CN117680663A - 一种液态金属锂定量浇铸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属锂冶炼领域，具体涉及一种液态金属锂定量浇铸装置，该装置炉体内安装有铸锭坩埚，用于暂存金属熔化罐输送的液锂；称重机构安装于炉体下方，用于称重炉体；柔性顶升平台的第一升降板安装于称重机构下方，用于控制炉体升降；坩埚升降机构安装于铸锭坩埚底部，坩埚升降机构与铸锭坩埚连接，用于控制铸锭坩埚升降；进料管道出口置于炉体开口上，进料管道用于向铸锭坩埚输送液锂；浇铸管道有炉体开口插入铸锭坩埚内，浇铸管道入口置于铸锭坩埚内，炉体上开设压缩氩气入口，通过压缩氩气加压将液锂从浇铸管道浇铸进入模具中。本发明通过升降铸锭坩埚的高度，控制压出液锂的重量，实现液态金属锂的定量浇铸。
Description
技术领域
本发明属于金属锂冶炼领域，具体涉及一种液态金属锂定量浇铸装置。
背景技术
现有液锂浇铸作业是在氩气工作箱内，通过控制液锂阀门，来控制熔锂罐中液锂压出量，通过手工接料至舀料瓢中，人工向锂锭模具中浇铸液锂，操作人员通过肉眼观察模具内液锂高度来控制锂锭浇铸量，浇铸误差较大。操作人员接触高温液态金属锂，操作风险非常高。熔锂罐至浇铸工作箱之间的液锂管道及阀门均采用法兰连接，容易出现高温液锂泄漏，同时，空气从连接处进入管道，造成液锂氮化、氧化，堵塞阀门及管道。
因此，亟待开发一种液态金属锂定量浇铸装置，能够有效解决目前存在的液态金属锂定量浇铸问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液态金属锂定量浇铸装置，该装置通过坩埚升降机构升降炉体中铸锭坩埚的高度，控制液锂出料浇铸管道插入铸锭坩埚中液锂深度，从而控制压出液锂的重量，实现液态金属锂的定量浇铸。
实现本发明目的的技术方案：
一种液态金属锂定量浇铸装置，所述装置包括：炉体、铸锭坩埚、称重机构、柔性顶升平台、坩埚升降机构、进料管道、浇铸管道；炉体内安装有铸锭坩埚，用于暂存金属熔化罐输送的液锂；称重机构安装于炉体下方，用于称重炉体；柔性顶升平台的第一升降板安装于称重机构下方，用于控制炉体升降；坩埚升降机构安装于铸锭坩埚底部坩埚升降机构与铸锭坩埚连接，用于控制铸锭坩埚升降；进料管道出口置于炉体开口上，进料管道用于向铸锭坩埚输送液锂；浇铸管道有炉体开口插入铸锭坩埚内，浇铸管道入口置于铸锭坩埚内，炉体上开设压缩氩气入口，通过压缩氩气加压将液锂从浇铸管道浇铸进入模具中。
所述炉体为不锈钢材质，铸锭坩埚为316不锈钢材质。
所述炉体包括上炉体和下炉体，上炉体固定连接于手套箱顶部，下炉体安装于称重机构上，上炉体与下炉体可拆卸连接。
所述上炉体与下炉体之间设有密封垫圈，上炉体与下炉体连接时通过密封垫圈密封连接。
所述称重机构包括称重框架、称重环、导向柱、称重传感器、限位块；称重环位于称重框架上方，用于支撑炉体；导向柱、称重传感器分别位于称重环与称重框架之间，导向柱沿称重环圆周均匀分布，导向柱与称重框架通过螺栓连接，导向柱穿过称重环圆周均布的小孔，与称重环无接触，仅用于安装导向将称重环安装于称重框架上；称重传感器沿称重环圆周均匀分布，称重传感器与称重框架通过螺栓连接，称重传感器与称重环无连接；限位块位于称重环与称重框架之间，限位块与称重框架连接，限位块与称重环无连接，通过限位块防止铸锭坩埚旋转。
所述柔性顶升平台包括：平台框架、滚珠丝杠、第一升降板，平台框架竖直稳固安装于地面上，滚珠丝杠安装于平台框架上，第一升降板位于称重框架下方、垂直于滚珠丝杠、固定连接于滚珠丝杠上，通过滚珠丝杠带动第一升降板实现第一升降板升降。
所述坩埚升降机构包括：升降机、第二升降板；第二升降板位于铸锭坩埚底部，升降机位于柔性顶升平台的第一升降板下方，升降机的不锈钢杆由下至上穿过第一升降板、称重框架、称重环、炉体，与第二升降板固定连接，通过升降机驱动不锈钢杆上下运动完成对铸锭坩埚的升降。
所述装置还包括金属波纹管，金属波纹管一端与炉体底部固定连接，另一端与第一升降板固定连接，通过金属波纹管将炉体与第一升降板进行密封连接。
所述金属波纹管与炉体、第一升降板分别通过焊接固定连接。
所述浇铸管道采用DN10不锈钢管一体成型制造，中间无接头，避免液锂泄漏；浇铸管道外周套设加热保温层，用于对管道中的液锂进行加热保温。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明提供的一种液态金属锂定量浇铸装置，用于暂存金属熔化罐输送的液锂，具有加热保温功能，使液锂始终处于熔融状态。
2、本发明提供的一种液态金属锂定量浇铸装置，通过坩埚升降机构控制炉体内铸锭坩埚升降达到精确计量的功能，通过压缩氩气加压将液锂浇铸进入模具中，实现液锂定量转移浇铸。
3、本发明提供的一种液态金属锂定量浇铸装置，无需阀门及泵，整个高温液锂输送过程保持密封，具有控制精度高、可靠性高、避免污染等优点。
附图说明
图1为本发明所提供的一种液态金属锂定量浇铸装置结构示意图；
图中：1-炉体；2-铸锭坩埚；3-称重机构；4-柔性顶升平台；5-坩埚升降机构；6-进料管道；7-浇铸管道；8-金属波纹管；
11-上炉体；12-下炉体；13-密封垫圈；
31-称重框架；32-称重环；33-导向柱；34-称重传感器；35-限位块；
41-平台框架；42-滚珠丝杠；43-第一升降板；
51-升降机；52-第二升降板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的一种液态金属锂定量浇铸装置，用于暂存金属熔化罐输送的液锂，具有加热保温功能，使液锂始终处于熔融状态；具有精确计量的功能，通过压缩氩气加压将液锂浇铸进入模具中。
液锂定量浇铸装置具有称重功能，可精确计量装置内液锂的重量，通过重量计算铸锭坩埚中液面的高度。坩埚升降机构通过伺服电机控制坩埚升降，从而使液锂出料管插入指定液锂液面的高度，压缩氩气加压实现精确定量出料。
如图1所示，本发明提供的一种液态金属锂定量浇铸装置，包括：炉体1、铸锭坩埚2、称重机构3、柔性顶升平台4、坩埚升降机构5、进料管道6、浇铸管道7。
炉体1内安装有铸锭坩埚2，用于暂存金属熔化罐输送的液锂；称重机构3安装于炉体1下方，用于称重炉体1；柔性顶升平台4的第一升降板安装于称重机构3下方，用于控制炉体1升降；坩埚升降机构5安装于铸锭坩埚2底部，坩埚升降机构5与铸锭坩埚2连接，用于控制铸锭坩埚2升降；进料管道6出口置于炉体1开口上，用于向铸锭坩埚2输送液锂；浇铸管道7有炉体1开口插入铸锭坩埚2内，浇铸管道7入口置于铸锭坩埚2内，炉体1上开设压缩氩气入口，通过压缩氩气加压将液锂从浇铸管道7浇铸进入模具中。
浇铸管道7采用DN10不锈钢管一体成型制造，中间无接头，避免液锂泄漏；浇铸管道7外周套设加热保温层，用于对管道中的液锂进行加热保温。
炉体1采用优质不锈钢材质，经过合理设计，满足耐压以及密封需要。铸锭坩埚2采用316不锈钢材质，避免液锂污染。
炉体1布置为二段式结构，炉体1包括上炉体11和下炉体12，上炉体11与下炉体12可拆卸连接。上炉体11固定连接于手套箱顶部，拆卸方便，并设计吊环，满足设备热场调试安装需求；下炉体12安装于称重机构3上，可自动开启，通过下炉体12开启，满足设备清洗维护需求。
上炉体11与下炉体12之间设有密封垫圈13，上炉体11与下炉体12连接时通过密封垫圈13密封连接。
优选地，铸锭坩埚2内径D＝φ200mm，高度H＝405mm，容积约12.5L，最多可暂存液锂6.7kg，满足一次浇铸4个1kg锂锭的最大需求。
称重机构3包括称重框架31、称重环32、导向柱33、称重传感器34、限位块35。称重环32位于称重框架31上方，用于支撑炉体1；导向柱33、称重传感器34分别位于称重环32与称重框架31之间，导向柱33沿称重环32圆周均匀分布，导向柱33与称重框架31通过螺栓连接，导向柱33穿过称重环32周围均布的小孔，与称重环无接触，仅用于安装导向，将称重环32安装于称重框架31上；称重传感器34沿称重环32圆周均匀分布，称重传感器34与称重框架31通过螺栓连接，称重传感器34与称重环32无连接；限位块35位于称重环32与称重框架31之间，限位块35与称重框架31连接，限位块35与称重环32无连接，通过限位块35防止铸锭坩埚旋转。
优选地，3个称重传感器34和3个导向柱33圆周均布放置在称重框架31上，用于安装称重环32。
柔性顶升平台4包括：平台框架41、滚珠丝杠42、第一升降板43，平台框架41竖直稳固安装于地面上，滚珠丝杠42安装于平台框架41上，第一升降板43位于称重框架31下方、垂直于滚珠丝杠42、固定连接于滚珠丝杠42上，通过滚珠丝杠42带动第一升降板43实现第一升降板43升降。
坩埚升降机构5包括：升降机51、第二升降板52。第二升降板52位于铸锭坩埚2底部，升降机51位于柔性顶升平台4的第一升降板43下方，升降机51的不锈钢杆由下至上穿过第一升降板43、称重框架31、称重环32、炉体1，与第二升降板52固定连接，通过升降机51驱动不锈钢杆上下运动完成对铸锭坩埚2的升降。
升降机51的驱动装置采用伺服电机控制，速度稳定可调；升降机51配置伺服减速电机，进行下拉速度，位置的精确控制。
炉体1与第一升降板43之间设有金属波纹管8，金属波纹管8一端与炉体1底部通过焊接固定连接，另一端与第一升降板43通过焊接固定连接，通过金属波纹管8将炉体1与第一升降板43进行密封连接，对下拉直线运动过程中的各个部件进行密封。
本发明提供的一种液态金属锂定量浇铸装置功能主要分为以下几个阶段：
1、暂存保温时，炉体1的上炉体11与下炉体12密封连接，炉体1保持200℃以上温度，对液锂进行保温加热；
2、需要浇铸时，坩埚升降机构5控制铸锭坩埚2升降，使液锂浇铸管道7处于不同的液面高度，从而精确定量出料；
3、需要清洗维护时，下炉体12下降，便于铸锭坩埚2取出。
本发明提供的一种液态金属锂定量浇铸装置无需阀门及泵，整个高温液锂输送过程保持密封，具有控制精度高、可靠性高、避免污染等优点。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (10)
1.一种液态金属锂定量浇铸装置，其特征在于，所述装置包括：炉体(1)、铸锭坩埚(2)、称重机构(3)、柔性顶升平台(4)、坩埚升降机构(5)、进料管道(6)、浇铸管道(7)；炉体(1)内安装有铸锭坩埚(2)，用于暂存金属熔化罐输送的液锂；称重机构(3)安装于炉体(1)下方，用于称重炉体(1)；柔性顶升平台(4)的第一升降板安装于称重机构(3)下方，用于控制炉体(1)升降；坩埚升降机构(5)安装于铸锭坩埚(2)底部坩埚升降机构(5)与铸锭坩埚(2)连接，用于控制铸锭坩埚(2)升降；进料管道(6)出口置于炉体(1)开口上，进料管道(6)用于向铸锭坩埚(2)输送液锂；浇铸管道(7)有炉体(1)开口插入铸锭坩埚(2)内，浇铸管道(7)入口置于铸锭坩埚(2)内，炉体(1)上开设压缩氩气入口，通过压缩氩气加压将液锂从浇铸管道(7)浇铸进入模具中。
2.根据权利要求1所述的一种液态金属锂定量浇铸装置，其特征在于，所述炉体(1)为不锈钢材质，铸锭坩埚(2)为316不锈钢材质。
3.根据权利要求1所述的一种液态金属锂定量浇铸装置，其特征在于，所述炉体(1)包括上炉体(11)和下炉体(12)，上炉体(11)固定连接于手套箱顶部，下炉体(12)安装于称重机构(3)上，上炉体(11)与下炉体(12)可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的一种液态金属锂定量浇铸装置，其特征在于，所述上炉体(11)与下炉体(12)之间设有密封垫圈(13)，上炉体(11)与下炉体(12)连接时通过密封垫圈(13)密封连接。
5.根据权利要求1所述的一种液态金属锂定量浇铸装置，其特征在于，所述称重机构(3)包括称重框架(31)、称重环(32)、导向柱(33)、称重传感器(34)、限位块(35)；称重环(32)位于称重框架(31)上方，用于支撑炉体(1)；导向柱(33)、称重传感器(34)分别位于称重环(32)与称重框架(31)之间，导向柱(33)沿称重环(32)圆周均匀分布，导向柱(33)与称重框架(31)通过螺栓连接，导向柱(33)穿过称重环(32)圆周均布的小孔，与称重环(32)无接触，仅用于安装导向将称重环(32)安装于称重框架(31)上；称重传感器(34)沿称重环(32)圆周均匀分布，称重传感器(34)与称重框架(31)通过螺栓连接，称重传感器(34)与称重环(32)无连接；限位块(35)位于称重环(32)与称重框架(31)之间，限位块(35)与称重框架(31)连接，限位块(35)与称重环(32)无连接，通过限位块(35)防止铸锭坩埚(2)旋转。
6.根据权利要求1所述的一种液态金属锂定量浇铸装置，其特征在于，所述柔性顶升平台(4)包括：平台框架(41)、滚珠丝杠(42)、第一升降板(43)，平台框架(41)竖直稳固安装于地面上，滚珠丝杠(42)安装于平台框架(41)上，第一升降板(43)位于称重框架(31)下方、垂直于滚珠丝杠(42)、固定连接于滚珠丝杠(42)上，通过滚珠丝杠(42)带动第一升降板(43)实现第一升降板(43)升降。
7.根据权利要求1所述的一种液态金属锂定量浇铸装置，其特征在于，所述坩埚升降机构(5)包括：升降机(51)、第二升降板(52)；第二升降板(52)位于铸锭坩埚(2)底部，升降机(51)位于柔性顶升平台(4)的第一升降板(43)下方，升降机(51)的不锈钢杆由下至上穿过第一升降板(43)、称重框架(31)、称重环(32)、炉体(1)，与第二升降板(52)固定连接，通过升降机(51)驱动不锈钢杆上下运动完成对铸锭坩埚(2)的升降。
8.根据权利要求7所述的一种液态金属锂定量浇铸装置，其特征在于，所述装置还包括金属波纹管(8)，金属波纹管(8)一端与炉体(1)底部固定连接，另一端与第一升降板(43)固定连接，通过金属波纹管(8)将炉体(1)与第一升降板(43)进行密封连接。
9.根据权利要求8所述的一种液态金属锂定量浇铸装置，其特征在于，所述金属波纹管(8)与炉体(1)、第一升降板(43)分别通过焊接固定连接。
10.根据权利要求1所述的一种液态金属锂定量浇铸装置，其特征在于，所述浇铸管道(7)采用DN10不锈钢管一体成型制造，中间无接头，避免液锂泄漏；浇铸管道(7)外周套设加热保温层，用于对管道中的液锂进行加热保温。
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