CN112301250B - 一种精炼剂的添加装置和添加方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精炼剂的添加装置和添加方法，属于合金冶炼技术领域，解决了现有技术中精炼过程增铁或精炼效果不良的问题。本发明的添加装置包括存储槽、搅拌机构以及用于驱动存储槽和搅拌机构升降的升降机构，存储槽开设通孔且槽口朝下设置，存储槽内装有精炼剂。本发明的添加方法包括如下步骤：启动升降机构，升降机构带动存储槽和搅拌机构向靠近熔池方向移动，并进入熔池，靠近熔池底部；关闭升降机构，开启搅拌机构，在搅拌机构的搅拌作用下，将存储槽内的精炼剂带出存储槽并溶解在熔体内，从而完成精炼剂的添加。本发明的添加装置和添加方法可用于精炼剂的添加。

Description

一种精炼剂的添加装置和添加方法

技术领域

本发明属于合金冶炼技术领域，具体涉及一种精炼剂的添加装置和添加方法。

背景技术

精炼剂是铝合金熔炼中脱气除渣的关键添加剂。精炼剂通常采用以下两种方式：其中一种方式，采用钟罩将精炼剂压入合金熔池底部，钟罩一般采用不锈钢涂覆涂料制成，以减少钟罩与合金熔池的直接接触，但是，在精炼过程中，钟罩仍然存在烧蚀，导致合金熔池的增铁，熔池成分恶化，影响铸件性能。另一种方式，通过压缩气体将精炼剂送入合金熔池底部，压缩气体通过细小管道将精炼剂送入熔池底部过程中，管道在高温熔池和精炼剂的双重作用下，容易出现堵塞，导致精炼剂加入不足，分布不均，影响精炼效果。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种精炼剂的添加方法，解决了现有技术中精炼过程增铁或精炼效果不良的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种精炼剂的添加装置，包括存储槽、搅拌机构以及用于驱动存储槽和搅拌机构升降的升降机构，存储槽开设通孔且槽口朝下设置，存储槽内装有精炼剂，存储槽的槽口和通孔作为精炼剂的流通通道。

进一步地，精炼剂为铝合金精炼剂。

进一步地，上述精炼剂的添加装置还包括可溶于熔体内的包覆层，精炼剂包覆在包覆层内后装入存储槽。

进一步地，上述熔体为铝合金熔体，精炼剂为铝合金精炼剂，包覆层为铝箔层。

进一步地，上述存储槽的数量为多个，多个存储槽围绕搅拌机构均匀分布。

进一步地，存储槽的纵截面的形状为倒置的梯形。

进一步地，通孔开设于存储槽的侧壁，存储槽的槽底不设置通孔。

进一步地，上述精炼剂的添加装置还包括连接杆，存储槽通过连接杆与升降机构连接，连接杆的一端与存储槽连接，连接杆的另一端与升降机构连接。

进一步地，连接杆与存储槽之间通过螺纹连接，连接杆与升降机构之间也通过螺纹连接。

进一步地，搅拌机构包括转动单元以及与转动单元的转动端连接的搅拌头，转动单元驱动搅拌头转动，转动单元设于升降机构的升降端，与升降机构的升降端同步运动。

进一步地，转动单元为立式电机。

进一步地，上述搅拌机构还包括转动杆，搅拌头通过转动杆与转动单元的转动端连接，转动杆的一端与转动单元的转动端连接，转动杆的另一端与搅拌头连接。

进一步地，上述转动杆的形状为圆柱形。

进一步地，转动杆与搅拌头之间通过螺纹连接，搅拌杆与升降机构之间也通过螺纹连接。

进一步地，上述搅拌头包括本体以及设于本体外周面的叶片，叶片的形状为螺旋形。

进一步地，上述叶片向下倾斜设置。

进一步地，上述叶片的末端设有螺旋形的弹性件。

进一步地，存储槽与搅拌机构之间的距离等于存储槽与熔池边缘之间的距离

进一步地，上述精炼剂的添加装置位于熔池内的部分(即转动杆、搅拌头、连接杆和存储槽)采用石墨或陶瓷制成。

进一步地，上述转动杆、搅拌头、连接杆和存储槽均采用石墨制成。

进一步地，沿竖直方向，搅拌机构的下端(即搅拌头的下端)低于存储槽的槽口。

进一步地，搅拌机构的下端(即搅拌头的下端)与熔池池底的距离为50～80mm，存储槽的槽口与熔池池底的距离为50～80mm。

本发明提供了一种精炼剂的添加方法，包括如下步骤：

步骤S1：启动升降机构，升降机构带动存储槽和搅拌机构向靠近熔池方向移动，并进入熔池，靠近熔池底部；

步骤S2：关闭升降机构，开启搅拌机构，在搅拌机构的搅拌作用下，将存储槽内的精炼剂带出存储槽并溶解在熔体内，从而完成精炼剂的添加。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

a)本发明提供的精炼剂的添加装置，将精炼剂置于倒置的存储槽内，并通过升降机构将其放入熔池内的熔体内，通过搅拌机构使得熔池内的熔体流动冲刷存储槽内的精炼剂，使其从存储槽内流出进入熔池，从而实现精炼剂的添加。上述精炼剂的添加装置中，存储槽的通孔和槽口作为精炼剂的出口，数量较多，面积较大，能够保证精炼剂进入熔池通道的通畅，基本上不会出现堵塞的情况。

b)本发明提供的精炼剂的添加装置，精炼剂的添加过程中，精炼剂通过熔体的流动逐渐冲刷进入熔体内，分布较为均匀，从而能够提高精炼效果。

c)本发明提供的精炼剂的添加装置，采用包覆层，能够将粉末状或颗粒状的精炼剂整合成为块状，然后将精炼剂和包覆层装入在存储槽内，能够避免精炼剂的分散。同时，将存储槽进入熔池后，在搅拌的作用下，熔体与包覆层相互作用，包覆层溶解暴露精炼剂，从而能够实现精炼剂的添加。

d)本发明提供的精炼剂的添加装置，搅拌机构位于多个存储槽的中心，多个存储槽围绕搅拌机构均匀分布，多个存储槽内的熔体流动情况基本相同，因此，多个存储槽向熔池内添加精炼剂的速率也基本相同，从而提高上述精炼剂的添加均匀性。

e)本发明提供的精炼剂的添加装置，存储槽的槽口朝下，在存储槽未进入熔池之前，精炼剂还未受到熔池内的熔体浮力作用，存储槽的纵截面的形状为倒置的梯形，精炼剂装入存储槽后，对精炼剂进行压实，精炼剂(或包覆层)能够发生形变进入存储槽的各个角落，存储槽的侧壁能够适当支撑精炼剂(或包覆层)，对精炼剂(或包覆层)进行限位，避免其从存储槽中脱出。

f)本发明提供的精炼剂的添加装置，采用石墨或陶瓷制作转动杆、搅拌头、连接杆和存储槽，石墨和陶瓷的化学性质较为稳定，基本上不会与熔体发生化学反应，从而不会在精炼剂的添加过程中引入其他杂质元素。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体发明的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一提供的精炼剂的添加装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的精炼剂的添加装置中存储槽的纵向截面示意图。

附图标记：

1-存储槽；2-通孔；3-连接杆；4-搅拌头；5-转动杆。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选发明，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的发明一起用于阐释本发明的原理。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

本发明通常的工作面可以为平面或曲面，可以倾斜，也可以水平。为了方便说明，本发明实施例放置在水平面上，并在水平面上使用，并以此限定“高低”和“上下”。

实施例一

本实施例提供了一种精炼剂的添加装置，参见图1至图2，包括存储槽1、搅拌机构以及用于驱动存储槽1和搅拌机构升降的升降机构(图中未示出)，存储槽1开设通孔2且槽口朝下设置，存储槽1内装有精炼剂(例如，铝合金精炼剂)，存储槽1的槽口和通孔2作为精炼剂的流通通道。

实施时，启动升降机构，升降机构带动存储槽1和搅拌机构向靠近熔池方向移动，并最终进入熔池，靠近熔池底部；关闭升降机构，开启搅拌机构，在搅拌机构的搅拌作用下，熔池内的熔体在存储槽1内部和外部之间流动，同时将存储槽1内的精炼剂带出存储槽1并溶解在熔体内，进行精炼处理，从而完成精炼剂的添加。

需要说明的是，由于精炼剂的密度小于熔体的密度，因此，在无搅拌作用下，存储槽1在熔池内的移动过程中，精炼剂能够始终处于漂浮状态，位于存储槽1内，而不会从存储槽1内流出。

与现有技术相比，本实施例提供的精炼剂的添加装置，将精炼剂置于倒置的存储槽1内，并通过升降机构将其放入熔池内的熔体内，通过搅拌机构使得熔池内的熔体流动冲刷存储槽1内的精炼剂，使其从存储槽1内流出进入熔池，从而实现精炼剂的添加。上述精炼剂的添加装置中，存储槽1的通孔2和槽口作为精炼剂的出口，数量较多，面积较大，能够保证精炼剂进入熔池通道的通畅，基本上不会出现堵塞的情况；同时，上述精炼剂的添加过程中，精炼剂通过熔体的流动逐渐冲刷进入熔体内，分布较为均匀，从而能够提高精炼效果。

考虑到精炼剂通常为粉末状或颗粒状，为了更好地对精炼剂进行存储，上述精炼剂的添加装置还包括可溶于熔体内的包覆层，精炼剂包覆在包覆层内后装入存储槽1。采用包覆层，能够将粉末状或颗粒状的精炼剂整合成为块状，然后将精炼剂和包覆层装入在存储槽1内，能够避免精炼剂的分散。同时，将存储槽1进入熔池后，在搅拌的作用下，熔体与包覆层相互作用，包覆层溶解暴露精炼剂，从而能够实现精炼剂的添加。

示例性地，上述熔体为铝合金熔体，精炼剂为铝合金精炼剂，那么，相应地，包覆层为铝箔层，采用铝箔作为包覆层，其成分与铝合金熔体一致，且铝箔的使用量较小，基本上不会对铝合金熔体的最终成分造成太大影响采用为了避免带入杂质，所以选择铝箔作为包覆层。

为了进一步提高上述精炼剂的添加均匀性，上述存储槽1的数量为多个，多个存储槽1围绕搅拌机构均匀分布。这样，搅拌机构位于多个存储槽1的中心，多个存储槽1围绕搅拌机构均匀分布，多个存储槽1内的熔体流动情况基本相同，因此，多个存储槽1向熔池内添加精炼剂的速率也基本相同，从而提高上述精炼剂的添加均匀性。

对于存储槽1的形状，具体来说，存储槽1的纵截面的形状为倒置的梯形，采用上宽下窄的结构，存储槽1的槽口朝下，也就是设置在窄边。这是因为，存储槽1的槽口朝下，在存储槽1未进入熔池之前，精炼剂还未受到熔池内的熔体浮力作用，存储槽1的纵截面的形状为倒置的梯形，精炼剂装入存储槽1后，对精炼剂进行压实，精炼剂(或包覆层)能够发生形变进入存储槽1的各个角落，存储槽1的侧壁能够适当支撑精炼剂(或包覆层)，对精炼剂(或包覆层)进行限位，避免其从存储槽1中脱出。

为了避免精炼剂从存储槽1的上方(即槽底)流出，通孔2开设于存储槽1的侧壁，而存储槽1的槽底不设置通孔2。这是因为，精炼剂的密度小于熔体的密度，存储槽1的槽底不设置通孔2，仅在侧壁开设通孔2，在存储槽1插入熔池池底的过程中，能够避免精炼剂在熔体浮力的作用下从存储槽1的槽底逃逸。

为了便于存储槽1能够插入熔池的底部，上述精炼剂的添加装置还包括连接杆3，存储槽1通过连接杆3与升降机构连接，也就是说，连接杆3的一端与存储槽1连接，连接杆3的另一端与升降机构连接。连接杆3的设置相当于增加了存储槽1与升降机构之间的距离，这样，升降机构的升降端无需插入熔池，就能够将存储槽1插入熔池的池底。

示例性地，连接杆3与存储槽1之间通过螺纹连接。同样地，连接杆3与升降机构之间也通过螺纹连接。

对于搅拌机构的结构，具体来说，其包括转动单元(例如，立式电机，图中未示出)以及与转动单元的转动端连接的搅拌头4，转动单元驱动搅拌头4转动，转动单元设于升降机构的升降端，与升降机构的升降端同步运动。

为了便于搅拌头4能够插入熔池的地步，上述搅拌机构还包括转动杆5，搅拌头4通过转动杆5与转动单元的转动端连接，也就是说，转动杆5的一端与转动单元的转动端连接，转动杆5的另一端与搅拌头4连接。

值得注意的是，熔池的扰动需要保证熔池液面稳定，否则容易导致熔体的氧化，因此，上述转动杆5的形状为圆柱形。这是因为，相比于搅拌头4，转动杆5更加靠近熔池液面，圆柱形的转动杆5在转动过程中，轴线不会发生变化，基本上不会对熔池液面以及熔池液面附近的熔体造成搅动，从而能够在保证熔池液面稳定的基础上，实现熔池池底的扰动。

示例性地，转动杆5与搅拌头4之间通过螺纹连接。同样地，搅拌杆与升降机构之间也通过螺纹连接。

当然，熔池池底的扰动越大与有利于精炼剂的添加，因此，上述搅拌头4包括本体以及设于本体外周面的叶片，叶片的形状为螺旋形。这是因为，相比于垂直设置的平面叶片，采用螺旋形的叶片不仅能够对叶片之间的熔体进行周向搅动，还能够对熔体进行竖直方向的搅动，从而提高熔池池底的扰动。

考虑到叶片对位于其上方的熔体的搅动不利于熔池液面的稳定，因此，上述叶片向下倾斜设置，这样，熔体基本上能够沿本体的周向或相对于本体向下流动，从而能够减少搅拌头4对熔池液面稳定性的影响。

为了进一步增大熔池池底的扰动，上述叶片的末端设有螺旋形的弹性件。开启搅拌单元，本体与搅拌单元同步转动，从而带动叶片和弹性件绕本体的轴向转动。本体的转速越大，说明熔池池底所需的扰动越大，螺旋形的弹性件能够在离心力的作用下发生弹性形变，使得弹性件的长度变长，从而能够进一步增大熔池池底的扰动；相反地，本体的转速越小，说明熔池池底所需的扰动越小，螺旋形的弹性件受到的离心力越小，基本上不会对熔池池底的扰动造成太大影响。

为了能够将精炼剂分散添加到熔池的各个位置，存储槽1与搅拌机构(即转动杆5)之间的距离等于存储槽1与熔池边缘之间的距离，也就是说，存储槽1位于连接杆3和熔池边缘中间，从而能够将精炼剂分散添加到熔池的各个位置。

为了避免上述精炼剂的添加装置在工作过程中受到烧蚀，上述精炼剂的添加装置位于熔池内的部分(即转动杆5、搅拌头4、连接杆3和存储槽1)采用石墨或陶瓷制成。这是因为，在高温下，熔体的化学特性比较活泼，其能够与很多材料均会发生化学反应，造成烧蚀，引入其他杂质，例如，采用不锈钢涂覆涂料制成的钟罩，会导致熔池的增铁。采用石墨或陶瓷制作转动杆5、搅拌头4、连接杆3和存储槽1，石墨和陶瓷的化学性质较为稳定，基本上不会与熔体发生化学反应，从而不会在精炼剂的添加过程中引入其他杂质元素。

从加工的角度考虑，上述转动杆5、搅拌头4、连接杆3和存储槽1均采用石墨制成。相比于陶瓷，石墨的加工特性较好，能够适应复杂形状的加工，从而能够降低精炼剂的添加成本，进而有效降低合金的精炼成本。

为了保证存储槽1内的精炼剂能够从存储槽1的槽口和通孔2流出，沿竖直方向，搅拌机构的下端(即搅拌头4的下端)低于存储槽1的槽口。这样，搅拌机构能够对存储槽1周围和槽口的熔体进行搅动，保证存储槽1内的精炼剂能够从存储槽1的槽口和通孔2流出。

值得注意的是，由于精炼剂的密度小于熔体的密度，精炼剂从存储槽1进入熔池后会存在上浮现象，因此，搅拌机构的下端(即搅拌头4的下端)与熔池池底的距离为50～80mm，存储槽1的槽口与熔池池底的距离为50～80mm。

实施例二

本实施例提供了一种精炼剂的添加方法，采用实施例一提供的精炼剂的添加方法，上述添加方法包括如下步骤：

步骤S1：启动升降机构，升降机构带动存储槽1和搅拌机构向靠近熔池方向移动，并进入熔池，靠近熔池底部；

步骤S2：关闭升降机构，开启搅拌机构，在搅拌机构的搅拌作用下，将存储槽1内的精炼剂带出存储槽1并溶解在熔体内，从而完成精炼剂的添加。

与现有技术相比，本实施例提供的精炼剂的添加方法的有益效果与实施例一提供的精炼剂的添加装置的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种精炼剂的添加装置，其特征在于，包括存储槽、搅拌机构以及用于驱动存储槽和搅拌机构升降的升降机构，所述存储槽开设通孔且槽口朝下设置，所述存储槽内装有精炼剂，通过升降机构将存储槽放入熔池内的熔体内，在搅拌机构的搅拌作用下，熔池内的熔体在存储槽内部和外部之间流动，将存储槽内的精炼剂带出存储槽并溶解在熔体内；

所述搅拌机构包括转动单元以及与转动单元的转动端连接的搅拌头，所述转动单元驱动搅拌头转动，所述转动单元设于升降机构的升降端；

所述搅拌头包括本体以及设于本体外周面的叶片，所述叶片的形状为螺旋形；

所述叶片的末端设有螺旋形的弹性件。

2.根据权利要求1所述的精炼剂的添加装置，其特征在于，还包括可溶于熔体内的包覆层，所述精炼剂包覆在包覆层内。

3.根据权利要求1所述的精炼剂的添加装置，其特征在于，所述存储槽的数量为多个，多个存储槽围绕搅拌机构均匀分布。

4.根据权利要求1所述的精炼剂的添加装置，其特征在于，所述存储槽的纵截面的形状为倒置的梯形。

5.根据权利要求1所述的精炼剂的添加装置，其特征在于，还包括连接杆，所述存储槽通过连接杆与升降机构连接。

6.根据权利要求1所述的精炼剂的添加装置，其特征在于，所述搅拌机构还包括转动杆，所述搅拌头通过转动杆与转动单元的转动端连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的精炼剂的添加装置，其特征在于，所述存储槽与搅拌机构之间的距离等于存储槽与熔池边缘之间的距离。

8.根据权利要求1至6任一项所述的精炼剂的添加装置，其特征在于，所述精炼剂的添加装置位于熔池内的部分采用石墨或陶瓷制成。

9.一种精炼剂的添加方法，其特征在于，采用权利要求1至8任一项所述的添加装置，所述添加方法包括如下步骤：

步骤S1：启动升降机构，升降机构带动存储槽和搅拌机构向靠近熔池方向移动，并进入熔池，靠近熔池底部；

步骤S2：关闭升降机构，开启搅拌机构，在搅拌机构的搅拌作用下，将存储槽内的精炼剂带出存储槽并溶解在熔体内，从而完成精炼剂的添加。

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