CN107398535A - 一种新型镁合金甩带炉 - Google Patents
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Abstract
本发明属于镁合金熔炼的技术领域，具体涉及一种可连续生产的镁合金用甩带装置。包括熔炼炉(1)、堵头(2)、压力机构(3)、保温层(4)、甩带包(5)、加热层(6)、包芯(7)、甩带喷嘴气体保护结构(8)、熔炼气体保护结构(9)、辊芯(10)、冷却循环结构(11)、辊套(12)、甩带包气体保护结构(13)、挡板(14)、熔炼测温结构(15)、镁带收集仓(16)、收集仓冷却结构(17)、排气孔(18)、镁液输液管(19)、急冷辊(20)、喷嘴(21)、甩带包测温结构(22)、喷嘴环形加热结构(23)。该装置操作简单，无需抽真空，可实现连续生产，生产效率高，节能效果好，特别适合于镁合金甩带的生产加工。
Description
技术领域
本发明属于镁合金熔炼的技术领域，具体涉及一种可连续生产的镁合金用甩带装置。
背景技术
由于镁合金大气中易氧化燃烧，因此目前镁合金快速凝固薄带的生产特别是非晶态合金带材的生产主要采用在真空环境中甩带方式，其甩带机构和最终带材成品完全封闭在真空系统中。成分调好的母合金在熔化炉中熔化，再将合金熔液从喷嘴中喷出在高速旋转的冷却铜辊表面快速凝固，形成非晶镁合金带。由于带材成型后比表面积很大，会占很大的空间；此外由于镁合金极易氧化燃烧，因此在镁合金成带过程中更需要在有保护气氛或真空条件下进行，因此在镁合金甩带研究中基本处于实验研究阶段，其产量很小，无法性能规模化的工业化生产。
发明内容
本发明目的是针对上述问题，设计开发一种镁合金用快速凝固甩带生产装置，同时减少合金元素在快速凝固过程中不被氧化，适于连续批量生产的镁合金甩带炉，提高生产效率，降低能量消耗的特点。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：
一种新型镁合金甩带炉，包括熔炼炉、堵头、压力机构、保温层、甩带包、加热层、包芯、甩带喷嘴气体保护结构、熔炼气体保护结构、辊芯、冷却循环结构、辊套、甩带包气体保护结构、挡板、熔炼测温结构、镁带收集仓、收集仓冷却结构、排气孔、镁液输液管、急冷辊、喷嘴、甩带包测温结构、喷嘴环形加热结构；
其中：在熔炼炉的顶端设置端盖，端盖的中心位置设置2个直径为3-5mm的排气孔，通过排气孔排除熔炼过程中产生的气体；
熔炼气体保护结构插入熔炼炉顶端的端盖中，并深入到距离熔液液面上方5-15mm的位置，通过熔炼气体保护结构向熔炼炉中充入以下保护气体中的一种：氮气+SF6的混合气体、氩气+二氧化碳+SF6的混合气体；
在熔炼炉的侧壁上设置1-12个熔炼测温结构，熔炼测温结构穿过熔炼炉的侧壁插入熔炼炉的腔体中；
在距离熔炼炉炉底上方5-10mm位置的侧壁上设置镁液输液管；镁液输液管的一端在熔炼炉内部，另一端在甩带包内，在压力机构的作用下将熔炼炉中的镁液通过镁液输液管输送到甩带包内；在镁液输液管的中间位置设置堵头，防止熔炼过程中镁液进入甩带包；
甩带包的主体是圆柱状容器包芯，包芯的高度为150-300mm，直径为50-100mm；在甩带包的底面中心位置设置直径为0.5-2.5mm的甩带孔；在甩带包的外壁依次设置保温层和加热层；在包芯的外壁和保温层之间形成一个腔体；
在甩带包的顶端设置压力机构，压力机构包括压杆和活塞，活塞的外径与包芯的内径相互配合，在活塞上均匀设置3-10个直径为1-3mm的小孔；通过压杆带动活塞上下运动为镁液提供喷射压力；
甩带包气体保护结构插入活塞，向甩带包中充入以下保护气体中的一种：氮气+SF6的混合气体、氩气+二氧化碳+SF6的混合气体；
在甩带包的侧壁上设置1-12个甩带包测温结构，甩带包测温结构穿过甩带包的侧壁插入甩带包的腔体中；
在甩带包底端对应甩带孔的位置设置喷嘴，喷嘴是内径与甩带孔一致，外径为10-20mm的筒状结构；在喷嘴的外侧设置一圈喷嘴环形加热结构对喷嘴进行加热；在喷嘴下端设置两个喷嘴气体保护结构，两个喷嘴气体保护结构8中分别通过氩气、氮气+SF6的混合气体，对喷嘴中喷出的镁液进行保护；
镁液从喷嘴喷射到急冷辊上，急冷辊在喷嘴的正下方1-3mm位置，包括辊芯、辊套、冷却循环结构；
经过急冷辊甩出的镁带由输料器输送到镁带收集装置，镁带收集装置包括防止镁带飞出的挡板、镁带收集仓和加速镁带冷却的冷却装置。
进一步的，如上所述的一种新型镁合金甩带炉，其中：镁液输液管的直径为5-25mm，倾斜角为10-45°，材料为碳钢，在镁液输液管的外壁包覆保温材料。
本发明技术方案的优点在于：该甩带装置中的熔炼炉部分设置有镁液输液管，输液管外面设计有保温层，镁合金在熔炼及甩带过程中具有气体保护，每个部分均可单独工作。在实际生产过程中，将配好的镁合金加到坩埚炉中，通上保护气体后，熔炼炉开始熔炼，熔炼达到规定要求时，打开堵头，将镁液经输液管导入甩带包中，待镁液全部浇入到甩带包中后，在压力机构作用下，镁液经喷嘴喷射到急冷辊上并甩出到镁带收集装置，其中喷嘴带有加热保温结构，可防止甩带过程中镁带冷速过快导致喷嘴堵塞，镁带收集装置中安装有冷却装置，对镁合金进行进一步冷却。与此同时，加料装置继续向熔炼炉中加料，即可准备下一次加料、熔炼的环节，重复上述动作。此外熔炼、冷却装置可独立工作也可相互协调工作。
该装置提高了镁带的生产效率，同时具有节能降耗的特点，实现了镁合金甩带的连续生产，也可以适用于批量化生产；坩埚、浇口及急冷辊等部件在工作过程中避免了因冷却作用引起的大幅度的温差变化及频繁的温差变化引起的热疲劳等问题，大大提高了这些部件的使用寿命；该装置操作简单，无需抽真空，可实现连续生产，生产效率高，节能效果好，特别适合于镁合金甩带的生产加工。
附图说明
图1为镁合金甩带炉结构示意图；
图2为镁合金甩带喷嘴结构示意图；
图3为镁合金甩带喷嘴结构A-A截面示意图。
图中：熔炼炉1、堵头2、压力机构3、保温层4、甩带包5、加热层6、包芯7、甩带喷嘴气体保护结构8、熔炼气体保护结构9、辊芯10、冷却循环结构11、辊套12、甩带包气体保护结构13、挡板14、熔炼测温结构15、镁带收集仓16、收集仓冷却结构17、排气孔18、镁液输液管19、急冷辊20、20、喷嘴21、甩带包测温结构22、喷嘴环形加热结构23。
具体实施方式
以下结合附图实例对本发明作进一步描述。
如图1所示，一种新型镁合金甩带炉，包括熔炼炉1、堵头2、压力机构3、保温层4、甩带包5、加热层6、包芯7、甩带喷嘴气体保护结构8、熔炼气体保护结构9、辊芯10、冷却循环结构11、辊套12、甩带包气体保护结构13、挡板14、熔炼测温结构15、镁带收集仓16、收集仓冷却结构17、排气孔18、镁液输液管19、急冷辊20、喷嘴21、甩带包测温结构22、喷嘴环形加热结构23；
其中：在熔炼炉1的顶端设置端盖，端盖的中心位置设置2个直径为3-5mm的排气孔18，通过排气孔18排除熔炼过程中产生的气体；
熔炼气体保护结构9插入熔炼炉1顶端的端盖中，并深入到距离熔液液面上方5-15mm的位置，通过熔炼气体保护结构9向熔炼炉1中充入以下保护气体中的一种：氮气+SF6的混合气体、氩气+二氧化碳+SF6的混合气体；
在熔炼炉1的侧壁上设置1-12个熔炼测温结构15，熔炼测温结构15穿过熔炼炉1的侧壁插入熔炼炉1的腔体中；
在距离熔炼炉1炉底上方5-10mm位置的侧壁上设置镁液输液管19；镁液输液管19的一端在熔炼炉1内部，另一端在甩带包5内，在压力机构3的作用下将熔炼炉1中的镁液通过镁液输液管19输送到甩带包5内；在镁液输液管19的中间位置设置堵头2，防止熔炼过程中镁液进入甩带包5；在本实施例中，镁液输液管19的直径为5-25mm，倾斜角为10-45°，材料为碳钢，在镁液输液管19的外壁包覆保温材料。
甩带包5的主体是圆柱状容器包芯7，包芯7的高度为150-300mm，直径为50-100mm；在甩带包5的底面中心位置设置直径为0.5-2.5mm的甩带孔；在甩带包5的外壁依次设置保温层4和加热层6；在包芯7的外壁和保温层4之间形成一个腔体；
在甩带包5的顶端设置压力机构3，压力机构3包括压杆和活塞，活塞的外径与包芯7的内径相互配合，在活塞上均匀设置3-10个直径为1-3mm的小孔；通过压杆带动活塞上下运动为镁液提供喷射压力；
甩带包气体保护结构20插入活塞，向甩带包5中充入以下保护气体中的一种：氮气+SF6的混合气体、氩气+二氧化碳+SF6的混合气体；
在甩带包5的侧壁上设置1-12个甩带包测温结构22，甩带包测温结构22穿过甩带包5的侧壁插入甩带包5的腔体中；
如图2和图3所示，在甩带包5底端对应甩带孔的位置设置喷嘴21，喷嘴21是内径与甩带孔一致，外径为10-20mm的筒状结构；在喷嘴21的外侧设置一圈喷嘴环形加热结构23对喷嘴进行加热；在喷嘴21下端设置两个喷嘴气体保护结构8，两个喷嘴气体保护结构8中分别通过氩气、氮气+SF6的混合气体，对喷嘴21中喷出的镁液进行保护；
镁液从喷嘴21喷射到急冷辊20上，急冷辊20在喷嘴21的正下方1-3mm位置，包括辊芯10、辊套12、冷却循环结构11；
经过急冷辊20甩出的镁带由输料器输送到镁带收集装置，镁带收集装置包括防止镁带飞出的挡板14、镁带收集仓16和加速镁带冷却的冷却装置17。
实际生产过程如下：通过向镁合金熔炼炉1中加入镁料及其他配料后，对镁合金进行熔炼，当熔炼到规定的要求时，将堵头2打开，使镁合金熔液顺利流入甩带包5中，然后在压力机构3压力的作用下，将镁液经甩带炉喷嘴21喷射到急冷辊20上，同时喷嘴环形加热结构23对喷嘴处加热保温，通入保护气氛进入喷嘴气体保护结构8，形成气体保护罩保护喷出来的镁液，甩出来的镁带被收集到镁带收集仓16，采用冷却装置17对其进行进一步冷却。工作全程采用气体保护。
Claims (2)
1.一种新型镁合金甩带炉，其特征在于：包括熔炼炉(1)、堵头(2)、压力机构(3)、保温层(4)、甩带包(5)、加热层(6)、包芯(7)、甩带喷嘴气体保护结构(8)、熔炼气体保护结构(9)、辊芯(10)、冷却循环结构(11)、辊套(12)、甩带包气体保护结构(13)、挡板(14)、熔炼测温结构(15)、镁带收集仓(16)、收集仓冷却结构(17)、排气孔(18)、镁液输液管(19)、急冷辊(20)、喷嘴(21)、甩带包测温结构(22)、喷嘴环形加热结构(23)；
其中：在熔炼炉(1)的顶端设置端盖，端盖的中心位置设置2个直径为3-5mm的排气孔(18)，通过排气孔(18)排除熔炼过程中产生的气体；
熔炼气体保护结构(9)插入熔炼炉(1)顶端的端盖中，并深入到距离熔液液面上方5-15mm的位置，通过熔炼气体保护结构(9)向熔炼炉(1)中充入以下保护气体中的一种：氮气+SF6的混合气体、氩气+二氧化碳+SF6的混合气体；
在熔炼炉(1)的侧壁上设置1-12个熔炼测温结构(15)，熔炼测温结构(15)穿过熔炼炉(1)的侧壁插入熔炼炉(1)的腔体中；
在距离熔炼炉(1)炉底上方5-10mm位置的侧壁上设置镁液输液管(19)；镁液输液管(19)的一端在熔炼炉(1)内部，另一端在甩带包(5)内，在压力机构(3)的作用下将熔炼炉(1)中的镁液通过镁液输液管(19)输送到甩带包(5)内；在镁液输液管(19)的中间位置设置堵头(2)，防止熔炼过程中镁液进入甩带包(5)；
甩带包(5)的主体是圆柱状容器包芯(7)，包芯(7)的高度为150-300mm，直径为50-100mm；在甩带包(5)的底面中心位置设置直径为0.5-2.5mm的甩带孔；在甩带包(5)的外壁依次设置保温层(4)和加热层(6)；在包芯(7)的外壁和保温层(4)之间形成一个腔体；
在甩带包(5)的顶端设置压力机构(3)，压力机构(3)包括压杆和活塞，活塞的外径与包芯(7)的内径相互配合，在活塞上均匀设置3-10个直径为1-3mm的小孔；通过压杆带动活塞上下运动为镁液提供喷射压力；
甩带包气体保护结构(20)插入活塞，向甩带包(5)中充入以下保护气体中的一种：氮气+SF6的混合气体、氩气+二氧化碳+SF6的混合气体；
在甩带包(5)的侧壁上设置1-12个甩带包测温结构(22)，甩带包测温结构(22)穿过甩带包(5)的侧壁插入甩带包(5)的腔体中；
在甩带包(5)底端对应甩带孔的位置设置喷嘴(21)，喷嘴(21)是内径与甩带孔一致，外径为10-20mm的筒状结构；在喷嘴(21)的外侧设置一圈喷嘴环形加热结构(23)对喷嘴进行加热；在喷嘴(21)下端设置两个喷嘴气体保护结构(8)，两个喷嘴气体保护结构(8)中分别通过氩气、氮气+SF6的混合气体，对喷嘴(21)中喷出的镁液进行保护；
镁液从喷嘴(21)喷射到急冷辊(20)上，急冷辊(20)在喷嘴(21)的正下方1-3mm位置，包括辊芯(10)、辊套(12)、冷却循环结构(11)；
经过急冷辊(20)甩出的镁带由输料器输送到镁带收集装置，镁带收集装置包括防止镁带飞出的挡板(14)、镁带收集仓(16)和加速镁带冷却的冷却装置(17)。
2.如权利要求1所述的一种新型镁合金甩带炉，其特征在于：镁液输液管(19)的直径为5-25mm，倾斜角为10-45°，材料为碳钢，在镁液输液管(19)的外壁包覆保温材料。
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