CN112359223A - 一种熔融金属炉内精炼转子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种熔融金属炉内精炼转子,该转子包括轮体、斜叶片和直叶片，所述轮体为中空结构，其内腔壁设有连接螺牙，通过连接螺牙与搅拌转轴形成固定连接，轮体的外周均布有搅拌斜叶片，搅拌斜叶片的前端连接伸出轮体外端面的搅拌直叶片。本发明转子通过斜叶片和直叶片在轴向及径向的综合剪切和搅拌作用，使得精炼气体和精炼剂在铝液中获得最佳的搅拌和扩散效果，同时能够最大限度地减少铝液的液面漩涡和扰动，从而实现铝液的高效精炼。
Description
技术领域
本发明属于熔融铝液处理技术领域，具体是一种用于搅拌熔融铝液的熔融金属炉内精炼转子。
背景技术
在铝加工行业，为了生产高品质的铝合金产品，通常需要利用一些技术手段来除去熔融铝液中的氢、碱金属，非金属夹杂物等杂质，使其含量下降到某一期望的低值，才能获得优良的合金品质。其中应用最广泛的一种技术手段是往熔融铝液通入一定量的精炼气体和精炼剂，使精炼气体和精炼剂在铝液中扩散，并与铝液充分接触，经过一系列的物理、化学反应，实现去除氢、碱金属、非金属夹杂物的目的。
而采用这一技术手段时，其实施方式一般是在装载有熔融铝液的炉子内，通过特定装置把精炼气体和精炼剂输送入铝液中而实现。而这个特定装置通常包含一个执行机构和一个旋转主轴，旋转主轴的前端安装转子，旋转主轴以一定的倾斜角度插入铝液中，精炼气体和精炼剂从主轴的中心通孔输送到铝液中，旋转主轴带动转子以一定的转速旋转，利用转子的搅拌和剪切作用，把精炼气体和精炼剂打碎为细小的形态并在铝液中扩散，从而实现高效精炼的目的。
在上述技术手段中，转子的结构对精炼的效果有重大的影响，转子是通过其叶片在旋转时对铝液、精炼气体、精炼剂的搅拌和剪切作用来实现其功能。
传统转子有采用直叶片和斜叶片两种。直叶片的转子结构是叶片沿长度的排列方向与转子的轮体中心线方向平行。斜叶片的转子结构是叶片沿长度的排列方向不与转子的轮体中心线方向平行，而是呈一夹角α。
直叶片转子的优点及缺点是：
①由于直叶片的整个侧面面积都能够对铝液、精炼气体、精炼剂起到搅拌和剪切作用，其强烈的搅拌效果能获得较小的气泡形态，这是对精炼效果有利一面。
②由于直叶片对铝液的剪切是沿着转子的圆周切线方向，炉内铝液只是沿着转子圆周的切线方向流动，而不会产生沿转子轴线向前的流动，在转子以倾斜角度插入铝液的工作状态下，就限制了铝液流动循环的范围，使得铝液与精炼气体和精炼剂混合的效果不够好，降低了精炼的效果。
③直叶片的强烈搅拌作用会造成转子上方严重的液面飞溅，导致氧化夹杂物的生成，降低了精炼的效果。
斜叶片转子的优点缺点是：
①斜叶片沿轮体中轴线方向的推力分量对铝液、精炼气体和精炼剂有向前推送的作用，推送距离远，能获得较好的铝液流动循环的效果，这是对精炼效果的有利的一面
②斜叶片沿轮体中轴线方向的推力分量削弱了在径向方向的搅拌和剪切作用，因而所获得的精炼气体和精炼剂颗粒状态不够细小，扩散的范围不够大，降低了精炼的效果。
③斜叶片对铝液的向前推送作用可在转子的斜下方形成漩涡流，这个漩涡流会延伸至液面，在液面形成漩涡而吸入空气，导致氧化夹杂物的生成，
降低了精炼的效果。
因此，无论是直叶片转子还是斜叶片转子，都存在一些明显的不足，有必要开发一种新的转子，使其兼具直叶片和斜叶片转子的优点，同时又消除两者的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种熔融金属炉内精炼转子，该转子集合了直叶片和斜叶片转子的优点，同时又能消除直叶片和斜叶片转子的缺陷，使得精炼气体和精炼剂在铝液中获得最佳的搅拌和扩散效果，并能够最大限度地减少铝液的液面破坏，从而实现铝液的高效精炼。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明一种熔融金属炉内精炼转子,包括轮体、斜叶片和直叶片，所述轮体为中空结构，其内腔壁设有连接螺牙，通过连接螺牙与搅拌转轴形成固定连接，轮体的外周均布有搅拌斜叶片，搅拌斜叶片的前端连接伸出轮体外端面的搅拌直叶片。
所述搅拌斜叶片沿长度方向与轮体中心线形成夹角，夹角为20-70度；所述搅拌直叶片沿长度方向与轮体中心线平行。
所述搅拌斜叶片和搅拌直叶片的数量相同，数量分别为3-10个。
所述搅拌直叶片的高度为搅拌斜叶片高度的10％-70％，搅拌直叶片的长度为搅拌斜叶片长度的10％-70％，搅拌直叶片的厚度为搅拌斜叶片厚度的50％-100％。
所述搅拌斜叶片和搅拌直叶片的截面形状为方形或梯形或三角形。
所述搅拌斜叶片的根部与轮体相连，并均布于轮体的圆周面上；所述搅拌直叶片由搅拌斜叶片的前端向前延伸而成，根部不与轮体相连。
所述轮体、斜叶片和直叶片采用石墨或耐火材料制成。
本发明是一种带特殊搅拌叶片的熔融金属炉内精炼转子，能够有效地提升熔融铝液的精炼效果，主要体现如下：
(1)本发明转子能够把注入铝液的精炼气体和精炼剂搅拌剪切成非常细小的形态，并在铝液中扩散开来，提高铝液与精炼气体和精炼剂的反应效率。
(2)本发明转子能够让炉内的铝液循环流动起来，流动得越好，铝液与精炼气体和精炼剂的接触充分，精炼效果好，同时也能够获得更好的合金成分均匀化、铝液温度均匀化的效果。
(3)本发明转子在搅拌过程中，能够有效地避免转子上方的液面飞溅和液面旋涡的形成，相比单纯的斜叶片或直叶片转子，精炼效率提高30％以上；相比单纯的直叶片转子，能够减少90％以上的液面飞溅；相比单纯的斜叶片转子，能够完全消除液面漩涡。
附图说明
图1a是传统采用直叶片的转子结构示意图。
图1b是图1a的转子平面结构示意图。
图2a是传统采用斜叶片的转子结构示意图。
图2b是图2a的转子平面结构示意图。
图3a是本发明熔融金属炉内精炼转子的结构示意图。
图3b是图3a的转子平面结构示意图。
图4是本发明熔融金属炉内精炼转子的使用状态示意图。
图5是本发明熔融金属炉内精炼转子在熔炉工作时的铝液流动状态示意图。
图中：1-搅拌斜叶片，2-搅拌直叶片，3-连接螺牙，4-轮体，5-夹角，6-轮体前端面，7-轮体后端面，8-轮体中心线，9-搅拌转轴，10-转轴通孔，11-执行机构，12-精炼气体和精炼剂的混合物，13-炉子开口，14-铝液，15-熔炉，16-熔融金属炉内精炼转子，17-炉子侧壁，18-铝液循环流动模式。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
传统直叶片的结构是叶片沿长度方向与转子的轮体中心线方向平行，见图1a和图1b所示。传统斜叶片的结构是叶片沿长度向不与转子的轮体中心线方向平行，而是呈一夹角α，见图2a和图2b所示。
本发明熔融金属炉内精炼转子16的结构见图3所示，其包括轮体4、搅拌斜叶片1和搅拌直叶片2，轮体4为中空结构，其内腔设有圆通孔，圆通孔壁上设有连接螺牙3，轮体4通过连接螺牙3与搅拌转轴9形成固定连接，轮体4的外周均布有搅拌斜叶片1，搅拌斜叶片1的前端连接伸出轮体外端面的搅拌直叶片2。搅拌斜叶片1沿长度方向与轮体中心线8形成α的夹角5，夹角5的大小为20-70度，搅拌直叶片2沿长度方向与轮体中心线8平行。搅拌斜叶片1的根部与轮体4相连，并均布于轮体的圆周上；搅拌直叶片2由搅拌斜叶片1的前端向前延伸而成，根部不与轮体4相连。
所述搅拌直叶片2的高度为搅拌斜叶片1高度的10％-70％，搅拌直叶片2的长度为搅拌斜叶片1长度的10％-70％，搅拌直叶片2的厚度为搅拌斜叶片1厚度的50％-100％。
所述搅拌斜叶片2和搅拌直叶片1的数量相同，数量分别为3-10个。
所述搅拌斜叶片2和搅拌直叶片1的截面形状为方形或梯形或三角形。
所述轮体4、搅拌斜叶片2和搅拌直叶片1采用石墨或耐火材料制成。
如图4所示，本发明熔融金属炉内精炼转子16在安装时，通过连接螺牙3安装在搅拌转轴9的前端，搅拌转轴9从熔炉15的炉子开口13斜插入铝液14中，搅拌转轴9有转轴通孔10，执行机构11把精炼气体和精炼剂的混合物12从搅拌转轴9的转轴通孔10输送至铝液14中，执行机构11同时带动搅拌转轴9和本发明熔融金属炉内精炼转子16旋转，熔融金属炉内精炼转子16把精炼气体和精炼剂搅拌剪切为细小的形态，并扩散到铝液14中，同时熔融金属炉内精炼转子16的搅拌作用使得铝液14循环流动起来，使精炼气体和精炼剂与铝液14得到充分的混合与接触，从而达到精炼的目的。
本发明熔融金属炉内精炼转子16的工作原理如下：
从转轴通孔10输送出来的精炼气体和精炼剂，先被搅拌斜叶片1往熔融金属炉内精炼转子16的前方推送，到达前方的搅拌直叶片2形成的区域时，被搅拌直叶片2的圆周切线方向的剪切作用进一步剪切为更细小的形态，同时，搅拌直叶片2的剪切作用扩大了精炼气体和精炼剂的发散范围。另一方面，在搅拌斜叶片1的轴线方向的推力分量作用下，铝液14由熔融金属炉内精炼转子16的后方向前方流动，再沿两侧炉子侧壁17回流，从而获得良好的铝液循环流动模式18，如图5所示。
在上述过程中，搅拌斜叶片1沿轴线方向的推力分量能够把精炼气体和精炼剂集中推送至远处，而搅拌直叶片2扩大了其扩散范围，因搅拌直叶片2的高度和长度均比搅拌斜叶片1小，其剪切作用不会造成上方液面的飞溅，同时搅拌直叶片2对搅拌斜叶片1的集中推送造成的漩涡流有剪切破坏的作用，因而消除了液面漩涡，以上两点均避免了氧化夹杂物的生成。
优选地，本发明所述搅拌斜叶片1的覆盖长度为从轮体后端面7到轮体前端面6，其长度范围为50-300mm，高度范围为20-200mm，厚度范围为10-100mm。
Claims (7)
1.一种熔融金属炉内精炼转子,其特征在于，包括轮体、斜叶片和直叶片，所述轮体为中空结构，其内腔壁设有连接螺牙，通过连接螺牙与搅拌转轴形成固定连接，轮体的外周均布有搅拌斜叶片，搅拌斜叶片的前端连接伸出轮体外端面的搅拌直叶片。
2.根据权利要求1或2所述熔融金属炉内精炼转子,其特征在于，所述搅拌斜叶片沿长度方向与轮体中心线形成夹角，夹角为20-70度；所述搅拌直叶片沿长度方向与轮体中心线平行。
3.根据权利要求1或2所述熔融金属炉内精炼转子,其特征在于，所述搅拌斜叶片和搅拌直叶片的数量相同，数量分别为3-10个。
4.根据权利要求1所述熔融金属炉内精炼转子,其特征在于，所述搅拌直叶片的高度为搅拌斜叶片高度的10％-70％，搅拌直叶片的长度为搅拌斜叶片长度的10％-70％，搅拌直叶片的厚度为搅拌斜叶片厚度的50％-100％。
5.根据权利要求1或2所述熔融金属炉内精炼转子,其特征在于，所述搅拌斜叶片和搅拌直叶片的截面形状为方形或梯形或三角形。
6.根据权利要求1或2所述熔融金属炉内精炼转子,其特征在于，所述搅拌斜叶片的根部与轮体相连，并均布于轮体的圆周面上；所述搅拌直叶片由搅拌斜叶片的前端向前延伸而成，根部不与轮体相连。
7.根据权利要求1或2所述熔融金属炉内精炼转子,其特征在于，所述轮体、斜叶片和直叶片采用石墨或耐火材料制成。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| GB2624201A (en) * | 2022-11-10 | 2024-05-15 | Molten Metal Systems Gmbh | Degasser shaft |
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2020
- 2020-12-11 CN CN202011457483.XA patent/CN112359223A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| GB2624201A (en) * | 2022-11-10 | 2024-05-15 | Molten Metal Systems Gmbh | Degasser shaft |
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