CN212133335U

CN212133335U - 一种半固态金属熔炼搅拌装置

Info

Publication number: CN212133335U
Application number: CN201921809296.6U
Authority: CN
Inventors: 赵伟时; 吴学庆; 陈国兴
Original assignee: Guizhou Metallurgy Science Research Department; Guiyang Baiyun Alloy Casting Plant
Current assignee: Guizhou Metallurgy Science Research Department; Guiyang Baiyun Alloy Casting Plant
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2029-10-25

Abstract

本实用新型公开了一种半固态金属熔炼搅拌装置，包括机架，机架上设置有浇包固定装置和驱动装置，驱动装置用于带动浇包固定装置转动；浇包固定装置上设置有浇包，所述浇包内部沿纵向设置有挡板。通过本实用新型，无须搅拌桨，结构紧凑，可以用较少投入实现半固态金属加工，使产品力学性能大幅度提高，工件质量优良。

Description

一种半固态金属熔炼搅拌装置

技术领域

本实用新型涉及冶金技术领域，特别涉及一种半固态金属熔炼搅拌装置。

背景技术

金属半固态加工工艺既非完全液态、又非完全固态的金属浆料加工成形的方法，是在金属凝固过程中，进行剧烈搅拌或处理，抑制凝固过程中形成的树枝晶生长或破碎所生成的树枝晶,形成具有等轴、均匀、细小的初生相，这种均匀分布于液相中的悬浮半固态浆料,在外力作用下,当固相率达到60％时仍具有较好的流动性。然后直接进行流变铸造，或制备成具有非枝晶组织的坯锭，再进行分割，二次重熔和触变成形，得到各项性能优良的金属材料。半固态浆料制备方法很多，分为搅拌法，非搅拌法和固相法，其中最常用的是搅拌法，搅拌法又分为机械搅拌、电磁搅拌、超声波搅拌、自重力搅拌和复合搅拌等。

1.机械搅拌法、

机械搅拌法是利用搅拌产生的剪切力，使初生树枝状晶粒破碎，具有一种半固态金属熔炼搅拌装置简单、造价低、操作方便,能获得很高的剪切速率,易形成细小的球形微观组织的特点。

2.电磁搅拌法、

电磁搅拌是利用旋转电磁场在金属液中产生感应电流，金属液在洛伦兹力的作用下产生运动，从而达到对金属液搅拌的目的[该方法利用电磁感应的电磁力来搅拌正在冷却的半固态金属，属于非接触式搅拌，其搅拌过程易于控制，产量大，因此在工业生产中得到了广泛的应用。但交变电流的集肤效应使得电磁力从铸棒四周到中心逐渐减弱，所以电磁搅拌不能生产大直径的铸棒。

3.超声波搅拌法

超声波搅拌是在液态金属中施加高能声波产生的气蚀效应和声流效应，产生的压力波和冲击波对枝晶进行破碎，使得晶粒细化并抑制晶粒长大。

4.自重力搅拌法

自重力法是利用液态金属在略高于熔点的时候，通过斜槽、蛇形槽或阶梯槽等，在金属液通过槽管降温结晶后，利用金属流体的冲击和晶粒相互摩擦，使得晶粒细化的方法。改法设备简单易行，但难以避免表面形成氧化物，影响成品性能。

5.复合搅拌法

复合搅拌时将以上方法组合而成的方法。如电磁机械搅拌法电磁机械复合搅拌技术,在搅拌室内特制搅拌器由电机控制沿垂直方向上下移动,可以使整个搅拌室的半固态浆料进行大范围流动，能够避免合金成分在搅拌时发生偏析，确保初生固相颗粒均匀分布。

通常半固态铸造中(如铝、镁合金材料)，相对温度较低，浇铸时固相率在10％～30％之间有较好流动性，而金属半固态金属加工，大于10％的固相率，金属液的粘度就较大，同时，金属半固态浇铸温度在1200～1300℃之间，若采用搅拌桨的机械搅拌，对于搅拌桨的材料提出了较高要求，使用耐高温不锈钢，可能带入有害元素，采用耐火材料，难以承受高温下的扭矩。而采用磁力搅拌，设备投资较大，也不能生产大直径的铸棒。因此，对于规模较小的企业，开展半固态金属工艺的生产有较高门槛。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种半固态金属熔炼搅拌装置，满足金属在半固态温度下，实现剪切混合，同时满足规模化生产的需求。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的一种半固态金属熔炼搅拌装置，包括机架，所述机架上设置有浇包固定装置和驱动装置，所述驱动装置用于带动浇包固定装置转动；

所述浇包固定装置上设置有浇包，所述浇包内部沿纵向设置有挡板。

特别地，所述浇包为层状结构，从外到内依次为外壳层、保温层和浇注料层。

特别地，所述驱动装置包括励磁调速电机和轴承箱，所述励磁调速电机通过皮带轮带动轴承箱内的转轴转动，所述转轴与浇包固定装置相连接；

特别地，所述浇包长径比为1.2～1.5:1。

特别地，所述挡板的宽度为浇包直径的10％～15％。

特别地，所述挡板与浇注料层制成一体。

本实用新型的有益效果是：通过本实用新型，无须搅拌桨，结构简单，可以用较少投入实现半固态金属加工，优点主要体现在：

(1)通过本实用新型，能够实现浇包旋转，包壁挡板带动熔液正反旋转，液体之间、液体与挡板间产生剪切作用，将熔液凝固时产生的枝晶破碎，晶粒细化、组织分布均匀，得到的产品体积收缩减少、热裂倾向下降，基体上消除了缩松倾向，力学性能大幅度提高，工件质量优良；

(2)由于凝固收缩小，故成型体尺寸精度高，加工余量小；

(3)较低温度的半固态浆料，在成形时的剪切应力比传统的枝晶浆料小三个数量级，故充型平稳、热负荷小，热疲劳强度下降，使模具寿命延长。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1的俯视图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

如图所示，本实用新型包括机架1，机架上装有励磁调速电机2，励磁调速电机2通过皮带轮3带动轴承箱内转轴4转动，转轴4再带动浇包固定槽5转动，浇包由外壳6，保温层7和浇注料层8组成，本实施例中，浇包长径比为1.2～1.5:1，在浇注料层成型时，采用高强度浇注料，作为进一步的改进，在浇包内部沿纵向设置有挡板，挡板宽度为包径的10～15％，当然，也可以在浇注料层时，同步用浇注料浇注挡板10成型。

本实用新型的工作过程如下：将熔炼好的熔液9倒入浇包进行球化孕育等工序后，将铁水浇包置入浇包固定槽中，启动调速励磁电机2，调节浇包转速30～60转/分钟，持续10～15秒后，挡板带动铁液旋转，再同样反转，挡板与熔液之间产生剪切力，如此反复，当温度降温至出现固相时，挡板与熔液运动之间产生的剪切力以及熔液之间剪切力将析出的枝晶破碎，得到半固态浇注液，便于进行下一步浇注工作。

半固态搅拌应该是在半固态的温度条件下进行搅拌，或通过控制凝固条件,抑制树枝晶生长或破碎所生成的树枝晶,形成具有等轴、均匀、细小的初生相,均匀分布于液相中的悬浮半固态浆料,这种浆料在外力作用下,当固相率达到60％时仍具有较好的流动性。利用压铸、挤压、模锻等常规工艺进行加工成形,也可以用其他特殊的成形方法加工零件。这种既非完全液态、又非完全固态的金属浆料加工成形的方法,就称为半固态金属加工技术。本实用新型可用于半固态铸铁熔炼搅拌，也可以用于其他一些合金金属的冶炼过程中，比如铝、镁、锌等合金熔炼过程中，为了保证合金能够充分溶解以及半固态熔炼，故需要对合金熔液执行搅拌工艺，本实用新型正好适用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种半固态金属熔炼搅拌装置，其特征在于：包括机架，所述机架上设置有浇包固定装置和驱动装置，所述驱动装置用于带动浇包固定装置转动；

所述浇包固定装置上设置有浇包，所述浇包内部沿纵向设置有挡板;

所述挡板的长度为与浇包的内部筒体同高，宽度为浇包直径的10%~15%。

2.根据权利要求1所述的一种半固态金属熔炼搅拌装置，其特征在于：所述浇包为层状结构，从外到内依次为外壳层、保温层和浇注料层。

3.根据权利要求1或2所述的一种半固态金属熔炼搅拌装置，其特征在于：所述驱动装置包括励磁调速电机和轴承箱，所述励磁调速电机通过皮带轮带动轴承箱内的转轴转动，所述转轴与浇包固定装置相连接。

4.根据权利要求1所述的一种半固态金属熔炼搅拌装置，其特征在于：所述浇包长径比为1.2~1.5:1。

5.根据权利要求2所述的一种半固态金属熔炼搅拌装置，其特征在于：所述挡板与浇注料层制成一体。