CN114719604A - 一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置和方法,通过在金属/合金管内添加材料和惰性气体后封闭,并将封闭的金属/合金管通过高压惰性气体冲射至熔化的金属/合金中,金属件或合金件内的惰性气体在高温的作用下迅速膨化分散,不仅提高了材料在熔化金属/合金中的均匀性,还可以大大提升材料的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及金属基材料的制备设备技术领域,特别是涉及一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置。
背景技术
现有技术将金属与其他材料混合一般采用粉末冶金,制取金属粉末或用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品。
上述技术存在不同材料之间分散性差的问题,特别是石墨烯材料与金属材料的复合。现在制备石墨烯/金属复合材料最常用的就是粉末冶金法,具体包括如下几种方式:
1、混粉方法,将石墨烯与金属粉进行机械混合,会导致石墨烯团聚,很难使石墨烯与金属粉完全分散均匀。
2、湿法机械搅拌混合,将石墨烯与金属粉在有机溶剂中进行机械搅拌混合,分散均匀性较差。
3、表面改性及电荷吸引法,通过添加表面活性剂提高石墨烯、金属粉分散性和溶液的稳定性,分散均匀性较差。
4、球磨法,石墨烯的结构往往会遭到破坏,从而使石墨烯对复合材料性能的提高作用降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,以解决金属/合金熔炼过程中添加的材料在熔化的金属中分散不均匀的技术问题,并可以大大提升材料的生产效率。
一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,包括:
材料添加装置,用于接收添加的材料并接收惰性气体;
输送管路,与所述材料添加装置相接,用于利用所述惰性气体输送所述材料;
打孔装置,用于在金属/合金管上打孔;
加料装置,与所述输送管路相接,用于将所述材料利用所述惰性气体通过所述孔输送至所述金属/合金管内;
充气封闭装置,用于向所述金属/合金管上的孔内充入惰性气体后封闭所述金属/合金管;
高压气体射击送料器,用于接收封闭的金属/合金管,用于接收高压惰性气体,所述高压惰性气体将所述金属/合金管冲射至熔化的金属/合金中;
熔化装置,用于熔化金属/合金。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,所述装置包括:
金属/合金管输送装置,用于输送金属/合金管;
封闭装置,用于将所述金属/合金管的一端压紧封闭;
切断装置,用于将所述金属/合金管从相邻的两个压紧封闭处之间切断。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,所述材料添加装置包括加料斗,或者,所述材料添加装置包括加料斗、粉末添加装置、液体罐和搅拌器。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,所述输送管路上设置有流速调节装置、超声波处理器和开关元件,所述开关元件为常闭状态。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,所述打孔加料装置和所述充气封闭装置之间设置有干燥装置,用于干燥所述金属/合金管内的材料。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,所述材料添加装置具有气体接口,所述气体接口连接有惰性气体存储装置或者惰性气体制造设备;所述充气封闭装置通过开关元件连接有惰性气体存储装置或者惰性气体制造设备。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,所述高压气体射击送料器通过开关元件和弹性储能包连接有惰性气体存储装置或者惰性气体制造设备,所述开关元件为常闭状态,所述开关元件用于受控在所述弹性储能包的压力达到设定压力时打开。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,所述装置包括金属/合金管矫直装置。
如上所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,所述装置包括用于搅拌所述熔化的金属/合金的搅拌器,所述搅拌器的转轴具有中空腔体,所述高压气体射击送料器冲射的所述金属/合金管通过所述中空腔体至熔化的金属/合金中;或者,所述装置包括用于搅拌所述熔化的金属/合金的搅拌器,所述高压气体射击送料器直接将所述金属/合金管冲射至熔化的金属/合金中。
一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的方法,:
在金属/合金管中添加材料并充入惰性气体后封闭;
将封闭的金属/合金管通过惰性气体冲射至熔化的金属/合金中。
本发明的有益效果为:本发明用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,通过在金属/合金管内添加材料和惰性气体后封闭,并将封闭的金属/合金管通过高压惰性气体冲射至熔化的金属/合金中,金属件或合金件内的惰性气体在高温的作用下迅速膨化分散,大大提高了材料在金属/合金中的分散效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a-d为本发明第一具体实施例的示意图。
图2为本发明第二具体实施例的示意图。
图中,送料机1、滚筒2、第一矫直送料机3、矫直滚轮31、手轮32、封闭装置4、压紧头41、第二矫直送料机5、打孔装置6、打孔针61、第三矫直送料机7、加料装置8、第四矫直送料机9、干燥装置10、充气封闭装置11、充气针111、压紧头112、第五矫直送料机12、切断装置13、第六矫直送料机14、高压气体射击送料器15、旋转接头16、搅拌器17、熔化装置18、惰性气体存储装置101、惰性气体制造设备102、蓄气装置103、粉末添加装置144、加料斗141、液体罐142、搅拌器143、输送管路112、流速调节装置106、超声波处理器107、弹性储能包108、开关元件109。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1a-c所示,本实施例提出了一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,包括依次设置在生产线上的送料机1、滚筒2、第一矫直送料机3、封闭装置4、第二矫直送料机5、打孔装置6、第三矫直送料机7、加料装置8、第四矫直送料机9、干燥装置10、充气封闭装置11、第五矫直送料机12、切断装置13、第六矫直送料机14、高压气体射击送料器15、旋转接头16、搅拌器17、熔化装置18。
本实施例还包括上料系统和气动系统,气动系统包括空压机和电磁阀。
下面分别对各个部分进行具体说明:
金属/合金管输送装置,用于输送金属/合金管。本实施例的金属/合金管输送装置包括送料机1、滚筒2、第一矫直送料机3、第二矫直送料机5、第三矫直送料机7、第四矫直送料机9、第五矫直送料机12和第六矫直送料机14。
送料机1上卷装有金属/合金管,金属/合金管通过滚筒2进入第一矫直送料机3进行矫直。
第一矫直送料机3包括矫直滚轮31,矫直滚轮31通过电机驱动,其中,矫直滚轮31还可通过手轮32调节间距,以适应多种直径的金属/合金管。
本实施例所有的矫直送料机均起到矫直送料的作用,对其它的矫直送料机不再做详细说明。
第一矫直送料机3后设置有封闭装置4,用于将金属/合金管的一端先压紧封闭。封闭装置4具有两个压紧头41,两个压紧头41分别设置在气缸上,气缸通过气动系统提供动力,在气缸的作用下两个压紧头41靠近并压紧金属/合金管,将金属/合金管压紧,之后,两个压紧头41分离。
打孔装置6,用于在金属/合金管上打孔。打孔装置6具有打孔针61,两个打孔针61分别设置在气缸上,气缸通过气动系统提供动力,在气缸的作用下两个打孔针61靠近并压紧金属/合金管,将金属/合金管压紧,之后,两个打孔针61分离。
加料装置8,与通过输送管路与上料系统相接,用于将上料系统的材料利用所述惰性气体通过孔输送至金属/合金管内。
具体的,本实施例的上料系统包括惰性气体存储装置101、惰性气体制造设备102、蓄气装置103、材料添加装置、输送管路112、流速调节装置106、超声波处理器107、弹性储能包108和开关元件109。
惰性气体存储装置101一般为惰性气体存储罐,用于存储惰性气体。
惰性气体制造设备102一般为制气机,用于制备惰性气体。
一般将惰性气体制造设备102制备的惰性气体通过蓄气装置103进行暂存。
惰性气体存储装置101和惰性气体制造设备102互为补充,以保证惰性气体的量能够满足使用需求。当然,也可仅设置惰性气体存储装置101或者惰性气体制造设备102和蓄气装置103。
材料添加装置用于添加材料并接收惰性气体,材料例如可以是石墨烯粉末或者石墨烯粉末与膨化剂、有机溶剂等形成的分散体。
材料添加装置为加料斗141,通过加料斗141添加材料。
材料添加装置还可以进一步包括粉末添加装置144、加料斗141、液体罐142和搅拌器143。粉末添加装置144用于加入粉末,液体罐142用于加入液体,搅拌器143用于将粉末和液体在加料斗141中进行搅拌。
材料添加装置包括气体接口,用于接收惰性气体。气体接口同惰性气体存储装置101或蓄气装置103相接,惰性气体通过气体接口进入材料添加装置并将材料添加装置内的材料冲到输送管路112。
输送管路112,与材料添加装置相接,用于利用惰性气体输送材料。
在输送管路112上依次设置流速调节装置106、超声波处理器107和开关元件109。
流速调节装置106,用于对输送管路112内惰性气体和材料的流速进行调节。
超声波处理器107,用于对材料进行预分散。
开关元件109,一般采用电磁阀,为常闭状态。开关元件109用于受控打开。
弹性储能包108,弹性储能包108通过电磁阀与高压气体射击送料器15连接,弹性储能包108用于暂存惰性气体,以提高喷射时的冲击力。
具体的,设备具有控制器,在弹性储能包108内设置压力检测单元,压力检测单元检测弹性储能包108的压力,在弹性储能包的压力达到设定值时,控制器控制电磁阀打开,惰性气体将高压气体射击送料器15冲射至熔化的金属/合金中。
干燥装置9,用于干燥金属/合金管内的材料。
充气封闭装置11用于向金属/合金管上的孔内充入惰性气体后封闭金属/合金管。
充气封闭装置11通过电磁阀连接有惰性气体存储装置101或者惰性气体制造设备102。
充气封闭装置11包括两个充气针111和位于两个充气针111两侧的两个压紧头112,充气针111上具有密封装置,防止漏气。充气针111和压紧头112设置在气缸上,气缸通过气动系统提供动力,在气缸的作用下压紧头112靠近并压紧金属/合金管,充气针111靠近金属/合金管充气,冲完气且将金属/合金管压紧之后,压紧头112分离,充气针111分离。
切断装置13,用于将金属/合金管从相邻的两个压紧封闭处之间切断。
高压气体射击送料器15,用于接收封闭的金属/合金管,用于接收高压惰性气体,高压惰性气体将金属/合金管冲射至熔化的金属/合金中。
高压气体射击送料器15通过电磁阀和弹性储能包108连接有惰性气体存储装置101或者惰性气体制造设备102,电磁阀为常闭状态,电磁阀用于受控在弹性储能包108的压力达到设定压力时打开。
熔化装置18,用于熔化金属或合金。熔化装置18可以是熔炉等设备,熔化装置具有与惰性气体存储装置101或惰性气体制造设备102连接的气体管路,熔化装置18熔化金属或合金时,通过气体管路充入惰性气体保护。
本实施例包括用于搅拌熔化的金属或合金的搅拌器17,以利于材料在熔化的金属中的充分分散。搅拌器17具有驱动电机。
搅拌器17的转轴具有中空腔体,高压气体射击送料器15冲射的金属/合金管通过中空腔体至熔化的金属/合金中。高压气体射击送料器15的出口通过旋转接头16与搅拌器17的转轴连接。
本实施例还提出了一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的方法,
在金属/合金管中添加材料并充入惰性气体后封闭;
将封闭的金属/合金管通过惰性气体冲射至熔化的金属/合金中。
实施例二
如图2所示,本实施例与实施例一的区别在于,本实施例的搅拌器17和高压气体射击送料器15为两个独立的部件,高压气体射击送料器15直接将金属/合金管冲射至熔化的金属/合金中。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,其特征在于,包括:
材料添加装置,用于接收添加的材料并接收惰性气体;
输送管路,与所述材料添加装置相接,用于利用所述惰性气体输送所述材料;
打孔装置,用于在金属/合金管上打孔;
加料装置,与所述输送管路相接,用于将所述材料利用所述惰性气体通过所述孔输送至所述金属/合金管内;
充气封闭装置,用于向所述金属/合金管上的孔内充入惰性气体后封闭所述金属/合金管;
高压气体射击送料器,用于接收封闭的金属/合金管,用于接收高压惰性气体,所述高压惰性气体将所述金属/合金管冲射至熔化的金属/合金中;
熔化装置,用于熔化金属/合金。
2.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,其特征在于,所述装置包括:
金属/合金管输送装置,用于输送金属/合金管;
封闭装置,用于将所述金属/合金管的一端压紧封闭;
切断装置,用于将所述金属/合金管从相邻的两个压紧封闭处之间切断。
3.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,其特征在于,所述材料添加装置包括加料斗,或者,所述材料添加装置包括加料斗、粉末添加装置、液体罐和搅拌器。
4.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,其特征在于,所述输送管路上设置有流速调节装置、超声波处理器和开关元件,所述开关元件为常闭状态。
5.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,其特征在于,所述打孔加料装置和所述充气封闭装置之间设置有干燥装置,用于干燥所述金属/合金管内的材料。
6.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,其特征在于,所述材料添加装置具有气体接口,所述气体接口连接有惰性气体存储装置或者惰性气体制造设备;所述充气封闭装置通过开关元件连接有惰性气体存储装置或者惰性气体制造设备。
7.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,其特征在于,所述高压气体射击送料器通过开关元件和弹性储能包连接有惰性气体存储装置或者惰性气体制造设备,所述开关元件为常闭状态,所述开关元件用于受控在所述弹性储能包的压力达到设定压力时打开。
8.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,其特征在于,所述装置包括金属/合金管矫直装置。
9.根据权利要求1所述的用于金属/合金熔炼过程中添加材料的装置,其特征在于,所述装置包括用于搅拌所述熔化的金属/合金的搅拌器,所述搅拌器的转轴具有中空腔体,所述高压气体射击送料器冲射的所述金属/合金管通过所述中空腔体至熔化的金属/合金中;或者,所述装置包括用于搅拌所述熔化的金属/合金的搅拌器,所述高压气体射击送料器直接将所述金属/合金管冲射至熔化的金属/合金中。
10.一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的方法,其特征在于,所述方法为:
在金属/合金管中添加材料并充入惰性气体后封闭;
将封闭的金属/合金管通过惰性气体冲射至熔化的金属/合金中。
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