CN111496205A - 一种悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置 - Google Patents
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Abstract
一种悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置，包括热顶、石墨环、冷却水箱和引锭头，还包括悬浮搅拌组件，悬浮搅拌组件包括固定组件、搅拌组件；所述搅拌组件包括冷却缓冲环、渐进冷却环、动力环、转动环；所述缓冲环包括凸环、平环、冷却柱、所述凸环纵截面为两个开口向上的弧线，缓冲环上侧固定同轴的渐进冷却环，环形空腔内填充石蜡；渐进冷却环外侧或顶面上固定同轴的动力环，动力环外侧定位同轴的转动环，所述转动环的底面上固定多个搅拌叶片，所述转动环的转动方向与渐进冷却环内的进液方向相反。该搅拌装置能够快速响应熔体液面变化，搅拌效果更佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金行业应用的铸坯凝固末端搅拌装置。
背景技术
铝铸锭生产中通常需要进行搅拌，不搅拌的情况尤其是在大规格的铝锭生产中容易出现宏观偏析。
现有的搅拌设备，尤其是物理搅拌，结构复杂，不能很好地适应液面的变化。因为观察并不方便，不管固定组件是在外侧还是在内侧，调整搅拌部件的高度都不够及时。容易导致表面氧化层被大量卷入内部的情况发生。
此外，由于大规格铝锭生产中，中心冷却速度慢，晶体组织相比其他部位较大，宏观偏析较为严重。因此在中心处形成缓和冷却点，能够有效的缓解这一现象。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够及时响应液面变化，并熔体液穴中心部形成第二冷却点的悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置。
为了实现上述目的，本发明包括一种悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置，包括热顶、石墨环、冷却水箱和引锭头，其特征在于，
还包括悬浮搅拌组件，悬浮搅拌组件包括固定组件、搅拌组件；
所述搅拌组件包括冷却缓冲环、渐进冷却环、动力环、转动环；
所述缓冲环包括凸环、平环、冷却柱、所述凸环纵截面为两个开口向上的弧线，其与平环连通，形成一个环形容置腔，其壳体有外层的耐高温陶瓷和内层石墨层制成，其内填充熔点低于铝的金属，融熔金属体积占环形容置腔总体积的1/3-3/4；
缓冲环81上侧固定同轴的渐进冷却环82，渐进冷却环82包括一个内部环形空腔和与空腔连通的多个循环管，循环管与环形空腔外壁相切，且沿周向均匀间隔不知，进液方向相同，排液方向也相同，循环管数量为偶数不少于4个，进液的管道与排液管道数量相同，且进液管道与排液的管道相邻排布，环形空腔内填充石蜡；
渐进冷却环外侧或顶面上固定同轴的动力环，动力环包括电机、齿轮皮带，渐进冷却环冷却的对象实际上就是动力环，确保其内的电机和齿轮皮带正常工作，电机带动摩擦轮与齿轮皮带的内侧抵触，带动齿轮皮带围绕动力环轴线转动，齿轮皮带内侧不与摩擦轮接触的部位与动力环的凸起滑动配合；
动力环外侧定位同轴的转动环，转动环包括锥面，转动环与动力环外环面通过凸起和滑槽滑动配合并定位，且配合面包括一个锥面，转动环中部带有凹槽，凹槽内带有与齿轮皮带啮合的内齿；
所述转动环的底面上固定多个搅拌叶片，搅拌叶片底端纵向位置低于缓冲环上凸环的底端纵向位置；
所述转动环84的转动方向与渐进冷却环82内的进液方向相反。
还包括固定组件，其包括固定管、进液管、斜向管、拉线，其中固定管与基座固定连接，其底端连通进液管，进液管用于进液和排液，所述斜向管底端与固定管连通，拉线位于两个管内，拉线底端固定活塞，活塞与固定管内壁密封滑动连接，活塞与固定管底面之间充填液压液体，通过进液管进放液压液能够调整活塞在固定管内的纵向位置；
斜向管倾斜向热顶上方，斜向管轴线延长线与热顶轴线相交，拉线与渐进冷却环的外援周顶边固定连接，固定组件不少于四个，沿热顶周围均匀间隔布置；
所述多个固定组件的固定管的进液管相互连通，同时进液放液；
所述热顶上开有纵向通槽，拉线从通槽穿过伸入热顶内。
优选的，所述金属是铅。
优选的，所述金属为铅和锡的混合，体积比1/3-3/5。
进一步的，单个固定组件有2-3跟拉线，都与渐进冷却环顶边同一个点固定连接，但拉线与相邻拉线之间夹角相同，在10-25范围内。
进一步的，在所述缓冲环中心处固定冷却柱，冷却柱可以是石墨包裹的铁筒，冷却柱内固定冷却循环管道。
进一步的，冷却柱底面可以与缓冲环的平环底面平齐或伸出平环。
进一步的，在渐进冷却环顶面上固定第二电磁搅拌器。
进一步的，所述冷却水箱顶面上固定外电磁搅拌器，电磁搅拌器底面通过液压升降部件与冷却水箱固定连接。
本发明的有益效果在于，通过悬浮搅拌组件，能够快速响应熔体液面的变化，搅拌位置稳定，搅拌效果更佳。同时利用熔点低的金属作缓冲，熔体热量流失少，质量更容易控制。使用石蜡玄幻抵消搅拌产生的力，使搅拌组件能够稳定的悬浮在熔体上。拉绳的固定也能确保搅拌组价内的稳定性。固定筒通过液体量控制拉绳位置，多个固定组件的拉绳动作更统一，稳定性更佳。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是升降组件结构示意图
图3是搅拌组件与固定绳时间的固定方式。
图4是搅拌组件结构示意图。
图5是图4A-A向剖视图。
图中，热顶10、石墨环20、冷却水箱30、进水管31、布水环32、引锭头40、固定组件50、固定管51、进液管52、斜向管53、拉线54，外电磁搅拌器60、液压升降部件70、搅拌组件80、冷却缓冲环81、凸环811、平环812、冷却柱813、冷却循环管道814、渐进冷却环82、循环管821、动力环83、电机831、齿轮皮带832、转动环84、锥面841、搅拌叶片85。
具体实施方式
下面结合附图对发明做详细描述。
如图1-5所示一种悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置，包括热顶10、石墨环20、冷却水箱30和引锭头40，还包括悬浮搅拌组件，其包括固定组件50、搅拌组件80；
所述搅拌组件80包括冷却缓冲环81、渐进冷却环82、动力环83、转动环84；
所述缓冲环81包括凸环811、平环812、冷却柱813、所述凸环811纵截面为两个开口向上的弧线，其与平环812连通，形成一个环形容置腔，其壳体有外层的耐高温陶瓷和内层石墨层制成，其内填充铅块，融熔铅块体积占环形容置腔总体积的1/3-3/4；之所以用铅，其一是其熔点低于铝仅有327度，其二是其密度大，能够带动搅拌组件部分进入熔体内，使搅拌组件80既能悬浮，且稳定。当然也可以使用铅块和锡块的混合，体积比1/3-3/5，使用混合金属的目的是锡的熔点更低，能够快速融化，使搅拌组件更平稳的悬浮在熔体上。此外，使用金属作为缓冲环内的填充物，其热容高，不容易引起熔体的非预计范围内的快速散热。同时其熔点温度比铝低，给上层的部件形成缓冲。如果用冷却部件直接接触熔体，一方面搅拌组件需要快速大量的散热，难度较高，同时，对搅拌部件的散热，导致容易放热，熔体内的温度场不容易控制，存在不可控的因素，进而给最终凝固后的晶体组织带来负面影响。此外，其它熔点低的金属如钠，由于性质太活泼，使用起来存在一定危险性，如果要使用，必须在缓冲环内腔充入惰性气体。
缓冲环81上侧固定同轴的渐进冷却环82，渐进冷却环82包括一个内部环形空腔和与空腔连通的多个循环管821，循环管821与环形空腔外壁相切，且沿周向均匀间隔不知，进液方向相同，排液方向也相同，循环管821数量为偶数不少于4个，进液的管道与排液管道数量相同，且进液管道与排液的管道相邻排布，即A管道为进液管，B管道为排液管，则排列方式为ABAB……，环形空腔内填充石蜡，石蜡融化温度60-90度。之所以使用石蜡，一是其热熔高，热量散失少，此外受热在液态时，粘度大，其循环能够带动搅拌组件沿其转动方向转动，其转动方向选择与搅拌叶反向转动，能够抵消搅拌叶搅拌产生力，是搅拌更稳定。
渐进冷却环82外侧或顶面上固定同轴的动力环83，动力环83包括电机831、齿轮皮带832，渐进冷却环82冷却的对象实际上就是动力环，确保其内的电机831和齿轮皮带832正常工作，电机831带动摩擦轮与齿轮皮带832的内侧抵触，带动齿轮皮带832围绕动力环83轴线转动，齿轮皮带832内侧不与摩擦轮接触的部位与动力环的凸起滑动配合；
动力环83外侧定位同轴的转动环84，转动环84包括锥面841，转动环84与动力环83外环面通过凸起和滑槽滑动配合并定位，且配合面包括一个锥面841，转动环84中部带有凹槽，凹槽内带有与齿轮皮带832啮合的内齿；锥面841是为了让转动环84更稳定，部分受力可以转化成向下的应力，使搅拌组件更稳定；
所述转动环84的底面上固定多个搅拌叶片85，搅拌叶片85底端纵向位置低于缓冲环81上凸环811的底端纵向位置；
所述转动环84的转动方向与渐进冷却环82内的进液方向相反。
还包括固定组件50，其包括固定管51、进液管52、斜向管53、拉线54，其中固定管51与基座固定连接，其底端连通进液管52，进液管52用于进液和排液，所述斜向管53底端与固定管51连通，拉线54位于两个管内，拉线底端固定活塞，活塞与固定管51内壁密封滑动连接，活塞与固定管51底面之间充填液压液体，通过进液管52进放液压液能够调整活塞在固定管51内的纵向位置，从而调整拉线底端的位置，斜向管53倾斜向热顶上方，斜向管53轴线延长线与热顶轴线相交，拉线54与渐进冷却环82的外援周顶边固定连接，固定组件50不少于四个，沿热顶10周围均匀间隔布置；所述多个固定组件50的固定管51的进液管52相互连通，同时进液放液。以此来保证拉线同步运动。
单个固定组件50最好有2-3跟拉线54，都与渐进冷却环82顶边同一个点固定连接，但拉线与相邻拉线之间夹角相同，在10-25范围内；
所述热顶10上开有纵向通槽，拉线从通槽穿过伸入热顶内。
以上设备使用时，先向固定管51内进液，将搅拌组件放入熔体内，然后拉紧拉绳，向渐进冷却环82循环融化的石蜡液体，开启电机831，搅拌叶片85开始搅拌熔体，调整石蜡循环速度，使搅拌组件振动减小，整体稳定。以确定的引锭头下移速度和熔体体积能够计算页面下移速度，同时调整固定管51内的进液量，使搅拌组件始终稳定的悬浮在熔体上的预定深度。
如果进液量不好控制，则可将引锭头40下移直接与进液筒的推杆连接，引锭头下移直接带动推杆移动。最简单的例子就是，进液筒内截面面积应该是多个固定管内截面面积和多个固定管内截面面积和相同，且进液筒内截面面积与石墨环内截面面积相同。这样下移多少体积熔体，固定管内就进入多少体积的液体，则拉绳同步移动。达到快速响应液面变化的作用。
为了如现有技术(CN107252880B一种双冷场连续制备大规格铝合金圆铸锭的工艺)在熔体心部营造第二冷却点。在所述缓冲环81中心处固定冷却柱813，冷却柱813可以是石墨包裹的铁筒，冷却柱813内固定冷却循环管道；
冷却循环管道814，冷却柱813底面可以与缓冲环81的平环812底面平齐，也可以伸出平环812，这样就能提高其冷却效果。冷却循环管道814内可以循环冷却液，如高温环境下使用的冷却液。通过调整循环速度来调整吸热量，进而达到均衡熔体内部温度的目的。使大规格铝锭生产时的，凝固后的晶体组织更均匀细密，避免宏观偏析。
为了提高搅拌的效果，在渐进冷却环82顶面上固定第二电磁搅拌器90。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置，包括热顶、石墨环、冷却水箱和引锭头，其特征在于，
还包括悬浮搅拌组件，悬浮搅拌组件包括固定组件、搅拌组件；
所述搅拌组件包括冷却缓冲环、渐进冷却环、动力环、转动环；
所述缓冲环包括凸环、平环、冷却柱、所述凸环纵截面为两个开口向上的弧线，其与平环连通，形成一个环形容置腔，其壳体有外层的耐高温陶瓷和内层石墨层制成，其内填充熔点低于铝的金属，融熔金属体积占环形容置腔总体积的1/3-3/4；
缓冲环上侧固定同轴的渐进冷却环，渐进冷却环包括一个内部环形空腔和与空腔连通的多个循环管，循环管与环形空腔外壁相切，且沿周向均匀间隔不知，进液方向相同，排液方向也相同，循环管数量为偶数不少于4个，进液的管道与排液管道数量相同，且进液管道与排液的管道相邻排布，环形空腔内填充石蜡；
渐进冷却环外侧或顶面上固定同轴的动力环，动力环包括电机、齿轮皮带，渐进冷却环冷却的对象实际上就是动力环，确保其内的电机和齿轮皮带正常工作，电机带动摩擦轮与齿轮皮带的内侧抵触，带动齿轮皮带围绕动力环轴线转动，齿轮皮带内侧不与摩擦轮接触的部位与动力环的凸起滑动配合；
动力环外侧定位同轴的转动环，转动环包括锥面，转动环与动力环外环面通过凸起和滑槽滑动配合并定位，且配合面包括一个锥面，转动环中部带有凹槽，凹槽内带有与齿轮皮带啮合的内齿；
所述转动环的底面上固定多个搅拌叶片，搅拌叶片底端纵向位置低于缓冲环上凸环的底端纵向位置；
所述转动环的转动方向与渐进冷却环内的进液方向相反。
还包括固定组件，其包括固定管、进液管、斜向管、拉线，其中固定管与基座固定连接，其底端连通进液管，进液管用于进液和排液，所述斜向管底端与固定管连通，拉线位于两个管内，拉线底端固定活塞，活塞与固定管内壁密封滑动连接，活塞与固定管底面之间充填液压液体，通过进液管进放液压液能够调整活塞在固定管内的纵向位置；
斜向管倾斜向热顶上方，斜向管轴线延长线与热顶轴线相交，拉线与渐进冷却环的外援周顶边固定连接，固定组件不少于四个，沿热顶周围均匀间隔布置；
所述多个固定组件的固定管的进液管相互连通，同时进液放液；
所述热顶上开有纵向通槽，拉线从通槽穿过伸入热顶内。
2.根据权利要求1所述的悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置，其特征在于，所述金属是铅。
3.根据权利要求1所述的悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置，其特征在于，所述金属为铅和锡的混合，体积比1/3-3/5。
4.根据权利要求1所述的悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置，其特征在于，单个固定组件有2-3跟拉线，都与渐进冷却环顶边同一个点固定连接，但拉线与相邻拉线之间夹角相同，在10-25范围内。
5.根据权利要求1所述的悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置，其特征在于，在所述缓冲环中心处固定冷却柱，冷却柱可以是石墨包裹的铁筒，冷却柱内固定冷却循环管道。
6.根据权利要求1所述的悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置，其特征在于，冷却柱底面可以与缓冲环的平环底面平齐或伸出平环。
7.根据权利要求1所述的悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置，其特征在于，在渐进冷却环顶面上固定第二电磁搅拌器。
8.根据权利要求1所述的悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置，其特征在于，所述冷却水箱顶面上固定外电磁搅拌器，电磁搅拌器底面通过液压升降部件与冷却水箱固定连接。
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| CN202010262576.0A Active CN111496205B (zh) | 2020-04-07 | 2020-04-07 | 一种悬浮升降式铝锭生产用搅拌装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112605352A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-04-06 | 佛山市三水凤铝铝业有限公司 | 一种铝合金铸棒的铸造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2020
- 2020-04-07 CN CN202010262576.0A patent/CN111496205B/zh active Active
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| CN111496205B (zh) | 2021-08-24 |
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Denomination of invention: A stirring device for suspended lifting aluminum ingot production Granted publication date: 20210824 Pledgee: Bank of Jiangsu Co.,Ltd. Xuzhou Branch Pledgor: JIANGSU HUAQI ALUMINUM TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980018189 |