CN108202133A - 一种单辊法制备非晶镁合金的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及镁合金熔炼技术领域，具体公开一种单辊法制备非晶镁合金的装置，包括炉体部分、位于炉体部分下方的甩带机构，以及位于炉体部分上方的启闭机构；炉体部分包括炉体、炉膛、熔炼坩埚、炉盖、熔炼坩埚、甩带坩埚、喷嘴，以及甩带坩埚上端的球面凹口和设于球面凹口内的钢球塞；甩带机构包括急冷辊和电动机，启闭机构用于控制炉盖的开闭和钢球塞杆的升降。熔炼坩埚、甩带坩埚及喷嘴一体化设计，使其熔炼炉与甩带炉可独立工作，改善喷嘴加热保温效果，能够减少合金元素在快速凝固过程中被氧化的现象，且具备带体收集功能，适于连续批量生产的镁合金甩带炉，能够提高生产效率，降低能量消耗。
Description
技术领域
本发明涉及镁合金熔炼技术领域，具体涉及一种可连续生产镁合金薄带甩带的装置。
背景技术
镁及镁合金由于密度轻，比强度比刚度高、优良的阻尼减震性等性能被广泛应用于航空航天、汽车、摩托车、电子等领域，但镁合金在大气中易氧化燃烧，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环境中。如ZL01241236.8(公告号为CN249790Y)的中国实用新型专利《真空熔炼速凝炉》，就公开了一种用于加工钕铁硼合金的金属甩带炉，该金属甩带炉内依次设置甩带炉在实际生产时，具体操作如下：先给坩埚加料后抽真空，在真空状态下江合金熔化，然后将熔化的合金液倒入浇口，熔液通过浇口达到急冷辊，由于急冷辊甩出到冷却盘内进行冷却，冷却至规定温度后，最后开炉取料，然后再给坩埚加料进入下一炉熔炼。该方案是金属甩带炉完成一个熔炼过程需先加温熔炼在冷却，这样，坩埚及浇口从加热到冷却的温度差非常大，而且需频繁变化，因此这种金属甩带炉的坩埚及浇口使用寿命很短，再次，这种金属甩带炉在同一时间智能加工一个坩埚熔炼的金属，整体工作效率比较低，普通规模的金属甩带炉通常一炉需要6个小时左右，不适于大批量生产的要求。此外200610050511.Z(公开号CN1844821A)一种可连续生产的金属甩带炉，该装置有三个独立且可单独工作的腔室，即加料室、熔炼室和冷却时，使加料、熔炼、冷却可连续进行，从而大大提高生产效率，且节能降耗，适合于大批量生产，同时也大幅度增大使用寿命，但该装置不适宜镁合金甩带的生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单辊法制备非晶镁合金的装置，其集熔炼、甩带、气体保护于一体，能够减少合金元素在快速凝固过程中被氧化的现象，且具备带体收集功能，适于连续批量生产的镁合金甩带炉，能够提高生产效率，降低能量消耗。
本发明的技术方案如下：
一种单辊法制备非晶镁合金的装置，包括炉体部分、位于炉体部分下方的甩带机构，以及位于炉体部分上方的启闭机构；所述的炉体部分包括固定设于炉桌上的炉体、同轴设于炉体内的炉膛、同轴设于炉膛内的熔炼坩埚、设于炉膛上的炉盖、同轴设于熔炼坩埚内的甩带坩埚、同轴设于甩带坩埚下端的喷嘴、同轴设于甩带坩埚上端的球面凹口和设于球面凹口内的钢球塞；所述的炉膛内设有钢环和螺旋保护气管；所述的炉盖上设有测热电偶、钢球塞杆、进气管；所述进气管与所述的螺旋保护气管相通；所述的钢球塞杆穿过钢环、螺旋保护气管，且下端与所述钢球塞连接；所述的炉膛上设有排气管；所述的炉体上设有加热用的电阻丝；所述的甩带机构包括设于所述喷嘴下方的急冷辊、与急冷辊连接电动机；所述的启闭机构包括固定设于炉桌上方的立架、与立架上端连接的水平放置的双头螺杆A和双头螺杆B、与立架下端连接的水平放置的双头螺杆C和双头螺杆D，还包括与所述钢球塞杆和炉盖分别连接的钢丝绳A和钢丝绳B；所述的双头螺杆A和双头螺杆B上分别设有定滑轮A、定滑轮B；所述的双头螺杆C和双头螺杆D上分别设有手柄A和手柄B；所述的钢丝绳A、钢丝绳B分别经定滑轮B、定滑轮A连接到手柄A、手柄B。
在上述的一种单辊法制备非晶镁合金的装置中：所述的喷嘴外安装环状喷气管，该环状喷气管的内侧均匀分布若干个小孔，环状喷漆管内通入保护气体对正在甩出的镁带进行保护，防止氧化燃烧。
在上述的一种单辊法制备非晶镁合金的装置中：所述的钢球塞杆与钢球塞为全通孔结构，即其内部为空腔。
在上述的一种单辊法制备非晶镁合金的装置中：在所述炉膛外表面设有保温层，炉膛的底部设有耐火砖。
在上述的一种单辊法制备非晶镁合金的装置中：所述的炉盖侧面设有限位结构，所述限位结构包括对称固定设于炉盖上表面的两个限位方钢管和对称固定设于炉盖侧面的两个限位挡片。
在上述的一种单辊法制备非晶镁合金的装置中：所述的急冷辊一端固定设有竖管，所述的竖管下端封住，管体上均布小孔。
在上述的一种单辊法制备非晶镁合金的装置中：所述的甩带机构还包括高度调节机构，其包括手盘、齿轮A、齿轮B、升降臂、立柱和丝杠；所述丝杠竖直设于立柱上，所述立柱固定于地面，所述升降臂与丝杠螺纹安装，所述的丝杠的上端设有齿轮B，所述立柱上端设有齿轮A，所述的齿轮A上设有手盘，且齿轮A和齿轮B啮合；所述的电动机和急冷辊设于升降臂上，与升降臂位置相对固定。
在上述的一种单辊法制备非晶镁合金的装置中：所述的甩带机构还包括位于急冷辊下方的带体输送装置，其由机架、输送带、犁式接料板、转动滚筒、改向滚筒、托辊、犁式卸料板、蜗轮蜗杆减速器和输送电机组成；所述机架上设有犁式接料板、犁式卸料板、转动滚筒、改向滚筒，并且输送带绕在转动滚筒和改向滚筒外，犁式接料板位于输送带上方，犁式卸料板位于输送带下方；在机架上设有托辊，托住输送带，所述的转动滚筒与蜗轮蜗杆减速器连接，蜗轮蜗杆减速器连接输送电机。
在上述的一种单辊法制备非晶镁合金的装置中：所述的环状保护气管设有控制阀门。
本发明的显著效果在于：
与现有技术相比，优点在于熔炼坩埚、甩带坩埚及喷嘴一体化设计，熔炼坩埚与甩带坩埚之间采用钢球塞与球面凹形槽配合进行隔离密封，使其熔炼炉与甩带炉可独立工作，喷嘴与甩带坩埚密封一体化连接，改善喷嘴加热保温效果。镁液熔炼好后，提起钢球塞，镁液在自身重力作用下流入甩带坩埚，经喷嘴至高速旋转的急冷辊，在离心力的作用下将镁带甩出至镁带收集器。全程SF6+N2混合气体保护。镁合金带收集仓外安装有冷却循环水管，对镁合金带进行进一步冷却。与此同时，当熔炼坩埚中的熔液(除低于球面口的溶液)全部转移到甩带坩埚中时，加料装置继续向熔炼炉中加料，即可进行下一炉的熔炼和甩带，重复上述动作。
附图说明
图1为单辊法制备非晶镁合金的装置正视图；
图2为图1的侧视图；
图3为图1的俯视图；
图4为固定钢丝绳及手柄的示意图；
图中：1.立架；2.测热电偶；3.炉盖；4.炉体；5.保温棉；6.熔炼坩埚；7.螺旋保护气管；8.炉膛；9.钢球塞；10.转动滚筒；11.耐火砖；12.托辊；13.输送带；14.改向滚筒；15.环状喷气管；16.急冷辊；17.甩带坩埚；18.竖管；19.球面凹口；20.炉桌；21.锁紧扣A；22.锁紧扣B；23.手柄A；24.手柄B；25.钢丝绳A；26.钢丝绳B；27.电阻丝；28.钢环；29.进气管；30.刚球塞杆；31.气阀A；32.气阀B；33.手盘；34.齿轮A；35.齿轮B；36.升降臂；37.立柱；38.丝杠；39.机架；40.甩带电动机；41.犁式接料板；42.蜗轮蜗杆减速器；43.喷嘴；44.限位挡片；45.钢环；46.限位方钢管；47.双头螺杆A；48.犁式卸料板；49.定滑轮A；50.排气管；51.定滑轮B；52.双头螺杆B；53.双头螺杆C；54.双头螺杆D。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的单辊法制备非晶镁合金的装置包括炉盖和钢球塞启闭机构、炉体部分、甩带机构三部分。
炉盖和钢球塞启闭机构
包括安装在炉桌20上的立架1，还有安装在立架1上的若干定滑轮、双头螺杆、手柄、钢丝绳。
具体如图1、图2、图3和图4所示，上端的双头螺杆A47和双头螺杆B52中分别装配定滑轮A49、定滑轮B51，下端的双头螺杆C53和双头螺杆D54分别装配手柄A23和手柄B24；
钢丝绳A25、钢丝绳B26分别将钢球塞杆30的上端和炉盖钢环45(部件30、45为炉体部分的部件，以下会描述)经定滑轮B51、定滑轮A49连接到手柄A23、手柄B24。
锁紧扣21A与手柄A23相连，当通过钢丝绳A25拉紧钢球塞杆30时，钢球塞9打开，镁液向下流入甩带坩埚17。锁紧扣21A锁紧，则钢球塞9处于开启状态，反之钢球塞9处于闭合状态；锁紧扣22B与手柄B24相连，通过钢丝绳26处于拉紧状态时，炉盖3打开，同时锁紧扣22B锁紧，反之炉盖3闭合。
气阀B32用于控制进入环状保护气管15和竖管18的保护气体，以达到保护喷嘴43处的镁带的质量，防止氧化的目的；气阀31A控制进入炉膛8的保护气体，保护熔炼镁液，防止镁液氧化燃烧；
炉体部分
炉体部分位于立架1的下方，同样安装在炉桌20上。
其中，炉体4安装在炉桌20的预制孔内，炉体4内同轴安装炉膛8，在炉膛8内同轴安装熔炼坩埚6，炉膛8上端安装炉盖3。在熔炼坩埚6的底部中心处安装有甩带坩埚17，甩带坩埚17上端同轴安装球面凹口19，球面凹口19内放置钢球塞9。
在炉膛8内部安装钢环28和螺旋保护气管7。在炉膛8外表面安装保温层5，炉膛8的底部放置有耐火砖11。
炉盖3中安装测热电偶2、钢球塞杆30、进气管29。炉盖3上端焊接两个钢环45，便于炉盖3的开合操作。其中，测热电偶2的下端延伸至熔炼坩埚6内，并浸入镁液中，测得镁液实际温度；进气管29伸入到炉膛8内，与螺旋保护气管7相通，保护气体从进气管29进入螺旋保护气管7，均匀分布于镁液上方，对熔炼镁液进行气体保护。
钢球塞杆30穿过炉盖3、钢环28、螺旋保护气管7，下端与钢球塞9焊接，上述的钢球塞杆30与钢球塞9为全通孔结构，即其内部为空腔。
熔炼坩埚6、甩带坩埚17、喷嘴43、球面凹口19、钢环28之间的连接方式为焊接。
为了炉盖3开启稳定，设计了一些定位结构，包括限位方钢管46和限位挡片44。
在炉体4上端侧面对称地焊有两个限位方钢管46，炉盖3的侧面对称安装有两片限位挡片44；
电阻丝27绕制在炉体4上，用于加热炉体。
喷嘴43通过螺纹连接安装与甩带坩埚17的下方，且密封安装。所述的喷嘴43外安装环状喷气管15，该环状喷气管15的内侧均匀分布4个小孔。环状喷漆管15内通入保护气体对正在甩出的镁带进行保护，防止氧化燃烧。
排气管50安装于炉膛8上，用于将熔炼过程中产生的气体排出。
甩带机构
甩带机构包括安装在炉桌20下方的电动机40、急冷辊16、高度调节机构和带体输送装置。
其中，电动机40的输出轴与急冷辊16同轴键连接，电动机40启动带动急冷辊16转动。
如图2所示，高度调节机构包括手盘33、齿轮A34、齿轮B35、升降臂36、立柱37、丝杠38。
立柱37平稳的安装在地面上，立柱37上安装有丝杠38，升降臂36通过丝杠38安装，随着丝杠38的转动实现上下位置移动。丝杠38的上端安装齿轮B35，立柱37上端安装齿轮A34，齿轮A34上安装手盘33，且齿轮A34和齿轮B35啮合。通过转动手盘33，带动齿轮A34转动，从而带动齿轮B35和丝杠38转动，使得升降臂36实现上下移动。
上述的电动机40和急冷辊16安装于升降臂36一侧加工的托板上，因此通过升降臂36调节急冷辊16的位置，就能够调节急冷辊16与上述喷嘴43之间的距离(即辊嘴距)。
如图1所示，急冷辊16的一侧安装有竖管18，下端封住，管上均布若干个小孔，防止甩出的镁带氧化。
带体输送装置包括机架39、输送带13、犁式接料板41、转动滚筒10、改向滚筒14、托辊12、犁式卸料板48、蜗轮蜗杆减速器42和输送电机。
如图1和图2所示，带体输送装置包括机架39、输送带13、犁式接料板41、转动滚筒10、改向滚筒14、托辊12、犁式卸料板48、蜗轮蜗杆减速器42和输送电机。
其中，机架39安装于地面上，机架39上安装犁式接料板41、犁式卸料板48、转动滚筒10、改向滚筒14，并且输送带13绕在转动滚筒10和改向滚筒14外，犁式接料板41位于输送带13上方，犁式卸料板48位于输送带13下方。为了防止输送带13下滑，在机架39上还安装有托辊12，托住输送带13。上述的转动滚筒10与蜗轮蜗杆减速器42连接，蜗轮蜗杆减速器42连接输送电机。
当电机启动，带动转动滚筒10转动，使得输送带13传动。犁式接料板41接到的镁带会自动落到输送带13上，通过输送带13传动。
本装置的工作过程简述如下：钢丝绳26两端分别系在钢环45和手柄24上，压下手柄24，带动钢丝绳26经定滑轮49提起炉盖3，用绳22约束住手柄24末端，加事先配好的物料到熔炼坩埚6中，松开手柄24末端绳22，炉盖3闭合，打开气阀31，盘状喷气管7通入保护气，同时甩带坩埚17加热至预设温度，金属液在熔炼坩埚6中熔炼至指定要求时，打开气阀32，环状喷气管15和竖管18分别对喷嘴43和急冷辊16进行气体保护，钢丝绳25两端分别系在钢球塞杆螺帽30孔和手柄23上，压下手柄23，带动钢丝绳25经定滑轮51提起钢球塞9，用绳21约束住手柄23末端，熔液导入至甩带坩埚17中，靠自身重力，经喷嘴43流至高速旋转的急冷辊16上形成薄带，通过犁式接料板41，镁带落到输送带13上，由犁式卸料板48卸下输送带13上的带体，送至带有循环冷却水管的镁合金带收集仓。其间辊嘴距可通过手扳动手盘33经齿轮34、齿轮235带动丝杠38螺母副调节升降臂36高度来实现。
Claims (9)
1.一种单辊法制备非晶镁合金的装置，其特征在于：包括炉体部分、位于炉体部分下方的甩带机构，以及位于炉体部分上方的启闭机构；
所述的炉体部分包括固定设于炉桌(20)上的炉体(4)、同轴设于炉体(4)内的炉膛(8)、同轴设于炉膛(8)内的熔炼坩埚(6)、设于炉膛(8)上的炉盖(3)、同轴设于熔炼坩埚(6)内的甩带坩埚(17)、同轴设于甩带坩埚(17)下端的喷嘴(43)、同轴设于甩带坩埚(17)上端的球面凹口(19)和设于球面凹口(19)内的钢球塞(9)；所述的炉膛(8)内设有钢环(28)和螺旋保护气管(7)；所述的炉盖(3)上设有测热电偶(2)、钢球塞杆(30)、进气管(29)；所述进气管(29)与所述的螺旋保护气管(7)相通；所述的钢球塞杆(30)穿过钢环(28)、螺旋保护气管(7)，且下端与所述钢球塞(9)连接；所述的炉膛(8)上设有排气管(50)；所述的炉体(4)上设有加热用的电阻丝(27)；
所述的甩带机构包括设于所述喷嘴(43)下方的急冷辊(16)、与急冷辊(16)连接电动机(40)；
所述的启闭机构包括固定设于炉桌(20)上方的立架(1)、与立架(1)上端连接的水平放置的双头螺杆A(47)和双头螺杆B(52)、与立架(1)下端连接的水平放置的双头螺杆C(53)和双头螺杆D(54)，还包括与所述钢球塞杆(30)和炉盖(3)分别连接的钢丝绳A25和钢丝绳B(26)；所述的双头螺杆A(47)和双头螺杆B(52)上分别设有定滑轮A(49)、定滑轮B(51)；所述的双头螺杆C(53)和双头螺杆D(54)上分别设有手柄A(23)和手柄B(24)；所述的钢丝绳A(25)、钢丝绳B(26)分别经定滑轮B(51)、定滑轮A(49)连接到手柄A(23)、手柄B(24)。
2.如权利要求1所述的单辊法制备非晶镁合金的装置，其特征在于：所述的喷嘴(43)外安装环状喷气管(15)，该环状喷气管(15)的内侧均匀分布若干个小孔，环状喷漆管(15)内通入保护气体对正在甩出的镁带进行保护，防止氧化燃烧。
3.如权利要求1所述的单辊法制备非晶镁合金的装置，其特征在于：所述的钢球塞杆(30)与钢球塞(9)为全通孔结构，即其内部为空腔。
4.如权利要求1所述的单辊法制备非晶镁合金的装置，其特征在于：在所述炉膛(8)外表面设有保温层(5)，炉膛(8)的底部设有耐火砖(11)。
5.如权利要求1所述的单辊法制备非晶镁合金的装置，其特征在于：所述的炉盖(3)侧面设有限位结构，所述限位结构包括对称固定设于炉盖(3)上表面的两个限位方钢管(46)和对称固定设于炉盖(3)侧面的两个限位挡片(44)。
6.如权利要求1所述的单辊法制备非晶镁合金的装置，其特征在于：所述的急冷辊(16)一端固定设有竖管(18)，所述的竖管(18)下端封住，管体上均布小孔。
7.如权利要求1～6任意一项所述的单辊法制备非晶镁合金的装置，其特征在于：所述的甩带机构还包括高度调节机构，其包括手盘(33)、齿轮A(34)、齿轮B(35)、升降臂(36)、立柱(37)和丝杠(38)；
所述丝杠(38)竖直设于立柱(37)上，所述立柱(37)固定于地面，所述升降臂(36)与丝杠(38)螺纹安装，所述的丝杠(38)的上端设有齿轮B(35)，所述立柱(37)上端设有齿轮A(34)，所述的齿轮A(34)上设有手盘(33)，且齿轮A(34)和齿轮B(35)啮合；
所述的电动机(40)和急冷辊(16)设于升降臂(36)上，与升降臂(36)位置相对固定。
8.如权利要求1～6任意一项所述的单辊法制备非晶镁合金的装置，其特征在于：所述的甩带机构还包括位于急冷辊(16)下方的带体输送装置，其由机架(39)、输送带(13)、犁式接料板(41)、转动滚筒(10)、改向滚筒(14)、托辊(12)、犁式卸料板(48)、蜗轮蜗杆减速器(42)和输送电机组成；
所述机架(39)上设有犁式接料板(41)、犁式卸料板(48)、转动滚筒(10)、改向滚筒(14)，并且输送带(13)绕在转动滚筒(10)和改向滚筒(14)外，犁式接料板(41)位于输送带(13)上方，犁式卸料板(48)位于输送带13下方；在机架(39)上设有托辊(12)，托住输送带(13)，所述的转动滚筒(10)与蜗轮蜗杆减速器(42)连接，蜗轮蜗杆减速器(42)连接输送电机。
9.如权利要求1～6任意一项所述的单辊法制备非晶镁合金的装置，其特征在于：所述的环状保护气管(15)设有控制阀门。
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