在底部；所述第一和第二切除部的每个与一个通路相连。
惊奇地，发明人发现：腔、具有比入口更大横截面的出口和顶部与底部的切除部的组合同时导致改进的脱气和改进的熔融金属混合，使得：能够减小旋转速度的同时保持相同的脱气/混合效率，从而：延长了轴与转子的寿命；或在相同的转子速度下，可以更有效地实现脱气/混合时间；提供了减小处理时间的机会。
在一个实施例中，该转子由材料的实心块形成，顶部和底部分别由块的上部和下部区域组成；块的中间区域具有其中限定通路的孔/狭槽；每个间隔物由每个孔/狭槽之间的中间区域限定。
在一个实施例中，每个第一切除部(在顶部)从转子的外部周围表面向内延伸，在这种情况中，每个第一切除部将与出口相连。在这种实施例中，每个第一切除部在外周表面中的范围不超过，并且可能地小于对应的出口的范围。便利地，每个第一切除部是部分圆形。便利地，第一切除部围绕转子对称布置。然而，当然应该认识到：第一切除部能够具有任何形状，并且应认识到：一个或多个第一切除部可以可选地由经过顶部进入一个通路的孔(任何形状)构成。
第一切除部能够具有相同或不同尺寸与和/或形状。然而，在一个实施例中，所有第一切除部具有相同尺寸和形状。
在特定实施例中，每个第二切除部(在底部)是从底部的外部周围表面向内延伸的切除部。便利地，每个第二切除部是部分圆形。便利地，第二切除部围绕转子对称地布置。然而，当然应该认识到：第二切除部能够具有任何形状，并且应认识到：一个或多个第二切除部可以可选地由经过底部进入一个通路的孔(任何形状)构成。
每个第二切除部都能够具有相同或不同尺寸和/或形状。在一个实施例中，所有第二切除部具有相同尺寸和形状。
第二切除部可具有与第一切除部相同尺寸和/或形状，或具有不同尺寸与/或形状。在一个实施例中，所有第一和第二切除部具有相同尺寸和形状。
第一切除部的数目可以大于、小于或等于第二切除部的数目。在一个实施例中，第一切除部的数目等于第二切除部的数目。
在特定实施例中，转子具有3、4或5条通路(分别由3、4和5个间隔物限定)。在特定实施例中，该转子具有4条通路。
在特定实施例中，对于每条通路，该转子具有至少一个出口和第一和第二切除部的至少一个。在特定实施例中，对于每条通路，该转子具有一个出口、2个第一切除部和两个第二切除部。在另一实施例中，对于每条通路，该转子具有一个出口和第一与第二切除部的一个。
在一个实施例中，通路中的每个第一切除部与对应的第二切除部至少部分相互对准。在另一个实施例中，通路中的每个第一切除部与对应的第二切除部完全相互对准(即当沿轴心线向转子观看时，每个第一切除部直接在对应的第二切除部上方)。
在一系列实施例中，第一与/或第二切除部向内延伸不超过转子半径的50％，或不超过40％。在一些实施例中，第一和/或第二切除部向内延伸不超过转子半径的10％，或不超过20％。当切除部导致在与轴向线垂直的平面中被直线、部分圆形或弓形移除的转子(顶部或底部)的外周表面的部分(弧)时，这是特别有用的参数。在一个实施例中，切除的转子(顶部或底部)的外部周围表面的部分(弧)是部分圆形。
在第二系列实例中，其中：转子在与轴向线垂直的平面中的外周表面是名义上的圆形，与给定通路相连的顶部移除第一切除部或底部移除第二切除部的圆形圆周的弧长(y)乘以通路的数目与该圆形的周长的比率为至少0.2、至少0.3、至少0.5或至少0.6。在另一实施例中，比率不超过0.9。因此，应该认识到：在一个以上第一或第二切除部邻近给定通路的情况中，相关比率是与给定通路相连的所有各个第一或第二切除部移除的顶部或底部的圆形的圆周的弧的总长度与该圆形的周长之比。
该转子设有腔；其中能够进行熔融金属和气体的混合。在一个实施例中，该腔位于入口的径向向内，并在转子的底部具有开口并且位于轴与入口之间的流动通路中，使得：在使用时，当装置旋转时，熔融金属经转子的底部引入腔，在那里，它与从轴进入腔的气体混合，然后，该金属/气体分散物在经出口从转子排出前被抽吸到通路中。
在一个实施例中，该轴和转子分开形成，两个通过可释放的固定装置连接在一起。该轴可被直接(例如，通过在轴和转子的每个上提供匹配螺纹)或间接(例如经由螺纹管状连接件)连接到转子。
该转子优选地由实心材料块(诸如石墨)形成，通路优选地通过铣削操作形成。该转子也可通过均衡压制或铸造适合材料(例如氧化铝-石墨)成为所需形状(可选地机械加工成近净形状以给出最终尺寸)并且然后烧制以生产最终产品进行生产。
为避免疑问，应该明确：本发明还本质存在于转子和包括本发明的旋转装置的用于脱气(RDU)和/或添加金属处理物质的金属处理单元(例如MTS单元)。
本发明还存在于处理熔融金属的方法中，包括步骤：
(i)将本发明的装置的转子和部分轴浸没在待处理的熔融金属中，
(ii)使轴旋转；和
(iii)使气体和/或一种或多种处理物质沿轴传送并经由转子进入熔融金属，和/或将一种或多种处理物质直接传送入熔融金属，从而处理金属。
熔融金属的特性并不受限。然而，用于处理的适合金属包括铝及其合金(包括低硅合金(4-6％Si)，例如BS合金LM4(Al-Si5Cu3)；中硅合金(7.5-9.5％的硅)，例如BS合金LM25(Al-Si7Mg)；共晶体合金(10-13％的硅)，例如BS合金LM6(Al-Sil2)；过共晶体合金(＞16％的硅)，例如BS合金LM30(Al-Si 17Cu4Mg)；铝镁合金，例如BS合金LM5(Al-Mg5Sil；Al-Mg[omicron])；镁及其合金(例如BS合金AZ91(8.0-9.5％的铝)和BS合金AZ81(7.5-9.0％的铝)；和铜及其合金(包括高传导性铜，黄铜，锡青铜，磷青铜，铅青铜，炮铜，铝青铜合金和铜-镍合金)。
该气体可以是惰性气体(诸如氩或氮)并通常是干燥的。也可以使用并不惯例地视为惰性但对金属无有害影响的气体，诸如氯或氯代烃类。该气体可以是两种或多种前述气体的混合物。从气体的成本和惰性之间的平衡，最通常地使用干氮。该方法对于从熔化铝移除氢气特别有用。
应该认识到：对于任何给定转子，脱气的效率将由旋转速度、气体流动速率和处理时间确定。适合的旋转速度是550rpm或更小，400rpm或更小，或约350rpm。
当脱气结合添加处理物质(也称作处理剂)时，这种处理物质可在脱气前引入熔化物，在初始脱气阶段与惰性净化气体一起期间增加，或在脱气阶段后添加。该处理则是组合脱气/晶粒细化与/或改性与/或清砂/撇渣处理。不管结合脱气使用或不结合脱气使用，处理物质可以是清砂/撇渣、晶粒细化、改性种类或这些的组合(经常称作熔剂)。这些熔剂可以采用多种物理形式(例如，粉末、粒状、小块、颗粒等)和化学类型(例如无机盐、金属合金等)。化学熔剂包括用于清砂/撇渣的碱-金属和碱-卤化物的混合物。其它熔剂可以是用于清砂/撇渣的钛与/或硼合金(例如AlTiB合金)和用于铝-硅合金改性的钠盐或锶(通常作为5-10％母合金)。这种处理本质上对于技术铸造人员已知。
考虑处理金属的质量、最佳处理时间和处理是连续的还是批量处理，转子的所需尺寸、旋转速度、气体流速与/或处理物质的数量所有将由执行的特定处理确定。
附图说明
下面将仅参照附图，通过实例描述本发明的实施例，其中：
图1显示了一种XSR(现有技术)转子。
图2显示了一种DIAMANTTM(现有技术)转子的俯视图。
图3a显示了根据本发明的具有第一转子的旋转装置的侧视图。
图3b显示了图3a的转子的俯视图；
图4a和4b分别显示了根据本发明的第二转子的侧和俯视图。
图5a和5b分别显示了根据本发明的第三转子的侧视和俯视图。
图6a和6b分别显示了根据本发明的第四转子的侧视和俯视图。
图7a和7b分别显示了根据本发明的第五转子的侧视和俯视图。
图8a和8b分别显示了根据本发明的第六转子的侧视和俯视图。
图9a和9b分别显示了根据本发明的第七转子的侧视和俯视图。
图10a和10b分别显示了根据本发明的第八转子的侧视和俯视图。
图11a和11b分别显示了根据本发明的第九转子的侧视和俯视图。
图12a和12b分别显示了根据本发明的第十转子的侧视和俯视图。
图13a和13b分别显示了根据本发明的第十一转子的侧视和俯视图。
图14a和14b分别显示了根据本发明的第十二转子的侧视和俯视图。
图15显示了根据本发明的金属处理单元的示意表示图。
图16和18到22显示了当使用本发明的旋转装置、现有技术旋转装置和落在本发明范围外的旋转装置时，熔化物的氢浓度减小的曲线图。
图17a和17b分别显示了SPR(现有技术)转子的侧视和俯视图。
具体实施方式
实例1
参照图3a，在俯视中显示了根据本发明用于将气体与/或其它处理物质分散在熔融金属中的旋转装置。该装置包括轴30和可释放地连接于此的转子40。该转子40在图3b中采用俯视图显示。该转子40由石墨制成并具有整体结构。该转子40通常具有圆盘形状，并包括环形上部(顶部42)并从那里间隔开的环形下部(底部44)。在顶部42中具有螺纹通孔46，其经由螺纹管状连接件(未显示)将转子40连接到轴30。打开的腔48设置在转子40的底部44中央。该腔48向上延伸到顶部42，并与顶部42中的通孔46连续，通孔46和腔48从而确定了垂直经过转子40的连续通路。该腔48径向向外延伸超过通孔46。该顶部42和底部44由间隔物50连接，间隔物50围绕转子40相同角度间隔并设置在顶部42和底部44之间。间隔物50从腔48的外围向外延伸到转子40的外周表面40a。通路52确定在每对相邻的间隔物50、顶部42和底部44之间。每条通路52具有：自腔48的入口54；和在转子40的外周表面40a上采用伸长狭缝形式的出口56。每个出口56具有比对应入口54更大的横截面面积。该顶部42和底部44的外周表面每个配置有4个部分圆形切除部分58a，b(分别为第一和第二切除部分)。将很明显：连续流通路从气体源出来，经过轴30的孔和连接件(未显示)，经过转子40的顶部42进入腔48，经过入口54进入通路52，并经出口56从转子40出来。
顶部42和底部44的切除部58a，b相互对准，即当在图3b中观看时，它们重叠。该转子40在横截面中(即与轴心线垂直)是名义上圆形(基于圆形C)。每个切除部58a，b从顶部42和底部44的外周表面向内延伸最大距离z。当转子40基于具有110mm半径(r)的圆形C时，z＝32.45mm。因此，切除部58a，b向内延伸转子40的半径的29.5％。
顶部中的每个切除部58a在每对相邻的间隔物50之间延伸完整长度，并移除圆形C的弧y(指在外周表面中切除部的范围)。在每对相邻的切除部58a之间的圆形C的其余部分标记为x。由于转子40在顶部42中具有4个切除部58a，圆形C的总圆周为4(x+y)。
因此，通过与给定通路相连的第一切除部移除的圆形圆周的弧长(y)乘以通路的数目(4)与圆形圆周(4(x+y))的比率是：
y/(x+y)
当转子40基于具有110mm半径的圆形C时，x＝24.96mm和y＝147.83mm，并且因此y/(x+y)是0.856。在这个实例中，顶部和底部的切除部互相对准，所以从上面取得的值相同地应用于底部及其切除部。应该认识到：在其它实施例中，对于底部和顶部，x和y并且因此y/(x+y)可以不同。
实例2到6
参照图4a到8a和图4b到8b，用于将气体和/或其它处理物质分散在熔融金属中的转子60[实例2]，70[实例3]和80[实例4]，90[实例5]和100[实例6]分别在侧视和俯视图中显示。转子60，70，80，90和100与转子40相同，除了：对于每个转子，在顶部42和底部44中设置的部分圆形切除部62a，b，72a，b，82a，b，92a，b和102a，b(标号″a″用于顶部中的切除部，和″b″用于底部中的切除部)分别具有不同尺寸和形状。
在转子40，60，70和80中的切除部58，62，72和82中的每一个都从顶部42和底部44的外周表面向内延伸类似距离(类似z值)，但它们每个从它们基于的名义圆形C移除不同长度的弧(不同的y值)。对于每个转子，移除的弧(y)长度按照顺序40，60，70和80减小。
转子90和100分别在顶部42和底部44具有部分圆形切除部92和102。切除部92，102向内延伸类似距离，所以转子90和100具有类似z值，但它们从它们名义上基于的圆形C移除不同长度的弧y。该切除部92移除延伸相邻的间隔物50之间全部距离的弧y，而切除部102移除更短的弧，并且因此具有更小y值。
具有110mm半径的转子40，60，70，80，90，100的x，y和z的值在下面表1中给出。
表1
  x(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   y/(x+y)
  实例1(转子40)   24.96   147.83   32.45   29.5   0.856
  实例2(转子60)   49.92   122.87   32.45   29.5   0.711
  实例3(转子70)   107.50   65.28   32.77   29.8   0.378
  实例4(转子80)   135.27   37.52   33.76   30.7   0.217
  实例5(转子90)   24.96   147.83   42.17   38.3   0.856
  实例6(转子100)   49.92   122.87   42.52   38.7   0.711
实例7
参照图9a和9b，在侧视和俯视中分别显示了用于将气体与/或其它处理物质分散在熔融金属中的转子110(实例7)。该转子110由石墨制成并具有整体结构。该转子110类似于转子40，具有：顶部42；底部44；通孔46；腔48；4个间隔物5；4条通路52；4个入口54；和4个出口狭槽56，所有均如前所述。转子110具有分别设置在顶部42和底部44中的切除部112a，b，并且顶部中的切除部112a和在底部中的切除部112b相互对准(即，它们在俯视图中重合)。该切除部112具有直边缘，并且所以当从上面观看时，该转子110具有带有圆形边缘的方形外观，尽管名义上是圆形(基于圆形C)。切除部112从顶部和底部的外周表面向内延伸距离z，并移除圆形C的弧y。
实例8
参照图10a和10b，在侧视和俯视中分别显示了用于将气体与/或其它处理物质分散在熔融金属中的转子120。该转子120类似于转子110，并具有直切除部122a，b，使得：当从上面观看时，它也具有带有圆形边缘的方形外观。切除部122在相邻的间隔物50之间延伸完全距离，并且因此转子120具有比转子110更大的y值。切除部122分别从顶部42和底部44的外周表面向内延伸距离z。
实例9
参照图11a和11b，在侧视和俯视中分别显示了用于将气体与/或其它处理物质分散在熔融金属中的转子130。该转子130类似于转子110和120，并具有带有直边缘的切除部132a，b。当从上面观看时，由于切除部132延伸入间隔物50，所以该转子130具有方形。然而，在横截面中，该转子130仍能够视为名义上的圆形(基于圆形C)。切除部132从顶部42和底部44的外周表面向内延伸距离z，并且因为在相邻的切除部132之间没有距离，x值为零。
具有110mm半径的转子110，120和130的x，y，和z值在下面的表2中给出。
表2
  x(mm)   y(mm)   z(mm)  z/r(％)   y/(x+y)
  实例7(转子110)   49.92   122.87   16.81   15.3   0.711
  实例8(转子120)   24.96   147.83   23.84   21.7   0.856
  实例9(转子130)   0   172.79   32.22   29.3   1.000
实例10
参照图12a和12b，在侧视和俯视中分别显示了用于将气体与/或其它处理物质分散在熔融金属中的转子140。该转子140由石墨制成并具有整体结构。如前所述，该转子140为通常圆盘形状，并包括如前所述的环形上部(顶部42)、环形下部(底部44)、螺纹通孔46和打开的腔48。该顶部42和底部44由围绕转子140等角间隔开的并设置在顶部42和底部44之间的三个间隔物142连接。间隔物142从腔48的外围向外延伸到转子140a的外周表面。通路52限定在每对相邻的间隔物142、顶部42和底部44之间，从而：提供总共三条通路52。每条通路52具有来自腔48的入口54和在转子140a的外周表面上的出口56。顶部42和底部44的外周表面每个配置有3个部分圆形切除部144a，b(分别为第一和第二切除部)。转子140名义上是圆形(基于圆C)。每个切除部144从顶部42和底部44的外周表面延伸距离z，并移除圆形C的弧y。具有110mm半径的转子110，120和130的x，y，和z值在下面的表3中给出。
表3
  x(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   y/(x+y)
 实例10(转子140)   92.4   137.98   39.02   35.5   0.599
实例11
参照图13a和13b，在侧视和俯视中分别显示了用于将气体与/或其它处理物质分散在熔融金属中的转子150。该转子150由石墨制成并具有整体结构。如前所述，该转子150通常圆盘形状，并包括环形上部(顶部42)、环形下部(底部44)、螺纹通孔46和打开的腔48。该顶部42和底部44由围绕转子150等角间隔开的并设置在顶部42和底部44之间的5个间隔物152连接。间隔物152从腔48的外围向外延伸到转子150a的外周表面。通路52限定在每对相邻的间隔物152、顶部42和底部44之间，从而提供总共5条通路52。每条通路52都具有来自腔48的入口54和在转子150a的外周表面上的出口56。顶部42和底部44的外周表面每个配置有5个部分圆形切除部154a，b(分别为第一和第二切除部)。转子150名义上是圆形的(基于圆C)。每个切除部154从顶部42和底部44的外周表面延伸距离z，并移除圆形C的弧y。具有87.5mm半径的转子150的x，y，和z值在下面的表4中给出。
表4
  x(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   y/(x+y)
  实例11(转子150)   22.51   87.45   20.49   23.4   0.795
实例12
参照图14a和14b，在侧视和俯视中分别显示了用于将气体与/或其它处理物质分散在熔融金属中的转子160。该转子160由石墨制成并具有整体结构。该转子160通常为圆盘形状，并类似于转子40(实例1)，其中：它包括环形上部(顶部42)、环形下部(底部44)、通孔46、腔48、4个间隔物50和4条通路52，每个通路具有各自的入口54和出口56。不同于转子40，转子160在顶部42具有8个第一切除部162a和在底部44中具有8个第二切除部162b，每条通路52都具有两个第一切除部162a和两个第二切除部162b。第一切除部162a和第二切除部162b相互对准，即当从上方观看时，它们重叠。在通路52中，相邻的第一切除部162a之间或相邻的第二切除部162b之间的距离标记为X1。横过间隔物50，相邻的第一切除部162a之间或相邻的第二切除部162b之间的距离标记为X2。
通过与给定通路相连的第一或第二切除部移除的圆形圆周的弧长(2y)乘以通路的数目(4)与圆形圆周(8y+4X1+4x2)的比率由2y/(2y+X1+X2)给出。
具有87.5mm半径的转子160的x1，X2，y值在下面的表5中给出。
表5
  x1(mm)   x2(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   2y/(2y+x1+x2)
 实例12(转子160)   11.60   35.50   45.17   16.77   19.2   0.657
实例13
参照图15，示意性地显示了用于脱气(旋转脱气单元，RDU)和添加金属处理物质(金属处理站，MTS)的金属处理单元170。该单元基本包括：其中保持待处理的金属的坩锅172；石墨转子174，其螺纹地接合到石墨轴176的一端(如前所述)；电机178；和驱动轴180，该驱动轴180被连接到外壳182内的石墨转子轴176。该单元还包括漏斗184和输运管186和可缩回的挡板188。该单元170的其余部分可相对坩锅172垂直运动。
在脱气使用时，该电机178被启动以旋转轴组件180，176和转子174；并且该石墨轴176被降低到包含熔融金属的坩锅172内。惰性气体经过驱动轴180和石墨轴176并经转子174进入金属，并分散在熔融金属内部。该挡板188处于其缩回位置，使得其位于熔融金属上方。
当用作组合金属处理/脱气单元时，该转子174和石墨轴176被相对快速地驱动，以在熔融金属内产生旋涡。然后，该金属处理物质从漏斗184被加入熔化物中。在实现充足时间的混合后，该转子174的速度被减小，并且挡板188下降进入熔融金属，以阻止旋涡并减小熔融金属内的涡流(如图15所示)。然后如前所述执行脱气。
方法
为模拟用于处理熔融金属时旋转装置的属性，开发了两个试验。第一试验模拟了用于使熔融金属脱气的旋转装置的效用。第二试验，一种水模型，显示了用于将金属处理剂分布在熔化物的旋转装置的类似效用。
1.脱气
连接到直径75mm轴的87.5mm半径的转子用于使保持在720℃的280kg的铝合金(LM25：AlSi7Mg)脱气。使用的气体是流速15L/分钟的干氮。旋转速度为320rpm，并且执行脱气超过4分钟。通过使用Foseco销售的ALSPEK H电子传感器测量熔融金属中溶解的氢浓度，其对熔融金属中的氢水平给出直接测量，评估效用。该熔融金属使用转子(无气体)搅拌，并且传感器保持在熔化物中。然后，气体被向下引导到转子的轴，并且测量熔融金属中的氢水平，并以10秒的间隔记录。
2.水模型
使用水模型模拟将金属处理剂添加到熔化物，其中：轻质塑料颗粒用于观察旋涡形成，并且彩色颜料(食品着色)用于观察混合。在Foseco Metal Treatment Station(MTS 1500Mark 10)中测试转子，其中使用圆柱透明容器(650mm直径，900mm高)代替坩锅。每个转子具有110mm半径，并连接到直径75mm且长度1000mm的轴。
2.1旋涡形成
评估转子效率的第一步是确定需要给出标准相同旋涡尺寸的每个转子的旋转速度。为实现这个目标，塑料颗粒首先被添加到透明容器，该透明容器已充满水到高度L1(735mm，普通的熔体高度)。塑料颗粒漂浮在水面，直到每个转子降入熔体，并旋转以形成旋涡。然后，调节旋转速度，使得：塑料颗粒接触转子，但并不分散在坩锅中。当形成旋涡时，测量水的高度(L2，形成旋涡的熔体高度)以及这种旋涡形成所需的时间。
使用下述公式，可以计算旋涡形成的效率因子：
效率因子＝{(L2-L1)/L1}x旋涡形成时间
该效率因子的值越低，转子用于涡轮形成的效率越高。
2.2混合时间的确定
为确定混合效率，转子被降低进入容纳高度755mm的水的塑料容器。溶体高度被升高到水平20mm，超过用于旋涡形成研究中的高度(上述2.1节)。熔体高度被改变以反映使用中熔体高度的自然变化性。选择更高的熔体高度，由于这将使转子运行更猛烈，并且理论上，至少可能突出更有效与较差效率的转子的差别。使用在2.1中确定的旋转速度，形成旋涡(无塑料颗粒)。一旦旋涡稳定，3ml食品颜料被加入旋涡，并且测量食品颜料均匀混合整个容器的时间。
转子
制作根据本发明的10个转子，并为了比较的目的，与6个其它转子一起测试(4个现有技术转子和在本发明范围以外的2个新设计转子)。每个转子被制造成2种尺寸——半径87.5mm的转子用于脱气实验，和半径110mm的更大版本用于水模型。对于水模型和脱气试验，使用两个直径略不同的转子使得利用不同尺寸容器成为必然。两种尺寸转子被连接到相同直径轴，并且因此，在上部表面中具有相同尺寸孔(以容纳/连接轴)，而底部的腔具有与每个转子的总直径成比例的直径。为了这个原因，脱气转子中的切除部的向内范围略小于对应的水模拟转子，导致稍微更小的z/r比率。然而，区别是试验性的，并且不影响关于效率的结论。
1.脱气
对于每个转子，表6中显示了以10秒间隔测量的溶解氢在熔融金属中的浓度；并且表7给出达到给定氢浓度花费的时间(从最佳拟合曲线估计并且四舍五入为最接近的5秒)。
Figure G200880023490XD00181
表7
  到达nml H2/100g熔化物所需的时间(s)   0.24   0.22   0.20   0.18   0.16   0.14   0.12
  实例1   45   60   80   100   130   170   230
  实例2   35   40   55   75   100   130   160
  实例3   75   90   110   130   170   200   240
  实例4   55   70   90   110   140   180   220
  实例5   85   95   110   140   165   200   n/a
  实例6   65   80   100   120   135   155   190
  实例7   75   100   125   155   205   235   n/a
  实例8   60   85   105   120   135   180   220
  实例9   65   80   100   115   135   170   230
  实例10   60   80   95   115   140   185   225
  现有技术1   200   220   240   n/a   n/a   n/a   n/a
  现有技术2   80   130   170   205   n/a   n/a   n/a
  现有技术3   n/a   n/a   n/a   n/a   n/a   n/a   n/a
  现有技术4   240   n/a   n/a   n/a   n/a   n/a   n/a.
  比较实例A   80   90   105   120   175   210   240
  比较实例B   65   90   110   130   165   205   230
顶部和底部中切除部的效果(实例2和比较实例A)
为了调查在顶部和底部具有切除部的效果，并且以仅在顶部中的替代为基础，设计了两个新转子：上述转子60(实例2)和比较实例A。该比较实例A转子与转子60(它在顶部具有相同尺寸和形状的切除部)相同，除了它在底部不具有切除部。为两个转子绘制了随着时间氢浓度减小的曲线并如图16所示。可以看到：当使用转子60时，熔融金属中的氢浓度下降得极快，并且最终达到0.1ml/100g熔化物以下。对于转子60，氢浓度降到0.20ml/100g熔化物所需时间仅为55秒，而对于比较实例A所需时间为105秒。因此，在底部以及顶部中存在切除部表明改进了旋转装置的脱气性能。
部分圆形切除部范围的效果(现有技术转子3和实例1到4)
一系列转子被设置以调查部分切除部范围关于脱气速度的效果，实例1到4。每个转子40，60，70和80在每个顶部和底部中都具有4个部分圆形切除部，其向内延伸相似距离(相似的z/r值)，但切除部的范围以顺序80，70，60，40增加。这些转子与在图17a和17b中以侧和俯视图分别显示的现有技术转子3，SPR(Foseco)一起测试。该SPR转子190具有与本发明转子基本类似的结构，为具有由围绕转子190等角间隔开的4个间隔物50间隔开并连接的环形上部(顶部42)和环形下部(底部44)的通常圆盘形状。通路52被限定在每对间隔物50和顶部42和底部44之间，每条通路都在转子内表面中具有入口54和在转子190a外部表面中具有出口56。每个出口56都具有比各自入口54更大的横截面面积，并从那里径向向外布置。打开的腔48设置在底部44中央，并向上延伸到顶部42。该SPR转子不具有切除部，并且因此具有为0的x，y和z值。对于具有87.5mm半径的转子，x，y，和z值和对应比率在下面显示在表8中。
表8
  x(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   y/(x+y)
  现有技术转子3(SPR)   0   0   0   0   0
  实例4(转子80)   100.79   36.65   24.35   27.8   0.267
 实例3(转子70)   87.05   50.40   24.76   28.3   0.367
 实例2(转子60)   48.87   88.85   25.17   28.8   0.645
 实例1(转子40)   24.43   113.01   24.22   27.7   0.822
为这些转子的每个绘制了氢浓度随着时间减小的曲线并在图18中显示。立即很明显：对于脱气，本发明的所有转子(80，70，60和40)比现有技术转子3，SPR更优越。SPR从未达到0.3ml/100g熔化物的氢浓度；而转子80，70，60，和40分别在90，110，55，和80秒内达到0.2ml/100的氢浓度。通过观察曲线，很明显：转子60(实例2)是对于脱气最成功的转子，对于多数测试周期，具有最低氢浓度。
直切除部范围的效果(实例7，8和9)
一系列转子被设计以调查直边缘切除部范围关于脱气速度的效果，上述转子110，120到130。这些转子在顶部和底部中均具有4个直边缘切除部，其中切除部(由y/(x+y)的值表示)的长度按顺序110，120，130增加。具有87.5mm半径的转子的x，y，和z值和对应比率在下面的表9中给出。
表9
  x(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   y/(x+y)
  实例7(转子110)   48.86   88.58   11.64   13.3   0.644
  实例8(转子120)   24.43   113.01   17.62   20.1   0.822
  实例9(转子130)   0   137.44   25.63   29.3   1.000
为每个转子绘制显示氢浓度随着时间减小的曲线并如图19所示。转子110，120和130均表现较好地实现脱气，其中：对于120和130产生比110略低的最终氢浓度。这表明：对于脱气，切除部的范围越大(更大的y/(x+y)值)导致更成功的转子。
切除部深度的效果(实例2，6和7)
一系列转子被设计，为调查切除部的深度对脱气速度的影响，即切除部从转子的顶部和底部的外周表面向内延伸的最大距离。在上面描述了转子110，60和100。转子110中的切除部具有直边缘，并且转子60和110中的切除部是部分圆形的。它们每个移除相同长度的弧(相同y/(x+y)值)，但切除部的深度按照顺序110，60，100改变。在下面的表10中列出了这些转子的x，y，和z值。
表10
  x(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   y/(x+y)
  实例7(转子110)   48.86   88.58   11.73   13.3   0.644
  实例2(转子60)   48.86   88.58   25.17   28.7   0.644
  实例6(转子100)   48.86   88.58   38.89   44.5   0.644
为每个转子绘制显示氢浓度随着时间减小的曲线，并如图20所示。所有转子对于脱气均很成功。它们的使用导致在25秒(110)，55秒(60)和100秒(100)中氢浓度减小到0.2ml/100g。转子60和100更成功，达到最终氢浓度小于0.12ml/100g熔化物。这表明：脱气时较深切除(更大z/r值)是有用的。
出口和入口的腔和横截面面积的效果(实例2和比较实例B)
比较实例B被设计以调查不具有腔和具有由相同横截面面积的入口和出口的均匀宽度通路与本发明转子相比的效果，本发明具有用于混合气体和熔融金属的腔并且其中出口的横截面面积比各个入口的横截面面积更大。
比较实例B类似于前述Diamant(TM)转子，通常圆盘形状并包括围绕转子等角间隔开的4个径向孔。每个孔从转子的内表面延伸到其外周表面，从而提供气体的出口。比较实例B具有从转子的外周表面向内延伸的4个切除部。每个切除部位于出口处，并向下延伸转子的整个深度。没有用于混合气体和熔融金属的腔。比较实例B具有与转子60(实例2)中的切除部相同的尺寸和形状，所以转子的x，y，和z值相同。
绘制显示氢浓度随着时间减小的曲线并如图21所示。当使用转子60(实例2)时与使用比较实例B时相比，该氢浓度减小得更快。对于几乎所有测试持续时间，当使用转子60(实例2)时的氢浓度比当使用比较实例B时的氢浓度更低。这表明：具有腔和具有比各自入口更大横截面面积的出口提供优益的脱气效果。
腔和出口的效果(现有技术转子4和实例9)
实例9类似于称作″Brick″(Pyrotek Inc.销售)的现有技术转子，除了实例9具有出口和腔。该″Brick″转子是简单的石墨实心块，不具有入口、出口或腔。它在横向横截面(与轴心线垂直)中是方形，但能够视为基于具有4个直边缘切除部的圆形，采用与转子130(实例9)相同的方式。对于具有87.5mm直径的转子，实例9和″Brick″的x，y和z值相同，并且显示在表11中。
表11
  x(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   y/(x+y)
现有技术转子4(″Brick″)   0   137.44   25.63   29.3   1.000
实例9   0   137.44   25.63   29.3   1.000
绘制显示氢浓度随着时间减小的曲线并如图22所示。当使用转子130(实例9)时与使用现有技术转子4(″Brick″)时相比，氢浓度减小得更快，并到达更低的最终值。当使用本发明的转子时与当使用现有技术″Brick″转子时相比，氢浓度一致地更低，表明：出口和腔的存在改进了转子的脱气属性。
对于脱气，所有现有技术转子(SPR，XSR，Diamant(TM)和″Brick″)比本发明的转子更不成功。SPR，XSR和″Brick″无法达到0.2ml/100g的氢浓度，并且虽然Diamant(TM)转子达到0.2ml/100g，它花费170秒，比任何本发明的转子长得多。
2.水模型-旋涡形成
如上所述，对转子实例1到10、现有技术转子和不在本发明的范围内的两个新转子进行了实验。每个转子的效率因子(E.F)使用下面表12中给出的上述公式和值计算。
表12
  L1(mm)   L2(mm)  形成旋涡所需时间(s)   效率因子(E.F)
 现有技术1   735   830   27(仅一半旋涡)   3.5
 现有技术2   735   800   n/a旋涡不充分   n/a
 现有技术3   735   805   n/a旋涡不充分   n/a
 现有技术4   735   865   17   3.0
 比较实例A   735   830   23   3.0
 比较实例B   735   820   23   2.7
 实例1   735   820   22   2.5
 实例2   735   830   20   2.6
 实例3   735   830   25   3.2
 实例4   735   830   26   3.4
 实例5   735   820   22   2.5
 实例6   735   820   19   2.2
 实例7   735   850   23   3.6
 实例8   735   820   28   3.2
 实例9   735   845   19   2.8
 实例10   735   820   23   2.7
实验如上所述地执行，以确定彩色颜料均匀混合遍及水所需的时间。下面，在表13中列出了花费的时间和使用的旋转速度(在2.1中确定)。
表13
  旋转速度(rpm)  均匀混合时间(s)
 现有技术1   420(一半旋涡)   8
 现有技术2   500(旋涡不充分)   12
 现有技术3   500(漩涡不充分)   10
 现有技术4   305   7
 比较实例A   350   7
 比较实例B   390   5
 实例1   360   6
 实例2   350   4
 实例3   355   7
 实例4   370   8
 实例5   290   4
 实例6   330   4
 实例7   510   6
 实例8   410   5
 实例9   330   4
 实例10   330   6
顶部和底部中的切除部效果(实例2和比较实例A)
如上讨论实例2和比较实例A相同，除了：实例A在顶部具有切除部，实例2在底部和底部具有切除部。E.F.和混合时间的比较在下面的表14中显示。
表14
  效率因子(E.F.)  混合时间(s)
 实例2   2.6   4
 比较实例A   3.0   7
实例2具有比比较实例A更小的E.F.和更低混合时间，表明：在底部以及顶部中同时存在切除部改进了旋涡形成，并对混合时间也具有有益效果。
部分圆形切除部范围的效果(现有技术转子1和实例1到4)
如先前讨论，实例1到4基本相同，除了：切除部的范围(由y/(x+y)的值表示)按照顺序实例1，实例2，实例3，实例4减小。这些实例的E.F.和混合时间的比较在下面的表15中显示。
表15
  x(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   y/(x+y)   E.F.  混合时间(s)
 现有技术转子3(SPR) 0 0 0 0 0   n/a旋涡不充分 10
 实例4(转子80)   135.27   37.52   33.76   30.7   0.217   3.4   8
 实例3(转子70)   107.50   65.28   32.77   29.8   0.378   3.2   7
 实例2(转子60)   49.92   122.87   32.45   29.5   0.711   2.6   4
 实例1(转子40)   24.96   147.83   32.45   29.5   0.856   2.5   6
实例1到4的E.F.值随着切除部范围的增加而减小，例如实例1具有在相邻的间隔物之间延伸完整距离的切除部，并且它具有2.5的最低E.F.值。因为无法形成充足的旋涡，对于现有技术转子3(SPR)未测量E.F.
切除部的存在看似对混合时间具有有益效果，因为现有技术转子(无切除部)具有最长混合时间。切除部的范围和混合时间的关系对于E.F值并不很明显，但具有最大范围的切除部(实例1and实例2)的两个实例具有比更小范围的切除部(实例3和实例4)的那些具有更低的混合时间，所以应表明：更大范围的切除部在水模型中具有总体优点。
直切除部范围的效果(实例7，8和9)
如先前讨论，实例7，8和9均为具有4个直切除部的方型转子。实例7到9中切除部的范围按照顺序实例7，实例8，实例9，实例4增加。E.F.值和混合时间在下面的表16中显示。
表16
  x(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   y/(x+y)   E.F.  混合时间(s)
  实例7(转子110)   45.81   91.63   11.73   13.4   0.667   3.6   6
  实例8(转子120)   24.43   113.01   17.62   20.1   0.822   3.2   5
  实例9(转子130)   0   137.44   25.63   29.3   1.00   2.8   4
对于实例7到9的E.F.值随着切除部的范围增加而减小。对于仅在4秒中取得均匀混合的实例9，混合时间随着切除部的范围增加而减小。这些结果证明了部分圆形切除部的比较结果：增加切除部的范围导致改进的混合。
切除部的深度的效果(实例2，6和7)
如上讨论，实例2，6和7，所有具有实质类似范围(切除部移除了名义圆形C的类似弧)的切除部，但切除部每个从转子的顶部和底部的外周表面延伸不同最大距离(由z/r值表示的切除部的深度)。实例2，6和7中的每个切除部的深度按照顺序实例7，实例2，实例6增加。这些转子的E.F.值和混合时间在下面的表17中显示。
表17
  x(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   y/(x+y)   E.F.  混合时间(s)
  实例7(转子110)   49.92   122.87   16.81   15.3   0.711   3.6   6
  实例2(转子60)   49.92   122.87   32.45   29.5   0.711   2.6   4
  实例6(转子100)   49.92   122.87   45.52   38.65   0.711   2.2   6
E.F.值随着切除部的范围增加而减小，实例6具有2.2中的极低E.F.值。对于实例2，其具有中间深度的切除部，具有最快混合时间，切除部深度与混合时间之间的关系并不很明显。
腔和出口和入口的横截面面积的效果(实例2和比较实例B)
如上讨论，本发明范围外的新转子(比较实例B)被设计以调查具有腔和具有出口和入口的效果，其中：出口的横截面面积比各自入口的横截面面积更大。比较实例B类似于实例2，具有相同尺寸和形状的切除部，并且因此相同值的x，y和z，如对于110mm半径转子的下表18所示。
表18
  x(mm)   y(mm)   z(mm)   z/r(％)   y/(x+y)   E.F.  混合时间(s)
  实例2(转子60)   49.92   122.87   32.45   29.5   0.711   2.6   4
  比较实例B(转子160)   49.92   122.87   32.45   29.5   0.711   2.7   5
尽管具有相同的切除部，关于旋涡形成和混合时间，实例2显示略优于比较实例B。结合与实例2相关的改进脱气考虑，这表示：存在腔和具有比各自入口更大横截面面积的出口实现了用于金属处理的改进转子。
腔和出口的效应(现有技术转子4和实例9)
如上所述，现有技术转子4(″Brick″)不具有入口、出口或腔，但能够视为类似于实例9具有4个直切除部。对于具有110mm半径的转子，现有技术转子4和实例9的x，y和z值相同并且显示在表19中。
表19
  x(mm)   y(mm)   z(mm)  z/r(％)   y/(x+y)   E.F.  混合时间(s)
  现有技术转子4(″Brick″)   0   172.79   32.22   29.3   1.000   3.0   7
  实例9(转子130)   0   172.79   32.22   29.3   1.000   2.8   4
与本发明的转子相比，该″Brick″转子具有更大的E.F.和更长的混合时间，表明：存在入口、出口和腔对于处理剂的混合是有益的。
本发明的所有转子统一具有等于或小于现有技术转子XSR，Diamant(TM)和SPR(8s，12s和10s)的混合时间。
结论
上述数据表明：对于金属处理的混合效率和脱气，本发明的转子具有优势。

Claims (24)

1.一种用于处理熔融金属的旋转装置，所述装置包括：轴(30)，所述轴为中空的，转子(40)在该轴(30)的一端处，所述转子(40)具有：
顶部(42)和底部(44)，所述顶部(42)和底部(44)间隔开并由多个间隔物(50)连接；
通路(52)，其被限定在每对相邻的间隔物(50)和顶部(42)和底部(44)之间，每个通路(52)在转子(40)的内表面具有入口(54)和在转子(40)的外周表面中具有出口(56)；每个出口(56)具有比各自入口(54)更大的横截面面积，并从入口径向向外布置；
流动通路，其被限定为经过轴(30)进入通路(52)的入口(54)并从出口(56)出来；和
腔(48)，熔融金属和气体能够在所述腔中进行混合，其中：所述腔(48)位于入口(54)的径向向内处，并在转子(40)的底部(44)具有开口并且位于轴(30)与入口(54)之间的流动通路中，使得：在使用中，当装置旋转时，熔融金属经转子(40)的底部(44)引入腔(48)，在腔(48)中与从轴(30)进入腔(48)的气体混合，然后，金属/气体分散物在经出口(56)从转子(40)排出前经入口(54)被抽吸到通路(52)中，
其中：多个第一切除部(58a)被设置在顶部(42)中，并且多个第二切除部(58b)被设置在底部(44)中；所述第一和第二切除部(58a，58b)的每个与一个通路(52)相连。
2.根据权利要求1所述的旋转装置，其中：每个第一切除部(58a)从转子(40)的外周表面向内延伸，并与出口(56)相连。
3.根据权利要求2所述的旋转装置，其中：在所述外周表面中的每个第一切除部(58a)的范围不超过相应的出口(56)的范围。
4.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：每个第一切除部(58a)是部分圆形并且第一切除部(58a)围绕转子(40)对称布置。
5.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：第二切除部(58b)具有与第一切除部(58a)相同的尺寸和形状。
6.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：第一切除部(58a)的数目等于第二切除部(58b)的数目。
7.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：所述转子(40)具有3、4或5个通路(52)。
8.根据权利要求7所述的旋转装置，其中：所述转子(40)具有4个通路(52)。
9.根据前述权利要求8所述的旋转装置，其中：对于每条通路(52)，所述转子(40)确切地具有一个出口(56)和确切地具有第一和第二切除部(58a，58b)各一个。
10.根据权利要求8所述的旋转装置，其中：对于每条通路，所述转子(160)确切地具有一个出口(56)和确切地具有两个第一切除部(162a)和两个第二切除部(162b)。
11.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：第一切除部(58a)的数目等于第二切除部(58b)的数目，通路(52)中的每个第一切除部(58a)与对应的第二切除部(58b)完全相互对准。
12.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：第一与/或第二切除部(58a，58b)向内延伸不超过转子(40)半径的50％。
13.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：第一与/或第二切除部(58a，58b)向内延伸不超过转子(40)半径的40％。
14.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：第一与/或第二切除部(58a，58b)向内延伸不少于转子(40)半径的10％。
15.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：第一与/或第二切除部(58a，58b)向内延伸不少于转子(40)半径的20％。
16.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：转子(40)在与轴(30；176)的轴线垂直的平面中的外周表面是名义上的圆形，并且由第一切除部(58a)从顶部(42)或由与给定通路(52)相连的第二切除部(58b)从底部(44)移除的圆形的圆周的弧长乘以通路(52)的数目与该圆形的周长的比率是至少0.3。
17.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：转子(40)在与轴(30；176)的轴线垂直的平面中的外周表面是名义上的圆形，并且由第一切除部(58a)从顶部(42)或由与给定通路(52)相连的第二切除部(58b)从底部(44)移除的圆形的圆周的弧长乘以通路(52)的数目与该圆形的周长的比率是至少0.6。
18.根据权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：转子(40)在与轴(30；176)的轴线垂直的平面中的外周表面是名义上的圆形，并且由第一切除部(58a)从顶部(42)或由与给定通路(52)相连的第二切除部(58b)从底部(44)移除的圆形的圆周的弧长乘以通路(52)的数目与该圆形的周长的比率不超过0.9。
19.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的旋转装置，其中：所述轴(30)和转子(40)分开形成，所述轴和转子通过可释放的固定装置连接在一起。
20.用在根据权利要求1到16的任何一项所述的旋转装置中的转子，所述转子具有：顶部(42)和底部(44)，所述顶部(42)和底部(44)间隔开并由多个间隔物(50)连接；
通路(52)，其被限定在每对间隔物(50)和顶部(42)和底部(44)之间，每条通路(52)在转子(40)内表面中具有入口(54)和在转子(40)外周表面中具有出口(56)；每个出口(56)都具有比各自入口(54)更大的横截面面积，并从入口径向向外布置；
流动通路，其被限定为经过通路(52)的入口(54)并从出口(56)出来；和
熔融金属和气体能够在其中进行混合的腔(48)；其中：所述腔(48)位于入口(54)的径向向内处，并在转子(40)的底部(44)具有开口并且位于轴(30)与入口(54)之间的流动通路中，使得：在使用中，当装置旋转时，熔融金属经转子(40)的底部(44)引入腔(48)，在腔(48)中与从轴(30)进入腔(48)的气体混合，然后，金属/气体分散物在经出口(56)从转子(40)排出前经入口(54)被抽吸到通路(52)中，
其中：多个第一切除部(58a)被设置在顶部(42)中，并且多个第二切除部(58b)被设置在底部(44)中；所述第一和第二切除部(58a，58b)的每个与一个通路(52)相连。
21.一种包括权利要求1到16任一项所述的旋转装置的用于脱气和/或添加金属处理物质的金属处理单元(170)。
22.一种处理熔融金属的方法，包括步骤：
(i)将根据权利要求1到16的任一项所述的旋转装置的转子(40)和部分轴(30)浸没在待处理的熔融金属中，
(ii)使轴(30)旋转；和
(iii)使气体和/或一种或多种处理物质沿轴(30)传送并经由转子(40)进入熔融金属，和/或将一种或多种处理物质直接传送入熔融金属，从而处理金属。
23.根据权利要求22所述的方法，其中：被处理的金属从铝及其合金、镁及其合金和铜及其合金中选择。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其中：在步骤(iii)中传送的气体是干惰性气体。
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