CN108149028A - 一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置 - Google Patents

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Abstract

一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置。该装置由中转包预热系统、精炼净化系统、搅拌处理系统组成。设中转包预热温度600～700℃，然后将730～755℃熔体倒入中转包，表面均匀撒一层占铝液0.10～0.15％的覆盖剂，设定气体流量1.0‑1.2m2/h开始精炼，精炼净化8‑12.0min；结束后表面扒渣，测温590‑605℃时将搅拌转子移入熔体，驱动马达(二)控制搅拌转子以半径350mm做圆周运动，驱动马达(二)转速10～20r/min,驱动马达(三)转速1000～1500r/min，搅拌1.0～2.0min,该装置是一种净化效果更好并且节能环保的装置。

Description

一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置
技术领域
本发明涉及铝熔体净化领域，具体地说，涉及一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置。
背景技术
近年来，我国以及全球汽车工业的迅猛发展带动了汽车零部件制造业的快速发展，作为汽车关键零部件的铝合金轮毂也得到了快速成长。据中国海关统计，2016年中国铝合金轮毂出口约8000万件，按制造方式大约20％为重力铸造，70％为低压铸造，仅有10％不到为锻造或半固态铸造。在铝轮毂市场，重力与低压铸造基本上生产的是中低端产品，锻造铝轮毂与半固态铸造铝轮毂由于强度高、质量轻属于高端市场产品；我国虽然连续数年成为世界铝轮毂第一制造及出口大国，但是我国还称不上铝轮毂制造强国，因为高端铝合金轮毂制造技术及市场仍然被欧美国家垄断。
铝轮毂制造涉及到铝液制备、成型、热处理、机械加工、表面处理等多个环节，而铝液制备中的精炼净化又是制造的第一个环节，但恰是后道工序的关键和质量管控的基础。目前，在铝液精炼净化过程中，行业内一般采用在中转包内使用高纯度氮气或氩气通过石墨转子旋转喷吹方式精炼除气除渣。在旋转喷吹精炼净化前，一般在铝液表面同时加入精炼剂、覆盖剂，然后使用钟罩将精炼剂与覆盖剂压入铝溶液中搅拌，再将石墨转子压入铝液底部进行喷气精炼净化。该方法虽可以消除铝液中的大部分气体与氧化物夹渣物，但精炼净化效果并不理想。其一、石墨转子仅仅在熔体的中间区域搅拌，不能够深入到溶液的底部，搅拌还存在死角，精炼不能够全方位；经长期跟踪试验分析发现，以石墨转子为中心沿其半径方向分别取样，溶液密度由高逐渐降低，从中转包底至铝液表面不同深度取样进行密度分析，铝液密度由低逐渐升高，其二、导流嘴设置在中转包顶端，铝液转移过程中容易将表面的氧化物夹渣以及氧化物皮膜转移至铸造机保温炉内，同时石墨转子旋转过程也容易将表面的氧化物夹渣卷入熔体内。其三、石墨转子喷头以下区域夹渣物不能够上浮，沉积于包底结渣导致中转包体积逐渐减小。其四、传统的精炼净化装置没有保温盖及烤包温控装置，铝液降温快，能源浪费严重。以上传统工艺处理过的经测试一般铝液密度只能达到2.50～2.60g/cm2，该铝液洁净度只符合生产中低端质量轮毂的要求，无法满足高端市场轮毂机械性能和外观性能的要求，因此需求研制更好的精炼净化装置。
发明内容
本发明的目的是克服现有精炼净化过程所存在的不足，提供一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置。
实现以上的目的的技术方案是：一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置，由中转包预热系统、精炼净化系统与搅拌处理系统组成，控制柜、导线、天然气导管、驱动马达(五)、保温盖支架、测温热电偶、燃烧机与保温盖构成中转包预热系统；天然气导管的一端与控制柜连接，另一端与燃烧机连接，燃烧机安装在保温盖的中间部位，对中转包进行加料前的预热；驱动马达(五)安装在系统支撑柱的下半部，保温盖支架一端与驱动马达(五)连接，另一端与保温盖相连接，在驱动马达(五)的作用下调整保温盖的位置；测温热电偶安装在保温盖的底部边缘，可测量中转包预热的温度状况，通过控制柜可控制燃烧机点火加热以及达到设定温度后停止加热。氮气储藏瓶、减压阀、控制柜、氮气导管、精炼剂储存罐、快速接头、导流嘴、中转包保温层、石墨坩埚、陶瓷导气管与陶瓷排气罩组成精炼净化系统，氮气储藏瓶内的气体通过减压阀经控制柜进入氮气导气管，精炼剂储存罐通过导管与氮气导管并联，氮气导气管的另一端通过快速接头与陶瓷导气管连接，可按照设定的参数智能化控制精炼净化的时间。中转包由导流嘴、中转包保温层、石墨坩埚、陶瓷导气管与陶瓷排气罩组成，陶瓷导气管一端通过快速接头与氮气导气管相连接，另一端深入排气罩的底部，排气罩安装在石墨坩埚的底部，其上面布满直径2.5～4.0mm的孔洞，在氮气流的压力下产生细小均匀的气泡，控制柜、导线、搅拌转子支架、驱动马达(一)、驱动马达(二)、驱动马达(三)、搅拌转子、系统支撑柱与驱动马达(四)组成铝液搅拌处理系统；导线的一端与控制柜链接，另一端与驱动马达(四)相连接，驱动马达(四)安装在系统支撑柱的上部，搅拌转子支架与对应的驱动马达相连接，通过驱动马达(四)可控制搅拌转子支架上下以移动及圆周方向转动，以调整搅拌转子深入中转包内铝液的深度；驱动马达(一)安装在搅拌转子支架上，在驱动马达(一)的驱动下可沿搅拌转子支架左右移动，以调整搅拌转子的位置；驱动马达(二)一端与驱动马达(一)连接，另一端与驱动马达(三)连接，驱动马达(二)可控制搅拌转子以半径350mm做圆周运动，其转速在10～20r/min,其目的为对大体积铝液进行全方位搅拌；驱动马达(三)与搅拌转子相连接，驱动马达(三)转速在1000～1500r/min，其目的为对铝液进行搅拌，阻止铝液内树枝状枝晶长大，将已形成的树枝状枝晶打碎，促进铝液固液成分均匀。
使用时依据工艺要求设定中转包预热温度为600～700℃，当预热温度达到设定温度时，将730～755℃熔体从溶解炉保温室内倒入中转包内，然后在中转包内的熔体表面上均匀的撒上一层所占铝液0.10～0.15％干燥的覆盖剂，将所占熔体0.15～0.2％干燥的精炼剂加入精炼剂储存罐内，将密封盖旋紧，在控制柜上设定气体流量1.0-1.2m2/h,设定精炼净化时间为8-12.0min；当精炼净化结束后将保温盖移离中转包，熔体表面扒渣；测量铝液温度，当铝液温度在590-605℃区间，将搅拌转子移入熔体内，调整合适的位置，驱动马达(二)控制搅拌转子以半径350mm做圆周运动，其转速在10～20r/min,驱动马达(三)转速在1000～1500r/min，搅拌时间在1.0～2.0min,搅拌结束将搅拌转子移开，将氮气管断开，准备转移铝溶液。
该发明的有益之处为：其一精炼过程氮气流携带精炼剂从石墨干锅底部喷出，精炼剂充分与铝液内的夹渣物相结合，能够在铝液的底部产生细小均匀的氮气气泡，产生的气泡与熔体所含的气体接触的几率大大提高，精炼除气无死角，除气、除渣效果显著。其二：底部精炼部不会在石墨坩埚的底部产生沉积性夹渣，不会使中转包空间越来越小。其三、精炼和搅拌设计不同的工艺，底部精炼和表面强搅拌相结合，实现了对大体积铝液的全方位净化。其四、导流嘴的一端安装在中转包的底部，可避免传统结构将铝液表面夹渣物或氧化皮膜转移过程到铸造机保温炉内的问题。其五、精炼过程可以始终使用保温盖进行保温，精炼过程散热慢，热量损失少。因此是一种净化效果更好并且节能环保的装置。
附图说明
图1为本发明专利结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置。该装置由中转包预热系统、精炼净化系统、搅拌处理系统组成，其中中转包预热系统由控制柜(3)、导线(4)、天然气导管(5)、驱动马达五(15)、保温盖支架(16)、测温热电偶(17)、燃烧机(18)与保温盖(19)构成；天然气导管(5)的一端与控制柜(3)连接，另一端与燃烧机(18)连接，燃烧机(18)安装在保温盖(19)的中间部位，对中转包进行加料前的预热；驱动马达五(15)安装在系统支撑柱(13)的下半部，保温盖支架(16)一端与驱动马达五(15)连接，另一端与保温盖19相连接，在驱动马达五(15)的作用下调整保温盖(19)的位置；测温热电偶(17)安装在保温盖(19)的底部边缘，可测量中转包预热的温度状况，通过控制柜(3)可控制燃烧机(18)点火加热以及达到设定温度后停止加热。精炼净化系统由氮气储藏瓶(1)、减压阀(2)、控制柜(3)、氮气导管(6)、精炼剂储存罐(7)、快速接头(20)、导流嘴(21)、中转包保温层(22)、石墨坩埚(23)、陶瓷导气管(24)与陶瓷排气罩(25)组成；氮气储藏瓶(1)内的气体通过减压阀(2)经控制柜进入氮气导气管(6)，精炼剂储存罐(7)通过导管与氮气导管(6)并联，氮气导气管(6)的另一端通过快速接头(20)与陶瓷导气管(24)连接，可按照设定的参数智能化控制精炼净化的时间。中转包由导流嘴(21)、中转包保温层(22)、石墨坩埚(23)、陶瓷导气管(24)与陶瓷排气罩(25)组成，陶瓷导气管(24)一端通过快速接头(20)与氮气导气管(6)相连接，另一端深入排气罩(25)的底部，排气罩(25)安装在石墨坩埚(23)的底部，其上面布满直径3.0mm的孔洞，在氮气流的压力下产生细小均匀的气泡。导流嘴(21)的一端安装在中转包的底部，精炼过程可以始终使用保温盖(19)进行保温，精炼过程散热慢，热量损失少。控制柜(3)、导线(4)、搅拌转子支架(8)、驱动马达一(9)、驱动马达二(10)、驱动马达三(11)、搅拌转子(12)、系统支撑柱(13)与驱动马达四(14)组成铝液搅拌处理系统；导线的一端与控制柜(3)链接，另一端与驱动马达四(14)相连接，驱动马达四(14)安装在系统支撑柱(13)的上部，搅拌转子支架(8)与对应的驱动马达相连接，通过驱动马达四(14)可控制搅拌转子支架(8)上下以移动及圆周方向转动，以调整搅拌转子(12)深入中转包内铝液的深度；驱动马达一(9)安装在搅拌转子支架(8)上，在驱动马达一(9)的驱动下可沿搅拌转子支架(8)左右移动，以调整搅拌转子(12)的位置；驱动马达二(10)一端与驱动马达一(9)连接，另一端与驱动马达三(11)连接，驱动马达二(10)可控制搅拌转子(12)以半径350mm做圆周运动，其转速在15r/min；驱动马达三与搅拌转子(12)相连接，驱动马达三转速在1200r/min，其目的为对溶液进行强搅拌，阻止铝液内树枝状枝晶长大，将已形成的树枝状枝晶打碎，促进溶液成分均匀。使用时依据工艺要求设定中转包预热温度为650℃，当预热温度达到设定温度时，将温度740℃熔体从溶解炉保温室内倒入中转包内，然后在中转包内的熔体表面上均匀的撒上一层所占铝液0.10％干燥的覆盖剂，将所占熔体0.15％干燥的精炼剂加入精炼剂储存罐(7)内，将密封盖旋紧，在控制柜(3)上设定气体流量1.2m2/h,设定精炼净化时间为10.0min；当精炼净化结束后将保温盖移离中转包，熔体表面扒渣；测量铝液温度，当铝液温度在590-605℃区间，将搅拌转子移入熔体内，调整合适的位置，驱动马达二(10)控制搅拌转子(12)以半径350mm做圆周运动，其转速在15r/min,驱动马达三转速在1200r/min，搅拌时间在1.5min,搅拌结束将搅拌转子移开，将氮气管断开，准备转移半固态铝液。该装置具有高效、节能的特点，经测氢试验一般铝液密度可达到2.66m/cm2，能够达到高品质铝轮毂内在质量和外观品质的要求。

Claims (9)

1.一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置,其特征是：该装置由中转包预热系统、精炼净化系统、搅拌处理系统组成，其中中转包预热系统由控制柜(3)、导线(4)、天然气导管(5)、驱动马达五(15)、保温盖支架(16)、测温热电偶(17)、燃烧机(18)与保温盖(19)组成；精炼净化系统由氮气储藏瓶(1)、减压阀(2)、控制柜(3)、氮气导管(6)、精炼剂储存罐(7)、快速接头(20)、导流嘴(21)、中转包保温层(22)、石墨坩埚(23)、陶瓷导气管(24)与陶瓷排气罩(25)组成；搅拌处理系统控制柜(3)、导线(4)、搅拌转子支架(8)、驱动马达一(9)、驱动马达二(10)、驱动马达三(11)、搅拌转子(12)、系统支撑柱(13)与驱动马达四(14)组成浆料搅拌处理系统；净化时设定中转包预热温度为600～700℃，达到设定温度时后将730～755℃熔体从溶解炉保温室内倒入中转包内，中转包内熔体表面上均匀撒上一层所占铝液0.10～0.15％干燥的覆盖剂，将所占熔体0.15～0.2％干燥的精炼剂加入精炼剂储存罐内，在控制柜上设定气体流量1.0-1.2m2/h,设定精炼净化时间为8-12.0min；当精炼净化结束后熔体表面扒渣测温，当浆料温度在590-605℃区间，将搅拌转子移入熔体内，设定驱动马达二转速10～20r/min,驱动马达三转速1000～1500r/min，搅拌时间在1.0～2.0min,完成搅拌后开始转移铝溶液。
2.根据权利要求1所述的一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置,其特征是：天然气导管(5)的一端与控制柜(3)连接，另一端与燃烧机(18)连接，燃烧机(18)安装在保温盖(19)的中间部位，对中转包进行加料前的预热。
3.根据权利要求1所述的一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置，其特征是：驱动马达五(15)安装在系统支撑柱(13)的下半部，保温盖支架(16)一端与驱动马达五(15)连接，另一端与保温盖(19)相连接，在驱动马达五(15)的作用下调整保温盖(19)的位置。
4.根据权利要求1所述的一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置,其特征是：测温热电偶(17)安装在保温盖(19)的底部边缘，可测量中转包预热的温度状况，通过控制柜(3)可控制燃烧机(18)点火加热以及达到设定温度后停止加热。
5.根据权利要求1所述的一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置,其特征是：氮气储藏瓶(1)内的气体通过减压阀(2)经控制柜进入氮气导气管(6)，精炼剂储存罐(7)通过导管与氮气导管(6)并联，氮气导气管(6)的另一端通过快速接头(20)与陶瓷导气管(24)连接，可按照设定的参数智能化控制精炼净化的时间。
6.根据权利要求1所述的一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置,其特征是：陶瓷导气管(24)一端通过快速接头(20)与氮气导气管(6)相连接，另一端深入排气罩(25)的底部，排气罩(25)安装在石墨坩埚(23)的底部，其上面布满直径2.5～4.0mm的孔洞，在氮气流的压力下产生细小均匀的气泡。
7.根据权利要求1所述的一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置,其特征是：导流嘴(21)的一端安装在中转包的底部，精炼过程可以始终使用保温盖(19)进行保温。
8.根据权利要求1所述的一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置，其特征是：导线的一端与控制柜(3)链接，另一端与驱动马达四(14)相连接，驱动马达四(14)安装在系统支撑柱(13)的上部，搅拌转子支架(8)与对应的驱动马达相连接，通过驱动马达四(14)可控制搅拌转子支架(8)上下以移动及圆周方向转动，以调整搅拌转子(12)深入中转包内浆料的深度。
9.根据权利要求1所述的一种汽车铝轮毂熔体复合净化装置,其特征是：驱动马达一(9)安装在搅拌转子支架(8)上，在驱动马达一(9)的驱动下可沿搅拌转子支架(8)左右移动，以调整搅拌转子(12)的位置；驱动马达二(10)一端与驱动马达一(9)连接，另一端与驱动马达三(11)连接，驱动马达二(10)可控制搅拌转子(12)以半径350mm做圆周运动，驱动马达二(10)转速10～20r/min，驱动马达三(11)与搅拌转子(12)相连接，驱动马达三(11)转速在1000～1500r/min。
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