CN116007372B - 一种铝合金熔体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属材料加工技术领域，具体地说就是一种铝合金熔体处理装置，包括坩埚主体和顶部温控盖，所述坩埚主体的内部设有通气组件和输送组件，所述输送组件为水平设置，通气组件的底部与输送组件内部贯通连接，所述通气组件的顶部连接有驱动电机，驱动电机的外壳与顶部温控盖固连，在坩埚主体内部设置通气组件和输送组件，通过通气组件向坩埚主体内部通入惰性气体，通过第一搅拌组件、第二搅拌组件和通气管外部的击打片对气体和熔体进行高效击打，促进惰性气体和熔体之间的混合，提高熔体与惰性气体的接触效率，再通过输送组件对惰性气体和熔体进行输送和搅拌，进一步延长熔体和惰性气体的接触时间，提高熔体的除气除渣效率。

Description

一种铝合金熔体处理装置

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，具体地说就是一种铝合金熔体处理装置。

背景技术

铝合金以其优良的特性成为航空航天、轨道交通以及汽车等行业首选的轻量化结构材料，用量很大。

大体积高合金化铝合金材料制备困难的主要原因是熔体中合金元素分布均匀性控制难、成分偏析带来的氧化夹杂物以及氢含量的控制难、大体积熔体温度均匀性控制难等三个方面。传统的熔体处理方法仅是在合金材料制备前或制备过程中采用一定的除气和过滤手段对铝合金中夹杂物含量和氢含量进行控制，无法从根本上满足高合金化铝合金对熔体冶金质量的要求。

为了提高铝合金熔体冶金质量，通常通过旋转喷出惰性气体的方法利用氢在铝熔体和气泡中的分压差，使铝熔体中的氢上浮并逸出，从而达到除氢的目的。

现有技术中的熔体处理方法中，惰性气体通入到熔体中，与熔体接触时间短，接触效率较低，对改善大体积高合化铝合金熔体质量的效果不佳。

本发明要解决的技术问题是：设计一种铝合金熔体处理装置，提高熔体与惰性气体的接触效率，实现高效除气，提高熔体的处理效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种铝合金熔体处理装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种铝合金熔体处理装置，包括坩埚主体和顶部温控盖，所述坩埚主体的内部设有通气组件和输送组件，所述输送组件为水平设置，通气组件的底部与输送组件内部贯通连接，所述通气组件的顶部连接有驱动电机，驱动电机的外壳与顶部温控盖固连。

作为优化，所述坩埚主体的侧立面外部设有周向磁场发生器，坩埚主体的底面设有底部磁场发生器，所述顶部温控盖内部设有硅碳棒，所述坩埚主体的底部外壳内设有热电阻。

作为优化，所述的输送组件包括输送管和设置于输送管内部的螺旋输送桨，所述输送管的一端与坩埚主体的内侧壁固连，所述输送管的另一端穿过坩埚主体的侧壁连接出料口，所述螺旋输送桨的一端连接有输送电机，所述通气组件与输送管的上部贯通连接。

作为优化，所述的通气组件包括通气管和混合部分，所述驱动电机的外壳固定于顶部温控盖的顶部，所述驱动电机的输出轴为中空轴，驱动电机的输出轴与通气管贯通连接，所述通气管的上端连接有供气滑环，所述通气管的下端与所述混合部分内部贯通连接，所述混合部分与所述输送组件内部贯通连接。

作为优化，所述的混合部分包括混合外壳、第一搅拌组件和第二搅拌组件，所述混合外壳的下端与输送组件贯通连接，所述通气管的下部伸入所述混合外壳设置于混合外壳内部，所述通气管与混合外壳转动连接，所述第一搅拌组件与第二搅拌组件同轴心设置于混合外壳内部。

作为优化，设置于混合外壳内部的通气管上均匀密设有出气孔，所述第一搅拌组件的外侧与混合外壳的内壁贴合转动连接，所述第二搅拌组件设置于第一搅拌组件与通气管之间，所述通气管的中间部位外侧固定连接有驱动齿轮，所述第一搅拌组件的上部设有第一连接齿轮，第二搅拌组件的上部设有第二连接齿轮，第一连接齿轮、第二连接齿轮与驱动齿轮同轴心设置。

作为优化，所述的混合外壳的上部设有连接腔，所述连接腔的内部设有传动齿轮，所述传动齿轮由上至下依次设有周向设置的第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮，所述驱动齿轮与第一传动齿轮啮合，第一连接齿轮与第二传动齿轮啮合，第二连接齿轮与第三传动齿轮啮合，第三传动齿轮的数量大于第二传动齿轮的数量，所述第二传动齿轮的齿数大于所述第一传动齿轮的数量；

所述混合外壳的侧立面上均匀密设有进液孔。

作为优化，所述的第一搅拌组件包括若干个第一搅拌叶片和连接于若干个第一搅拌叶片两端的第一固定端板，所述第一搅拌叶片的外侧为圆弧状，第一搅拌叶片与转动方向相对的一侧为圆弧面。

作为优化，所述的第二搅拌组件包括若干个第二搅拌叶片和连接于所述第二搅拌叶片两端的第二固定端板，所述第二搅拌叶片为竖直设置的直板状叶片。

作为优化，所述的通气管的下部连接有若干个击打片，所述击打片竖直设置，所述击打片与第二搅拌叶片交错设置。

一种铝合金熔体处理装置，具有以下有益之处：

在坩埚主体内部设置通气组件和输送组件，通过通气组件向坩埚主体内部通入惰性气体，通过第一搅拌组件、第二搅拌组件和通气管外部的击打片对气体和熔体进行高效击打，促进惰性气体和熔体之间的混合，提高熔体与惰性气体的接触效率，再通过输送组件对惰性气体和熔体进行输送和搅拌，进一步延长熔体和惰性气体的接触时间，提高熔体的除气除渣效率；

本申请通过通气组件向熔体中通入惰性气体，通过混合外壳对熔体和气体进行遮挡，在混合外壳中，相当于向气体中通入熔体，能够大大提高熔体与惰性气体的接触效率和接触时间，大大提高对熔体的除气效率；

第一搅拌组件的外部与混合外壳的内侧贴合，对通过进液孔的熔体进行剪切，并且在第一搅拌组件的转动作用下，熔体液体被施以旋转的惯性，旋转的熔体向第二搅拌组件的方向碰撞，与出气孔中吹出的惰性气体高效碰撞接触，同时第一搅拌组件、第二搅拌组件击打片的转速不同，在差速的作用下，提高对气体和熔体的混合效率。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

附图2为本发明通气组件和输送组件连接结构轴侧示意图。

附图3为本发明通气组件和输送组件连接结构主视示意图。

附图4为本发明附图3的A-A剖切结构示意图。

附图5为本发明混合外壳内部结构示意图。

附图6为本发明通气组件内部结构示意图。

附图7为本发明通气组件剖切结构示意图。

附图8为本发明附图5的A部分放大结构示意图。

附图9为本发明轴侧示意图。

其中，1、坩埚主体，2、顶部温控盖，3、驱动电机，4、周向磁场发生器，5、底部磁场发生器，6、热电阻，7、硅碳棒，8、输送管，9、螺旋输送桨，10、输送电机，11、通气管，12、供气滑环，13、混合外壳，14、出气孔，15、驱动齿轮，16、第一连接齿轮，17、第二连接齿轮，18、连接腔，19、第一传动齿轮，20、第二传动齿轮，21、第三传动齿轮，22、进液孔，23、第一搅拌叶片，24、第二搅拌叶片，25、击打片，26、进料口，27、出料口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，一种铝合金熔体处理装置，包括坩埚主体1和顶部温控盖2，所述坩埚主体1的内部设有通气组件和输送组件，所述输送组件为水平设置，通气组件的底部与输送组件内部贯通连接，所述通气组件的顶部连接有驱动电机3，驱动电机3的外壳与顶部温控盖2固连。

如图1所示，所述坩埚主体1的侧立面外部设有周向磁场发生器4，坩埚主体1的底面设有底部磁场发生器5，所述顶部温控盖2内部设有硅碳棒7，所述坩埚主体1的底部外壳内设有热电阻6。

周向磁场发生器4和底部磁场发生器5形成了复合式电磁处理，使熔体产生强烈扰动，使搅拌作用更加充分，最终制备出高品质铝合金材料。

如图1、2所示，所述的输送组件包括输送管8和设置于输送管8内部的螺旋输送桨9，所述输送管8的一端与坩埚主体1的内侧壁固连，所述输送管8的另一端穿过坩埚主体1的侧壁连接出料口27，所述螺旋输送桨9的一端连接有输送电机10，所述通气组件与输送管8的上部贯通连接。

如图1所示，所述的通气组件包括通气管11和混合部分，所述驱动电机3的外壳固定于顶部温控盖2的顶部，所述驱动电机3的输出轴为中空轴，驱动电机3的输出轴与通气管11贯通连接，所述通气管11的上端连接有供气滑环12，所述通气管11的下端与所述混合部分内部贯通连接，所述混合部分与所述输送组件内部贯通连接。

如图1所示，所述的混合部分包括混合外壳13、第一搅拌组件和第二搅拌组件，所述混合外壳13的下端与输送组件贯通连接，所述通气管11的下部伸入所述混合外壳13设置于混合外壳13内部，所述通气管11与混合外壳13转动连接，所述第一搅拌组件与第二搅拌组件同轴心设置于混合外壳13内部。

如图4、5和8所示，设置于混合外壳13内部的通气管11上均匀密设有出气孔14，所述第一搅拌组件的外侧与混合外壳13的内壁贴合转动连接，所述第二搅拌组件设置于第一搅拌组件与通气管11之间，所述通气管11的中间部位外侧固定连接有驱动齿轮15，所述第一搅拌组件的上部设有第一连接齿轮16，第二搅拌组件的上部设有第二连接齿轮17，第一连接齿轮16、第二连接齿轮17与驱动齿轮15同轴心设置。

如图5、8所示，所述的混合外壳13的上部设有连接腔18，所述连接腔18的内部设有传动齿轮，所述传动齿轮由上至下依次设有周向设置的第一传动齿轮19、第二传动齿轮20和第三传动齿轮21，所述驱动齿轮15与第一传动齿轮19啮合，第一连接齿轮16与第二传动齿轮20啮合，第二连接齿轮17与第三传动齿轮21啮合，第三传动齿轮21的数量大于第二传动齿轮20的数量，所述第二传动齿轮20的齿数大于所述第一传动齿轮19的数量；

如图5所示，所述混合外壳13的侧立面上均匀密设有进液孔22。

所述的第一搅拌组件包括若干个第一搅拌叶片23和连接于若干个第一搅拌叶片23两端的第一固定端板，所述第一搅拌叶片23的外侧为圆弧状，第一搅拌叶片23与转动方向相对的一侧为圆弧面。

如图6所示，所述的第二搅拌组件包括若干个第二搅拌叶片24和连接于所述第二搅拌叶片24两端的第二固定端板，所述第二搅拌叶片24为竖直设置的直板状叶片。

如图6、7所示，所述的通气管11的下部连接有若干个击打片25，所述击打片25竖直设置，所述击打片25与第二搅拌叶片24交错设置。

如图9所示，所述坩埚主体1的上侧还包括用于熔体进料的进料口26，坩埚主体1的前侧还包括用于熔体出料的出料口27。

本方案还包括控制器，控制器的位置由工作人员作业时根据实际情况进行设置，所述的控制器用于控制本方案内的所用的用电器件，包括但不限于传感器、电动机、伸缩杆、水泵、电磁阀、电热丝、热泵、显示屏、电脑输入设备、开关按钮、通信设备、灯、喇叭和麦克风；所述的控制器为英特尔处理器、AMD处理器、PLC控制器、ARM处理器或者单片机，与之配套使用的还包括主板、内存条、储存介质和供电电源，所述的供电电源为市电或锂电池；当具备显示屏时，还具备显示卡；关于控制器的运行原理，请参考清华大学出版社出版的《自动控制原理》、《微控制器原理及应用仿真案例》和《传感器原理与应用》，其他本领域书籍均可参考阅读；其他未提及的自动化控制和用电器件，均属于本领域技术人员所熟知的知识，在此不再赘述。

使用方法：

该装置在具体使用时，通过通气管11向熔体中通入惰性气体；

通过驱动电机3带动通气管11转动，驱动齿轮15与通气管11同时转动，驱动齿轮15通过传动齿轮带动第一搅拌组件和第二搅拌组件转动；

由于第一传动齿轮19、第二传动齿轮20的齿数不同，使第一搅拌组件、第二搅拌组件的转速不同；

当惰性气体经出气孔14进入到混合外壳13内部后，击打片25对惰性气体进行击打，使气体分散更加均匀；

坩埚主体1内部的熔体经进液孔22进入到混合外壳13内部，第一搅拌组件转动时，第一搅拌叶片23的外侧与混合外壳13的内壁之间产生相对转动，使第一搅拌叶片23对熔体进行剪切，剪切后的熔融液滴经第一搅拌叶片23的圆弧面导向冲向第二搅拌组件，第二搅拌组件对熔融液滴进行击打；

关于进液孔22处熔体进入混合外壳13内的说明：熔体经进液孔22进入混合外壳13内，由于第一搅拌叶片23的不断旋转，把进入混合外壳13内的熔体刮走，在混合外壳13内侧形成空旷的空间，并且混合外壳13外部存在熔体的压力，使得熔体能够源源不断从进液孔22进入混合外壳13内，而不会从进液孔22反向排出；进入混合外壳13后的熔体经处理后在重力和螺旋输送桨9的作用下不断地排出，最后可形成不间断地熔体处理流程，处理效率高。

经过击打后的熔体与惰性气体高效接触，同时第一搅拌叶片23、第二搅拌叶片24和击打片25对熔体和惰性气体进行高效搅拌混合；

通过输送电机10运转，输送电机10带动螺旋输送桨9运转，通过螺旋输送桨9对熔体和惰性气体进行进一步搅拌，延长气体与熔体的接触时间，提高二者的接触效率，保障熔体的处理效率；

最后，经处理后的熔体由输送管8运送至出料口27排出。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种铝合金熔体处理装置且任何相应技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种铝合金熔体处理装置，包括坩埚主体(1)和顶部温控盖(2)，其特征在于：所述坩埚主体(1)的内部设有通气组件和输送组件，所述输送组件为水平设置，通气组件的底部与输送组件内部贯通连接，所述通气组件的顶部连接有驱动电机(3)，驱动电机(3)的外壳与顶部温控盖(2)固连；

所述的通气组件包括通气管(11)和混合部分，所述驱动电机(3)的外壳固定于顶部温控盖(2)的顶部，所述驱动电机(3)的输出轴为中空轴，驱动电机(3)的输出轴与通气管(11)贯通连接，所述通气管(11)的上端连接有供气滑环(12)，所述通气管(11)的下端与所述混合部分内部贯通连接，所述混合部分与所述输送组件内部贯通连接；

所述的混合部分包括混合外壳(13)、第一搅拌组件和第二搅拌组件，所述混合外壳(13)的下端与输送组件贯通连接，所述通气管(11)的下部伸入所述混合外壳(13)设置于混合外壳(13)内部，所述通气管(11)与混合外壳(13)转动连接，所述第一搅拌组件与第二搅拌组件同轴心设置于混合外壳(13)内部；

所述第一搅拌组件的外侧与混合外壳(13)的内壁贴合转动连接；

所述混合外壳(13)的侧立面上均匀密设有进液孔(22)。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金熔体处理装置，其特征在于：所述坩埚主体(1)的侧立面外部设有周向磁场发生器(4)，坩埚主体(1)的底面设有底部磁场发生器(5)，所述顶部温控盖(2)内部设有硅碳棒(7)，所述坩埚主体(1)的底部外壳内设有热电阻(6)。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金熔体处理装置，其特征在于：所述的输送组件包括输送管(8)和设置于输送管(8)内部的螺旋输送桨(9)，所述输送管(8)的一端与坩埚主体(1)的内侧壁固连，所述输送管(8)的另一端穿过坩埚主体(1)的侧壁连接出料口(27)，所述螺旋输送桨(9)的一端连接有输送电机(10)，所述通气组件与输送管(8)的上部贯通连接。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金熔体处理装置，其特征在于：设置于混合外壳(13)内部的通气管(11)上均匀密设有出气孔(14)，所述第二搅拌组件设置于第一搅拌组件与通气管(11)之间，所述通气管(11)的中间部位外侧固定连接有驱动齿轮(15)，所述第一搅拌组件的上部设有第一连接齿轮(16)，第二搅拌组件的上部设有第二连接齿轮(17)，第一连接齿轮(16)、第二连接齿轮(17)与驱动齿轮(15)同轴心设置。

5.根据权利要求4所述的一种铝合金熔体处理装置，其特征在于：所述的混合外壳(13)的上部设有连接腔(18)，所述连接腔(18)的内部设有传动齿轮，所述传动齿轮由上至下依次设有周向设置的第一传动齿轮(19)、第二传动齿轮(20)和第三传动齿轮(21)，所述驱动齿轮(15)与第一传动齿轮(19)啮合，第一连接齿轮(16)与第二传动齿轮(20)啮合，第二连接齿轮(17)与第三传动齿轮(21)啮合，第三传动齿轮(21)的数量大于第二传动齿轮(20)的数量，所述第二传动齿轮(20)的齿数大于所述第一传动齿轮(19)的数量。

6.根据权利要求5所述的一种铝合金熔体处理装置，其特征在于：所述的第一搅拌组件包括若干个第一搅拌叶片(23)和连接于若干个第一搅拌叶片(23)两端的第一固定端板，所述第一搅拌叶片(23)的外侧为圆弧状，第一搅拌叶片(23)与转动方向相对的一侧为圆弧面。

7.根据权利要求6所述的一种铝合金熔体处理装置，其特征在于：所述的第二搅拌组件包括若干个第二搅拌叶片(24)和连接于所述第二搅拌叶片(24)两端的第二固定端板，所述第二搅拌叶片(24)为竖直设置的直板状叶片。

8.根据权利要求7所述的一种铝合金熔体处理装置，其特征在于：所述的通气管(11)的下部连接有若干个击打片(25)，所述击打片(25)竖直设置，所述击打片(25)与第二搅拌叶片(24)交错设置。

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