CN213924966U - 一种高纯铝定向凝固短流程提纯设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高纯铝定向凝固短流程提纯设备，包括熔炼炉壳、提纯装置和、加热装置，提纯装置包括第一壳体、第一坩埚和搅拌装置，第一壳体的侧壁内设有冷却腔，冷却腔内设有流动的冷却水，第一坩埚的上方盖设有提纯盖；每个加热装置包括第二壳体、加热导热层和第二坩埚，第二壳体及第二坩埚正上方设置有加热炉盖，加热炉盖于第二坩埚内设有第二加热机构；还包括机架和设于机架上的传送机构，传送机构包括机械手，多个机械手配合将第一坩埚和第二坩埚同时抬起，然后绕熔炼炉壳的轴心转动，使第一坩埚能够顺时针或者逆时针放入至第二壳体内，同时使第二坩埚顺时针或者逆时针放入至第一壳体内，大大提高了提纯效率。

Description

一种高纯铝定向凝固短流程提纯设备

技术领域

本实用新型涉及纯铝提纯设备，特别涉及一种高纯铝定向凝固短流程提纯设备。

背景技术

利用偏析法对铝进行提纯净化是工业化应用的工艺方法，偏析法提纯技术目前主要有分布结晶法、区域熔炼法和定向凝固法。定向凝固法又可分为冷却管凝固法、底部冷却法、侧壁冷却法、上部提升凝固法、横向凝固法等；定向凝固法具有能耗低、设备和工艺相对简单和实收率较高的优点，适用于大批量生产4N 至6N 的高纯铝，是高纯铝提纯技术的主要研究发展方向。

经对现有技术检索发现，中国专利申请号：CN 201110224938.8 中记载了一种“定向凝固提纯高纯铝的方法及其熔炼炉”，该定向凝固高纯铝的方法按以第一步选料、第二步熔炼、第三步凝固提纯、第四步获得成品进行，该熔炼炉包括炉壳、加热装置、容器、搅拌装置和冷却装置；在炉壳内固定安装有容器，在炉壳与容器之间自上而下间隔固定安装有不少于一个的加热装置；在容器下方的炉底安装有冷却装置；在冷却装置与炉壳之间安装有炉底测温装置。该发明在使用过程中存在一些不足：1、由于所有操作在单一炉体内完成，其加热、冷却效率比较低，生产周期延长，造成产能较低；2、提纯后结晶锭为了满足纯度的要求，需从尾部去除厚度的15% ～ 70%，造成成品率不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高纯铝定向凝固短流程提纯设备，解决了单一炉体提纯效率低的问题，然后通过提纯装置和加热装置的反复多次提纯，从而满足纯度的要求。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种高纯铝定向凝固短流程提纯设备，包括熔炼炉壳，所述熔炼炉壳内设有两个提纯装置和两个加热装置，所述提纯装置和所述加热装置交替设置并均匀分布围设呈环形；

每个所述提纯装置由外而内依次包括第一壳体、第一坩埚和搅拌装置，所述第一壳体的内壁设有提纯导热层，所述第一壳体的侧壁内设有冷却腔，所述冷却腔内设有流动的冷却水，所述第一坩埚的上方盖设有提纯盖，所述提纯盖上于第一坩埚内设有第一加热机构，所述搅拌装置位于所述提纯盖的轴心处可进行水平转动；

每个所述加热装置由外而内依次包括第二壳体、加热导热层和第二坩埚，所述第二壳体及第二坩埚正上方设置有加热炉盖，所述加热炉盖于第二坩埚内设有第二加热机构；

还包括机架和设于机架上的传送机构，所述传送机构包括机械手，多个所述机械手配合将所述第一坩埚和所述第二坩埚同时抬起，然后绕熔炼炉壳的轴心转动，使所述第一坩埚能够顺时针或者逆时针放入至所述第二壳体内，同时使所述第二坩埚顺时针或者逆时针放入至所述第一壳体内。

作为优选，所述机架包括位于熔炼炉壳左右两侧的立柱和与所述立柱顶端固定连接的支撑板，所述传送机构包括设于支撑板上方的油缸，所述油缸的伸缩杆穿过所述支撑板与支撑板下方的旋转气缸固定连接，所述旋转气缸固定连接有环形定位件，所述机械手设有四个，每个所述机械手与所述环形定位件连接，并位于所述环形定位件的下方，所述旋转气缸工作，能够使所述环形定位件绕所述油缸的伸缩杆转动。

作为优选，还包括升降机构，所述升降机构包括位于所述熔炼炉壳后侧的能够前后移动的支撑柱，所述支撑柱上设有能够上下滑动的横梁，所述横梁远离支撑柱的一端设有呈放射状分布的连接件，所述连接件的底部设有挂钩，所述提纯盖和所述加热炉盖的上表面均设有拉环，所述挂钩对应钩挂在所述拉环上，所述支撑柱前后运动能够使所述连接件延伸至所述熔炼炉壳与支撑板之间，或者使所述连接件脱离所述熔炼炉壳。

作为优选，所述第一坩埚和所述第二坩埚的开口外侧均分别设有至少三个卡槽，每个所述机械手对应设有与卡槽数量相同的机械爪，所述机械爪能够对应伸入所述卡槽内，用于夹持所述第一坩埚或者第二坩埚。

作为优选，所述熔炼炉壳的外侧设有前后延伸的导轨，所述导轨内设有水平延伸的第一丝杆，所述支撑柱的底部插装在所述导轨内，并且与所述第一丝杆螺纹连接，所述导轨远离熔炼炉壳的一侧设有驱动电机，所述驱动电机与所述第一丝杆连接驱动所述第一丝杆转动，从而使所述支撑柱沿所述导轨前后运动。

作为优选，所述支撑柱朝向所述熔炼炉壳的一侧设有沿纵向延伸的滑槽，所述滑槽内设有第二丝杆，所述支撑柱的顶部设有与所述第二丝杆连接的电机，所述横梁插装在所述滑槽内，并且与所述第二丝杆螺纹连接。

作为优选，所述提纯盖于第一坩埚内设有第一温度检测装置，所述加热炉盖于所述第二坩埚内设有第二温度检测装置。

与现有技术相比，本实用新型的高纯铝定向凝固短流程提纯设备的优点在于，

1、本实用新型将提纯装置和加热装置设置成相互独立的两部分，使提纯过程能够精确控制固液界面保持稳定的温度梯度，有效降低固液界面前沿熔体中杂质的浓度，从而控制凝固过程，保持较高的提纯效率和提纯质量；加热过程利用提纯后铝固体的余热，配合高保温的加热装置，再次对提纯铝固态进行加热使其熔融，而提纯装置内可以继续提纯动作，从而提高提纯效率；

2、通过支撑柱向前运动使与横梁连接的挂钩能够位于熔炼炉的正上方，然后通过挂钩将提纯盖和加热炉盖同时提起，再通过支撑柱向后运动，使提纯盖和加热炉盖脱离熔炼炉壳，安全可靠；

3、当提纯装置的一次提纯完成，并且提纯盖和加热炉盖掀起后，通过人工将第一坩埚内的熔融铝液舀出，或者通过机器将第一坩埚内的熔融铝液倒出，然后通过机械手将两个第一坩埚和两个第二坩埚同时夹起，旋转气缸工作顺时针转动或者逆时针转动90度，再将两个第一坩埚和两个第二坩埚分别放入至加热装置和提纯装置中，再驱动横梁向前运动，将横梁上的提纯盖和加热炉盖，盖回至提纯装置和加热装置上，从而能够有效的节约坩埚转炉的时间，进而提高提纯效率。

附图说明

图1为本实施例中定向凝固短流程提纯设备的结构示意图一；

图2为本实施例中定向凝固短流程提纯设备的结构示意图二；

图3为本实施例中定向凝固短流程提纯设备的剖面示意图；

图4为本实施例中加热装置的剖视图；

图5为本实施例中第一坩埚的结构示意图。

图中，1、熔炼炉壳；2、提纯装置；21、第一壳体；211、冷却腔；22、第一坩埚；221、卡槽；23、搅拌装置；24、提纯盖；241、第一加热机构；242、拉环；3、加热装置；31、第二壳体；32、加热导热层；33、第二坩埚；34、加热炉盖；341、第二加热机构；4、机架；41、立柱；42、支撑板；5、传送机构；51、机械手；52、油缸；53、旋转气缸；54、环形定位件；6、升降机构；61、支撑柱；611、滑槽；62、横梁；63、连接件；631、挂钩；64、第二丝杆；71、导轨；72、第一丝杆；73、驱动电机。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

一种高纯铝定向凝固短流程提纯设备，结合图1-5所示，包括熔炼炉壳1，熔炼炉壳1内设有两个提纯装置2和两个加热装置3，提纯装置2和加热装置3交替设置并均匀分布围设呈环形。

每个提纯装置2由外而内依次包括第一壳体21、第一坩埚22和搅拌装置23，第一壳体21的内壁涂覆有提纯导热层，第一壳体21的侧壁内设有冷却腔211，冷却腔211内设有流动的冷却水，第一壳体21的底部设有出水口，冷却腔211通过该出水口与外部循环水池连通，第一坩埚22的上方盖设有提纯盖24，提纯盖24上于第一坩埚22内设有第一加热机构241，搅拌装置23位于提纯盖24的轴心处可进行水平转动。

每个加热装置3由外而内依次包括第二壳体31、加热导热层32和第二坩埚33，第二壳体31及第二坩埚33正上方设置有加热炉盖34，加热炉盖34于第二坩埚33内设有第二加热机构341。

提纯盖24于第一坩埚22内设有第一温度检测装置，加热炉盖34于第二坩埚33内设有第二温度检测装置，用于时刻检测第一坩埚22和第二坩埚33内的温度情况。

该高纯铝定向凝固短流程提纯设备还包括机架4和设于机架4上的传送机构5，传送机构5包括机械手51，多个机械手51配合将第一坩埚22和第二坩埚33同时抬起，然后绕熔炼炉壳1的轴心转动，使第一坩埚22能够顺时针或者逆时针放入至第二壳体31内，同时使第二坩埚33顺时针或者逆时针放入至第一壳体21内。

具体地，机架4包括位于熔炼炉壳1左右两侧的立柱41和与立柱41顶端固定连接的支撑板42，传送机构5包括设于支撑板42上方的油缸52，油缸52的伸缩杆穿过支撑板42与支撑板42下方的旋转气缸53固定连接，旋转气缸53固定连接有环形定位件54，机械手51设有四个，分别与提纯装置2和加热装置3一一对应，每个机械手51与环形定位件54连接，并位于环形定位件54的下方，旋转气缸53工作，能够使环形定位件54绕油缸52的伸缩杆转动。

还包括升降机构6，升降机构6包括位于熔炼炉壳1后侧的能够前后移动的支撑柱61，支撑柱61上设有能够上下滑动的横梁62，横梁62远离支撑柱61的一端设有呈放射状分布的连接件63，连接件63的底部设有挂钩631，提纯盖24和加热炉盖34的上表面均设有拉环242，挂钩631对应钩挂在拉环242上，支撑柱61前后运动能够使连接件63延伸至熔炼炉壳1与支撑板42之间，或者使连接件63脱离熔炼炉壳1，横梁62沿支撑柱61上下移动从而实现将提纯盖24和加热炉盖34同时提起或者同时放下。

第一坩埚22的顶部伸出第一壳体21，第二坩埚33的顶部伸出第二壳体31，并且第一坩埚22和第二坩埚33的大小和形状完全相同，第一坩埚22和第二坩埚33的开口外侧均分别设有至少三个卡槽221，每个机械手51对应设有与卡槽221数量相同的机械爪，机械爪能够对应伸入卡槽221内，用于夹持第一坩埚22或者第二坩埚33。

熔炼炉壳1的外侧设有前后延伸的导轨71，导轨71内设有水平延伸的第一丝杆72，支撑柱61的底部插装在导轨71内，并且与第一丝杆72螺纹连接，导轨71远离熔炼炉壳1的一侧设有驱动电机73，驱动电机73与第一丝杆72连接驱动第一丝杆72转动，从而使支撑柱61沿导轨71前后运动。

支撑柱61朝向熔炼炉壳1的一侧设有沿纵向延伸的滑槽611，滑槽611内设有第二丝杆64，支撑柱61的顶部设有与第二丝杆64连接的电机，横梁62插装在滑槽611内，并且与第二丝杆64螺纹连接。

与现有技术相比，本实用新型的高纯铝定向凝固短流程提纯设备的优点在于，提纯装置2和加热装置3设置成相互独立的两部分，使提纯过程能够精确控制固液界面保持稳定的温度梯度，有效降低固液界面前沿熔体中杂质的浓度，从而控制凝固过程，保持较高的提纯效率和提纯质量；加热过程利用提纯后铝固体的余热，配合高保温的加热装置3，再次对提纯铝固态进行加热使其熔融，而提纯装置2内可以继续提纯动作，从而提高提纯效率。

通过支撑柱61向前运动使与横梁62连接的挂钩631能够位于熔炼炉的正上方，然后通过挂钩631与拉环242钩挂住，横梁62向上运动将提纯盖24和加热炉盖34同时提起，再通过支撑柱61向后运动，使提纯盖24和加热炉盖34脱离熔炼炉壳1。

当提纯装置2的一次提纯完成，并且提纯盖24和加热炉盖34掀起后，通过人工将第一坩埚22内的熔融铝液舀出，或者通过机器将第一坩埚22内的熔融铝液倒出，然后通过机械手51将两个第一坩埚22和两个第二坩埚33同时夹起，旋转气缸53工作顺时针转动或者逆时针转动90度，再将两个第一坩埚22和两个第二坩埚33分别放入至加热装置3和提纯装置2中，再驱动横梁62向前运动，将横梁62上的提纯盖24和加热炉盖34，盖回至提纯装置2和加热装置3上，从而能够有效的节约坩埚转炉的时间，进而提高提纯效率。

尽管以上详细地描述了本实用新型的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高纯铝定向凝固短流程提纯设备，其特征在于：包括熔炼炉壳（1），所述熔炼炉壳（1）内设有两个提纯装置（2）和两个加热装置（3），所述提纯装置（2）和所述加热装置（3）交替设置并均匀分布围设呈环形；

每个所述提纯装置（2）由外而内依次包括第一壳体（21）、第一坩埚（22）和搅拌装置（23），所述第一壳体（21）的内壁设有提纯导热层，所述第一壳体（21）的侧壁内设有冷却腔（211），所述冷却腔（211）内设有流动的冷却水，所述第一坩埚（22）的上方盖设有提纯盖（24），所述提纯盖（24）上于第一坩埚（22）内设有第一加热机构（241），所述搅拌装置（23）位于所述提纯盖（24）的轴心处可进行水平转动；

每个所述加热装置（3）由外而内依次包括第二壳体（31）、加热导热层（32）和第二坩埚（33），所述第二壳体（31）及第二坩埚（33）正上方设置有加热炉盖（34），所述加热炉盖（34）于第二坩埚（33）内设有第二加热机构（341）；

还包括机架（4）和设于机架（4）上的传送机构（5），所述传送机构（5）包括机械手（51），多个所述机械手（51）配合将所述第一坩埚（22）和所述第二坩埚（33）同时抬起，然后绕熔炼炉壳（1）的轴心转动，使所述第一坩埚（22）能够顺时针或者逆时针放入至所述第二壳体（31）内，同时使所述第二坩埚（33）顺时针或者逆时针放入至所述第一壳体（21）内。

2.根据权利要求1所述的高纯铝定向凝固短流程提纯设备，其特征在于：所述机架（4）包括位于熔炼炉壳（1）左右两侧的立柱（41）和与所述立柱（41）顶端固定连接的支撑板（42），所述传送机构（5）包括设于支撑板（42）上方的油缸（52），所述油缸（52）的伸缩杆穿过所述支撑板（42）与支撑板（42）下方的旋转气缸（53）固定连接，所述旋转气缸（53）固定连接有环形定位件（54），所述机械手（51）设有四个，每个所述机械手（51）与所述环形定位件（54）连接，并位于所述环形定位件（54）的下方，所述旋转气缸（53）工作，能够使所述环形定位件（54）绕所述油缸（52）的伸缩杆转动。

3.根据权利要求2所述的高纯铝定向凝固短流程提纯设备，其特征在于：还包括升降机构（6），所述升降机构（6）包括位于所述熔炼炉壳（1）后侧的能够前后移动的支撑柱（61），所述支撑柱（61）上设有能够上下滑动的横梁（62），所述横梁（62）远离支撑柱（61）的一端设有呈放射状分布的连接件（63），所述连接件（63）的底部设有挂钩（631），所述提纯盖（24）和所述加热炉盖（34）的上表面均设有拉环（242），所述挂钩（631）对应钩挂在所述拉环（242）上，所述支撑柱（61）前后运动能够使所述连接件（63）延伸至所述熔炼炉壳（1）与支撑板（42）之间，或者使所述连接件（63）脱离所述熔炼炉壳（1）。

4.根据权利要求3所述的高纯铝定向凝固短流程提纯设备，其特征在于：所述第一坩埚（22）和所述第二坩埚（33）的开口外侧均分别设有至少三个卡槽（221），每个所述机械手（51）对应设有与卡槽（221）数量相同的机械爪，所述机械爪能够对应伸入所述卡槽（221）内，用于夹持所述第一坩埚（22）或者第二坩埚（33）。

5.根据权利要求3所述的高纯铝定向凝固短流程提纯设备，其特征在于：所述熔炼炉壳（1）的外侧设有前后延伸的导轨（71），所述导轨（71）内设有水平延伸的第一丝杆（72），所述支撑柱（61）的底部插装在所述导轨（71）内，并且与所述第一丝杆（72）螺纹连接，所述导轨（71）远离熔炼炉壳（1）的一侧设有驱动电机（73），所述驱动电机（73）与所述第一丝杆（72）连接驱动所述第一丝杆（72）转动，从而使所述支撑柱（61）沿所述导轨（71）前后运动。

6.根据权利要求5所述的高纯铝定向凝固短流程提纯设备，其特征在于：所述支撑柱（61）朝向所述熔炼炉壳（1）的一侧设有沿纵向延伸的滑槽（611），所述滑槽（611）内设有第二丝杆（64），所述支撑柱（61）的顶部设有与所述第二丝杆（64）连接的电机，所述横梁（62）插装在所述滑槽（611）内，并且与所述第二丝杆（64）螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的高纯铝定向凝固短流程提纯设备，其特征在于：所述提纯盖（24）于第一坩埚（22）内设有第一温度检测装置，所述加热炉盖（34）于所述第二坩埚（33）内设有第二温度检测装置。

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