CN102589298B - 一种铝合金熔化炉用压差式出铝装置 - Google Patents

Abstract

本项发明公开了一种铝合金熔化炉用出铝作业装置，其特征是在铝合金熔化炉设备炉墙外侧设一个和铝合金熔化炉炉体内部熔池相连通的叶轮槽，叶轮槽底面低于炉体内部熔池底面，叶轮槽内置有由电机通过叶轮轴带动的叶轮，叶轮槽通过水平铝液通道和液腔同出铝槽相通，在出液腔上方设有盖板，出液腔与熔化炉熔池之间设有隔墙，在出液腔底部设有残铝放流口。采用本出铝作业装置，可以显著提高作业效率，避免作业事故。

Description

一种铝合金熔化炉用压差式出铝装置

技术领域

本发明属于铝合金熔化铸造设备制造领域，特别适用于铝合金熔化炉的出铝作业装置。

背景技术

随着我国汽车工业的快速发展，汽车零部件的制造行业也得到了前所未有的发展，今后还有进一步扩大的趋势，汽车零部件生产行业正方兴未艾。其中围绕汽车自身的节能减排也倾注了诸多研究人员的精力和心血。为了减轻了汽车整体重量进而降低汽车的综合能耗，汽车发动机外壳、轮毂、泵体和阀门等一系列关键零部件正在逐步由以往普遍使用的铸铁或铸钢件改用重量轻、强度好的铝合金或镁铝合金材料制作，汽车用铝合金零部件必将会得到越来越广泛的市场应用。

铝合金熔化炉是制造铝合金零部件所必须的关键设备之一，近几年也随之有了快速的发展，溶速快、耐侵蚀、高保温、少氧化、节能环保的新一代铝合金熔化设备正在被各个生产厂家广泛使用。

现在使用的铝合金熔化炉设备，其出铝结构基本有2种方式：

第一种为倾倒式炉体出铝结构，该种方式主要适用于体积小、设备本体能够倾转的熔化保温炉，出铝作业时首先启动相关的液压系统，让炉体发生转动，当炉体与水平面的倾角达到一定程度的时候，铝水可顺着出铝口流到铸件模具的受铝口内，实现铸锭，模具铸满后炉体回转，停止出铝，移动模具再进行下一次铸锭作业。此种炉体出铝方式需要液压驱动，结构相对复杂，特别是当炉体较大超过一定吨位的时候，靠倾动出铝不仅难度加大，而且存在当驱动装置出现意外或不可控制状态时，势必造成铝液外溢，发生危险事故。

第二种方式为直排式出铝结构，具体方式和高炉的出铁口比较相似，即在熔化炉侧面靠下部位设置一出铝口，铝熔化过程中该出铝口一直处于堵塞状态，等到浇铸前依靠人工打开出铝口，对准铝水包排出铝水，然后再次依靠铝塞头将出铝口堵住。此种出铝方式的关键在于出铝口开口时必须及时，堵塞时必须安全，因不能及时封堵或没有封住出铝口，中间出现铝液漏出，势必造成危险事故发生。

本项发明的目的是设计出一种更加安全可靠的新型出铝装置，既可以保持第一种方式中的无需封堵出铝口，又能保持第二种方式中出铝时炉体不至于倾斜。

发明内容

本发明提供了一种铝合金熔化炉用压差式出铝装置，其特征是在铝合金熔化炉设备炉墙外侧设有和铝合金熔化炉炉体内部熔池相连通的叶轮槽，叶轮槽底面低于炉体内部熔池底面，叶轮槽内置有由传动装置通过叶轮轴带动的叶轮，叶轮槽通过水平铝液通道和出液腔同出铝槽相通，在出液腔上方设有盖板，出液腔与熔化炉熔池之间设有隔墙，在出液腔底部设有残铝放流口。

在所述铝合金熔化炉用压差式出铝装置中，叶轮主要由外侧圆筒、内侧圆筒和焊接固定在外侧圆筒和内侧圆筒之间的4-8个叶片构成，其中外侧圆筒顶部设有外沿，内侧圆筒顶部设有圆形盖板，圆型盖板正中开有用于固定叶轮轴的螺纹口，单个叶片平面垂直于内侧圆筒表面，并沿内侧圆筒表面按顺时针方向螺旋式上升并焊接固定，叶片螺旋角始终与水平面成α角，α＝30-45°。

在装置的出液腔内设有升温加热装置本项发明具有以下技术特点：

(1)出铝操作十分简单，每次出铝时无需倾动炉体，也无需人工在炉墙处特意打开预留的出铝口，真正做到了安全可靠，免除现场工作人员开口作业铝水喷溅的危险。

(2)明显节约了出铝作业时间，当所用铝锭全部熔化后，如需出铝，只要启动带动叶轮的电机，通过叶轮轴带动叶轮旋转，即刻就会有铝合金液体自出铝槽内流出，随用随出，方便快捷，节约时间。

(3)提高了出铝量的控制精度。采用变频电机作为叶轮的驱动系统，控制其转速，也可实现定量出铝，且能基本保证不出任何漏铝等安全事故。

附图说明

附图1是本项发明装置的结构示意图；

附图2是本项发明装置中关键部件叶轮的结构示意图；

附图3为沿图2的A-A线截取的截面图。

在图1、图2和图3中，1为炉墙，2为固定架，3为电机及减速系统，4为叶轮轴，5为升温加热器，6为出铝槽，7为隔墙，8为出液腔，9铝液水平通道，10为放流口，11为叶轮，12为叶轮涡槽，13为内部熔池，14为盖板，15为外侧圆筒，16为叶片，17为螺纹口，18为内侧圆筒，19为外侧圆孔外沿，20为内侧圆筒顶部盖板。

具体实施方式

本发明设计的出铝口如附图1所示，在附图1中，1为炉墙，2为固定架，3为电机及减速系统，4为叶轮轴，5为升温加热器，6为出铝槽，7为隔墙，8为出液腔，9铝液水平通道，10为放流口，11为叶轮，12为叶轮涡槽，13为内部熔池，14为盖板。由图1可见，本装置处于铝合金熔化炉设备的炉墙外侧，设计出一个和铝合金熔化炉炉体内部熔池相连通的叶轮涡槽12，叶轮涡槽12底面略低于炉体内部熔池底面，叶轮涡槽12内放置有由叶轮轴4带动的叶轮11，叶轮轴4则由电机及减速系统3带动，叶轮涡槽12通过水平铝液通道9和出液腔8同出铝槽6相通，出铝槽6外设有铝水包。

叶轮11是本项发明的核心部件，叶轮11的具体结构如附图2和附图3所示，在附图2和附图3中，15为外侧圆筒，16为叶片，17为螺纹口，18为内侧圆筒，19为外侧圆孔外沿，20为内侧圆筒顶部圆型盖板。由图2和图3可见，该叶轮11主要由外侧圆筒15、内侧圆筒18和焊接固定在外侧圆筒15和内侧圆筒18之间的多个(例如，4-8个)叶片构成，其中外侧圆筒15顶部设有外沿，内侧圆筒18顶部设有圆形盖板20，圆型盖板20正中开有用于固定叶轮轴的螺纹口17，单个叶片平面垂直于内侧圆筒表面，并沿内侧圆筒表面按顺时针方向螺旋式上升并焊接固定，叶片螺旋角始终与水平面成α角，α＝30-45°。

工作时，叶轮11在电机和传动装置驱动下顺时针快速旋转，叶片随叶轮11旋转便产生向下的旋转推力，带动铝液由叶轮上部通过叶轮带动向下运动，并通过下面封闭的水平铝液通道9，进入出液腔8内；由于流动铝液能量增加，出液腔8内铝液液面不断上升，当上升超过出铝槽6底面高度时，液体便顺着出铝槽6排出，流入铝水包内，用于浇铸。

为了尽量减少铝合金液体在其出铝过程中的温降，在出液腔8上方设有保温性能极好的盖板；而出液腔8与内部熔池之间的隔墙7则采用导热较好的耐火材料砌筑，同时在出液腔8内设有升温加热装置5，以此保证隔墙7两侧铝水温度基本一致；为保证必要时能将铝合金熔化炉炉体内部熔池的合金铝液体全部出净，在出液腔8底部增设一个排出残留铝液的放流口10，工作时此放流口10处于关闭状态，一旦需要将炉内残铝全部清除干净时，可将此放流口10打开，将所有的铝合金液体全部放净。

叶轮11是本装置中的易损件，为了保证对其检查和更换做到及时方便，盖板14的拆卸和安装要相对比较容易，即拆下盖板，可以顺利将叶轮取出，当叶轮11重新放回到叶轮涡槽12后，又能很快将盖板14盖好，叶轮11通过螺纹口17的螺纹固定在叶轮轴4上，叶轮轴4和减速系统或直接和电机相联，电机及减速系统3固定在盖板14之上单独设置的固定支架2或炉墙1上。

本项发明已经设计并进行了实验阶段的实施，其中使用本装置的铝合金熔化炉的规格为10吨，具体结构形式和附图1及附图2所示基本相同，其中各部件主要参数及所用材料如下：

电机功率：5.5Kw，2.2Kw减速机，减速比：i＝6

叶轮：直径Ф300mm×H255mm，

叶轮槽：直径330mm，是叶轮工作场所，

叶轮与叶轮涡槽间隙：15mm

叶轮转速：180-350rpm

叶片数量：6片

铝液通道断面尺寸：高度150mm×宽度200mm×长度200mm

出液腔断面尺寸：宽度295mm×长度500mm

叶轮轴：直径Ф＝6mm，采用SUS304不锈钢材料制作。

出铝槽采用耐铝液浸蚀、耐磨浇注料制作，出铝槽的底面最高高度要比熔化炉内铝液面所在最高高度还高75mm。根据出铝时间要求，通过变频调速控制出铝的速度；如果铝包坐落于计量器具上，通过电气控制，还可实现准确定量出铝。

实验证明，根据本发明的压差式出铝装置操作简便，安全可靠。

Claims (2)

1.一种铝合金熔化炉用压差式出铝装置，其特征是在铝合金熔化炉设备炉墙外侧设有和铝合金熔化炉炉体内部熔池相连通的叶轮槽，叶轮槽底面低于炉体内部熔池底面，叶轮槽内置有由传动装置通过叶轮轴带动的叶轮，叶轮槽通过水平铝液通道和出液腔同出铝槽相通，在出液腔上方设有盖板，出液腔与熔化炉熔池之间设有隔墙，在出液腔底部设有残铝放流口，

其中，所述叶轮由外侧圆筒、内侧圆筒和焊接固定在外侧圆筒和内侧圆筒之间的4-8个叶片构成，其中外侧圆筒顶部设有外沿，内侧圆筒顶部设有圆形盖板，圆型盖板正中开有用于固定叶轮轴的螺纹口，单个叶片平面垂直于内侧圆筒表面，并沿内侧圆筒表面按顺时针方向螺旋式上升并焊接固定，叶片螺旋角始终与水平面成α角，α=30-45°。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金熔化炉用压差式出铝装置，其特征在于，所述出液腔内设有升温加热装置。

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