CN214782068U - 一种温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备 - Google Patents

Abstract

一种温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，包括精熔炉体，所述精熔炉体外套设有加热层，所述加热层外套设有保温层；所述加热层由内至外包括内导热绝缘层、电加热管层、外导热绝缘层；所述精熔炉体顶部中心处设置有加料口，所述加料口与加料机配合使用，所述精熔炉体顶部左侧、右侧对称设置有精炼器，所述精熔炉体顶部还设置有调压口，所述调压口处安装有调压阀；所述精熔炉体固定安装在机架上并且底部设置有出料口，所述出料口处安装有出料阀。本实用新型所述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，结构设计合理，操作方便，实现温度与压力的可控，智能化程度高，可连接生产，生产效率更高，操作危险性小，经济性更高，更节能。

Description

一种温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备

技术领域

本实用新型涉及精熔设备技术领域，具体涉及一种温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备。

背景技术

纳米晶合金是指在非晶合金的基础上通过热处理获得的纳米晶结构的软磁合金，纳米晶合金具有更加优异的软磁性能，并且纳米晶合金材料的制造过程和使用过程都将是节能的，是新世纪重点发展的绿色节能产品。因此，纳米晶合金材料由于其独特的组织结构、高效的制备工艺、优异的材料性能和广阔的应用前景，一直受到材料科学工作者和产业界的特别关注。

纳米晶合金的生产过程包括：母合金的冶炼一中间包一喷嘴(喷射)一高速旋转的冷却辊一带辊分离一导引机构一自动同步卷绕。其中，精熔设备是纳米晶合金生产线上母合金的冶炼的核心设备，目前，现有技术中使用的石英熔融电炉普遍存在单位能耗高，电耗约占总成本60％，一级品率低(一般在30％左右)的问题。并且，目前国内使用的纳米晶合金精熔设备存在以下问题，精熔设备没有保温措施，精熔设备的壁面温度很高，生产过程比较危险，通过炉体金属外壁向外界释放的热量较大，能源浪费现象比较严重，难以实时检测精熔设备内的温度与压力，智能化程度低。因此，设计一种温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，降低电耗的同时，降低运行维护成本，增加生产过程的安全性和智能化控制，解决上述问题。

中国专利申请号为CN201620347007.5公开了一种铝合金熔炼精炼器，是克服现有的铝合金溶液精炼操作复杂、且精炼剂在铝合金溶液中分布不均的缺点，没有对精熔设备的智能化程度低、能源浪费严重、温度与压力不可控的问题进行改进。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，结构设计合理，操作方便，实现温度与压力的可控，智能化程度高，可连接生产，生产效率更高，操作危险性小，经济性更高，更节能，应用前景广泛。

技术方案：一种温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，包括精熔炉体，所述精熔炉体外套设有加热层，所述加热层外套设有保温层；所述加热层由内至外包括内导热绝缘层、电加热管层、外导热绝缘层；所述精熔炉体顶部中心处设置有加料口，所述加料口与加料机配合使用，所述精熔炉体顶部左侧、右侧对称设置有精炼器，所述精熔炉体顶部还设置有调压口，所述调压口处安装有调压阀；所述精熔炉体固定安装在机架上并且底部设置有出料口，所述出料口处安装有出料阀；所述精熔炉体内部分别设置有温度调节机构、炉压调节机构。

本实用新型所述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，结构设计合理，采用电加热管作为加热层并且布置为四周环绕式，温度控制更好，可连接生产，生产效率更高，操作危险性小，经济性更高，更节能；精熔设备向外界释放的热量较大，能源浪费现象比较严重，通过保温层进行保温，减少能源浪费；精熔炉体顶部左侧、右侧对称设置有精炼器，方便向精熔炉体内充入氮气同时加入精炼剂，操作简单、分布均匀。工作时，通过加料机从加料口向精熔炉体内加入纳米晶合金物料，精熔完成后，打开出料口出料阀，从出料口出料。

所述精熔炉体内设置有温度调节机构，可以对精熔炉体内的温度、压力进行实时监测，方便操作人员实时了解精熔设备的运行情况并且及时进行调整。

进一步的，上述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，所述保温层由内至外依次包括高温保温层、中温保温层、低温保温层。

采用三层的保温层结构，分为低温保温层、中温保温层、高温保温层三个区域，提高了保温效果，更加节能，并且使得外壁面温度不超过70℃，达到了操作的安全温度。

进一步的，上述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，所述精炼器包括用于盛放精炼剂的上大下小的锥形的内胆和位于所述内胆外部包围所述内胆的精炼器外壳，所述内胆与所述精炼器外壳之间形成腔体，所述精炼器外壳上设置有顶盖，所述顶盖盖住所述入料口内胆顶部的开口和腔体的开口并且与所述精炼器外壳可拆卸地固定在一起；所述顶盖上设有入料口及盖住所述入料口的入料盖，所述内胆壁面设置有透孔，所述内胆的下部尖端设置开口，所述精炼器外壳的下部尖端也设置开口，内胆与精炼器外壳的开口在上下方向上相对形成精炼剂出料口。

所述顶盖盖住内胆的顶部的开口和腔体的开口并且与精炼器外壳可拆卸地固定在一起，顶盖上设有入料口及盖住入料口的入料盖。通常情况下，精炼剂通过入料口送入内胆，然后盖上入料盖。在一些特殊情况下，例如精炼剂结成块，可打开顶盖，对精炼剂进行疏散或者将精炼剂取出。

进一步的，上述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，所述精炼器还包括与内胆内部空间的顶部相通的第一氮气管、与所述腔体相通的第二氮气管、与所述精炼剂出料口相通的精炼剂出料管和与所述精炼剂出料管相通的第三氮气管；所述第三氮气管伸入精熔炉体内。

本实用新型所述精炼器，可以实现将氮气和精炼剂同时充入精熔设备内，并且第二氮气管向腔体内充氮气，可将内胆内的精炼剂吹散成雾状，最终使得精炼剂以均匀的雾状进入精熔设备内，从而使得精炼剂可以均匀地与精熔设备内母合金溶液混合。

进一步的，上述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，所述精炼剂出料管上设有精炼剂出料阀，所述第三氮气管与所述精炼剂出料管连接的位置处于所述精炼剂出料阀的下游；所述第一氮气管上设有第一气阀，所述第二氮气管上设有第二气阀，第三氮气管上设有第三气阀，所述第三气阀位于所述第三氮气管与所述精炼剂出料管连接的位置的上游。

通过第一气阀、第二气阀和第三气阀来分别调节第一氮气管、第二氮气管和第三氮气管的气压，使得第三氮气管的气压大于第一氮气管的气压，第一氮气管的气压大于第二氮气管的气压。第二氮气管的氮气仅用于将精炼剂吹散成雾状，因此其需要的压力最小。第一氮气管的氮气需要克服第二氮气管在内胆产生的压力，将精炼剂向精炼剂出料口输送，因此需要比第二氮气管更大的气压。第三氮气管的氮气需要使精炼剂出料管内的精炼剂和氮气转向，并且需要克服精熔设备内压力，因此需要比第一氮气管更大的气压。

进一步的，上述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，所述温度调节机构包括温度传感器、数字信号处理模块、模/数转换器、数据打包模块、三线制模块，所述温度传感器有若干个并且安装在精熔炉体内壁，所述温度传感器与数字信号处理模块电性连接，所述数字信号处理模块、模/数转换器、数据打包模块、三线制模块依次连接；所述温度传感器输出模拟信号至数字信号处理模块，经模/数转换器转换输出数字信号，再由数据打包模块与每帧数字信号同步，再通过三线制模块通过三线制LVDS将信号传入工控机进行实时显示与储存；所述工控机与电加热管层的电加热管电性连接并且控制电加热管。

所述温度调节机构中温度传感器设置于精熔炉体内，用于检测精熔炉体内的温度信息，温度信息经数字信号处理模块、模/数转换器、数据打包模块、三线制模块处理后传输至在工控机进行实时显示与储存，可以使操作人员实时了解精熔炉体的运行情况，然后人工或者工控机根据设定对电加热管进行控制调节，实现能源最优化，提高了精熔设备的经济性、安全性。

进一步的，上述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，所述炉压调节机构包括取压管、压力传感器、电动执行器，所述取压管的一端设置在精熔炉体内，所述取压管的另一端与压力传感器连接，所述压力传感器与数字信号处理模块电性连接；所述工控机与电动执行器电性连接，所述电动执行器与调压阀电性连接。

所述取压管的一端设置在精熔炉体内，用以获取精熔炉体内的压力值，另一端与其对应连接的压力传感器相连，通过压力传感器采集的压力信息经数字信号处理模块、模/数转换器、数据打包模块、三线制模块处理后传输至在工控机进行实时显示与储存，可以使操作人员实时了解精熔炉体的运行情况，然后人工或者工控机根据设定对调压阀进行控制调节，通过调压阀的开度可以改变精熔炉体内的压力。

本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型所述温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，结构设计合理，采用电加热管作为加热层并且布置为四周环绕式，温度控制更好，可连接生产，生产效率更高，操作危险性小，经济性更高，更节能；

（2）本实用新型所述温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，温度传感器设置于精熔炉体内，用于检测精熔炉体内的温度信息，所述取压管的一端设置在精熔炉体内，用以获取精熔炉体内的压力值，另一端与其对应连接的压力传感器相连，压力传感器采集的压力信息，温度信息、压力信息经数字信号处理模块、模/数转换器、数据打包模块、三线制模块处理后传输至在工控机进行实时显示与储存，可以使操作人员实时了解精熔炉体的运行情况，然后人工或者工控机根据设定对电加热管、调压阀进行控制调节，实现能源最优化，提高了精熔设备的经济性、安全性；

（3）本实用新型所述温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，采用三层的保温层结构，分为低温保温层、中温保温层、高温保温层三个区域，提高了保温效果，更加节能，并且使得外壁面温度不超过70℃，达到了操作的安全温度，减少能源浪费；

（4）本实用新型所述温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，可以实现将氮气和精炼剂同时充入精熔设备内，并且第二氮气管向腔体内充氮气，可将内胆内的精炼剂吹散成雾状，最终使得精炼剂以均匀的雾状进入精熔设备内，从而使得精炼剂可以均匀地与精熔设备内母合金溶液混合。

附图说明

图1为本实用新型本实用新型所述温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备的正视剖面示意图；

图2为本实用新型所述温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备的精炼器结构示意图；

图3为本实用新型所述应用于非晶纳米晶超薄带材的构架图；

图中：精熔炉体1、加料口11、调压口12、调压阀121、出料口13、出料阀14、温度调节机构15、温度传感器151、数字信号处理模块152、模/数转换器153、数据打包模块154、三线制模块155、炉压调节机构16、取压管161、压力传感器162、电动执行器163、加热层2、内导热绝缘层21、电加热管层22、电加热管221、外导热绝缘层23、保温层3、高温保温层31、中温保温层32、低温保温层33、加料机4、精炼器5、内胆51、精炼器外壳52、顶盖53、入料口531、入料盖532、精炼剂出料口54、第一氮气管541、第一气阀542、第二氮气管55、第二气阀551、精炼剂出料管56、精炼剂出料阀561、第三氮气管57、第三气阀571、机架6、工控机7。

具体实施方式

下面结合附图1~3和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

如图1所示的上述结构的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，包括精熔炉体1，所述精熔炉体1外套设有加热层2，所述加热层2外套设有保温层3；所述加热层2由内至外包括内导热绝缘层21、电加热管层22、外导热绝缘层23；所述精熔炉体1顶部中心处设置有加料口11，所述加料口11与加料机4配合使用，所述精熔炉体1顶部左侧、右侧对称设置有精炼器5，所述精熔炉体1顶部还设置有调压口12，所述调压口12处安装有调压阀121；所述精熔炉体1固定安装在机架6上并且底部设置有出料口13，所述出料口13处安装有出料阀14；所述精熔炉体1内部分别设置有温度调节机构15、炉压调节机构16。

进一步的，所述保温层3由内至外依次包括高温保温层31、中温保温层32、低温保温层33。

进一步的，如图2所示，所述精炼器5包括用于盛放精炼剂的上大下小的锥形的内胆51和位于所述内胆51外部包围所述内胆的精炼器外壳52，所述内胆51与所述精炼器外壳52之间形成腔体，所述精炼器外壳52上设置有顶盖53，所述顶盖53盖住所述入料口内胆51顶部的开口和腔体的开口并且与所述精炼器外壳52可拆卸地固定在一起；所述顶盖53上设有入料口531及盖住所述入料口531的入料盖532，所述内胆51壁面设置有透孔，所述内胆51的下部尖端设置开口，所述精炼器外壳52的下部尖端也设置开口，内胆51与精炼器外壳52的开口在上下方向上相对形成精炼剂出料口54。

进一步的，所述精炼器5还包括与内胆51内部空间的顶部相通的第一氮气管541、与所述腔体相通的第二氮气管55、与所述精炼剂出料口54相通的精炼剂出料管56和与所述精炼剂出料管56相通的第三氮气管57；所述第三氮气管57伸入精熔炉体1内。

进一步的，所述精炼剂出料管56上设有精炼剂出料阀561，所述第三氮气管57与所述精炼剂出料管56连接的位置处于所述精炼剂出料阀561的下游；所述第一氮气管541上设有第一气阀542，所述第二氮气管55上设有第二气阀551，第三氮气管57上设有第三气阀571，所述第三气阀571位于所述第三氮气管57与所述精炼剂出料管56连接的位置的上游。

进一步的，如图1、3所示，所述温度调节机构15包括温度传感器151、数字信号处理模块152、模/数转换器153、数据打包模块154、三线制模块155，所述温度传感器151有若干个并且安装在精熔炉体1内壁，所述温度传感器151与数字信号处理模块152电性连接，所述数字信号处理模块152、模/数转换器153、数据打包模块154、三线制模块155依次连接；所述温度传感器151输出模拟信号至数字信号处理模块152，经模/数转换器153转换输出数字信号，再由数据打包模块154与每帧数字信号同步，再通过三线制模块155通过三线制LVDS将信号传入工控机7进行实时显示与储存；所述工控机7与电加热管层22的电加热管221电性连接并且控制电加热管221。

进一步的，所述炉压调节机构16包括取压管161、压力传感器162、电动执行器163，所述取压管161的一端设置在精熔炉体1内，所述取压管161的另一端与压力传感器162连接，所述压力传感器162与数字信号处理模块152电性连接；所述工控机7与电动执行器163电性连接，所述电动执行器163与调压阀121电性连接。

实施例

基于以上的结构基础，如图1~3所示。

本实用新型所述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，结构设计合理，采用电加热管221作为加热层2并且布置为四周环绕式，温度控制更好，可连接生产，生产效率更高，操作危险性小，经济性更高，更节能；精熔设备向外界释放的热量较大，能源浪费现象比较严重，通过保温层3进行保温，减少能源浪费；精熔炉体1顶部左侧、右侧对称设置有精炼器5，方便向精熔炉体1内充入氮气同时加入精炼剂，操作简单、分布均匀。工作时，通过加料机4从加料口11向精熔炉体1内加入纳米晶合金物料，精熔完成后，打开出料口13出料阀14，从出料口13出料。

进一步的，采用三层的保温层3结构，分为低温保温层33、中温保温层32、高温保温层31三个区域，提高了保温效果，更加节能，并且使得外壁面温度不超过70℃，达到了操作的安全温度。

进一步的，所述精炼器5结构设计合理，所述顶盖53盖住内胆51的顶部的开口和腔体的开口并且与精炼器外壳52可拆卸地固定在一起，顶盖53上设有入料口531及盖住入料口531的入料盖532。通常情况下，精炼剂通过入料口531送入内胆51，然后盖上入料盖532。在一些特殊情况下，例如精炼剂结成块，可打开顶盖53，对精炼剂进行疏散或者将精炼剂取出。

进一步的，本实用新型所述精炼器5，可以实现将氮气和精炼剂同时充入精熔设备内，并且第二氮气管55向腔体内充氮气，可将内胆内的精炼剂吹散成雾状，最终使得精炼剂以均匀的雾状进入精熔设备内，从而使得精炼剂可以均匀地与精熔设备内母合金溶液混合。

其中，通过第一气阀542、第二气阀551和第三气阀571来分别调节第一氮气管541、第二氮气管55和第三氮气管57的气压，使得第三氮气管57的气压大于第一氮气管541的气压，第一氮气管541的气压大于第二氮气管55的气压。第二氮气管的55氮气仅用于将精炼剂吹散成雾状，因此其需要的压力最小。第一氮气管541的氮气需要克服第二氮气管55在内胆产生的压力，将精炼剂向精炼剂出料口56输送，因此需要比第二氮气管55更大的气压。第三氮气管57的氮气需要使精炼剂出料管56内的精炼剂和氮气转向，并且需要克服精熔设备内压力，因此需要比第一氮气管541更大的气压。

进一步的，所述温度调节机构15中温度传感器151设置于精熔炉体1内，用于检测精熔炉体1内的温度信息，温度信息经数字信号处理模块152、模/数转换器153、数据打包模块154、三线制模块155处理后传输至在工控机7进行实时显示与储存，可以使操作人员实时了解精熔炉体1的运行情况，然后人工或者工控机7根据设定对电加热管221进行控制调节，实现能源最优化，提高了精熔设备的经济性、安全性。

进一步的，所述取压管161的一端设置在精熔炉体内，用以获取精熔炉体1内的压力值，另一端与其对应连接的压力传感器162相连，通过压力传感器162采集的压力信息经数字信号处理模块152、模/数转换器153、数据打包模块154、三线制模块155处理后传输至在工控机7进行实时显示与储存，可以使操作人员实时了解精熔炉体的运行情况，然后人工或者工控机7根据设定对调压阀121进行控制调节，通过调压阀121的开度可以改变精熔炉体内的压力。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (7)

1.一种温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，其特征在于，包括精熔炉体（1），所述精熔炉体（1）外套设有加热层（2），所述加热层（2）外套设有保温层（3）；所述加热层（2）由内至外包括内导热绝缘层（21）、电加热管层（22）、外导热绝缘层（23）；所述精熔炉体（1）顶部中心处设置有加料口（11），所述加料口（11）与加料机（4）配合使用，所述精熔炉体（1）顶部左侧、右侧对称设置有精炼器（5），所述精熔炉体（1）顶部还设置有调压口（12），所述调压口（12）处安装有调压阀（121）；所述精熔炉体（1）固定安装在机架（6）上并且底部设置有出料口（13），所述出料口（13）处安装有出料阀（14）；所述精熔炉体（1）内部分别设置有温度调节机构（15）、炉压调节机构（16）。

2.根据权利要求1所述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，其特征在于，所述保温层（3）由内至外依次包括高温保温层（31）、中温保温层（32）、低温保温层（33）。

3.根据权利要求1所述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，其特征在于，所述精炼器（5）包括用于盛放精炼剂的上大下小的锥形的内胆（51）和位于所述内胆（51）外部包围所述内胆的精炼器外壳（52），所述内胆（51）与所述精炼器外壳（52）之间形成腔体，所述精炼器外壳（52）上设置有顶盖（53），所述顶盖（53）盖住所述内胆（51）顶部的开口和腔体的开口并且与所述精炼器外壳（52）可拆卸地固定在一起；所述顶盖（53）上设有入料口（531）及盖住所述入料口（531）的入料盖（532），所述内胆（51）壁面设置有透孔，所述内胆（51）的下部尖端设置开口，所述精炼器外壳（52）的下部尖端也设置开口，内胆（51）与精炼器外壳（52）的开口在上下方向上相对形成精炼剂出料口（54）。

4.根据权利要求3所述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，其特征在于，所述精炼器（5）还包括与内胆（51）内部空间的顶部相通的第一氮气管（541）、与所述腔体相通的第二氮气管（55）、与所述精炼剂出料口（54）相通的精炼剂出料管（56）和与所述精炼剂出料管（56）相通的第三氮气管（57）；所述第三氮气管（57）伸入精熔炉体（1）内。

5.根据权利要求4所述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，其特征在于，所述精炼剂出料管（56）上设有精炼剂出料阀（561），所述第三氮气管（57）与所述精炼剂出料管（56）连接的位置处于所述精炼剂出料阀（561）的下游；所述第一氮气管（541）上设有第一气阀（542），所述第二氮气管（55）上设有第二气阀（551），第三氮气管（57）上设有第三气阀（571），所述第三气阀（571）位于所述第三氮气管（57）与所述精炼剂出料管（56）连接的位置的上游。

6.根据权利要求1所述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，其特征在于，所述温度调节机构（15）包括温度传感器（151）、数字信号处理模块（152）、模/数转换器（153）、数据打包模块（154）、三线制模块（155），所述温度传感器（151）有若干个并且安装在精熔炉体（1）内壁，所述温度传感器（151）与数字信号处理模块（152）电性连接，所述数字信号处理模块（152）、模/数转换器（153）、数据打包模块（154）、三线制模块（155）依次连接；所述温度传感器（151）输出模拟信号至数字信号处理模块（152），经模/数转换器（153）转换输出数字信号，再由数据打包模块（154）与每帧数字信号同步，再通过三线制模块（155）通过三线制LVDS将信号传入工控机（7）进行实时显示与储存；所述工控机（7）与电加热管层（22）的电加热管（221）电性连接并且控制电加热管（221）。

7.根据权利要求6所述的温度与压力可控的智能纳米晶合金精熔设备，其特征在于，所述炉压调节机构（16）包括取压管（161）、压力传感器（162）、电动执行器（163），所述取压管（161）的一端设置在精熔炉体（1）内，所述取压管（161）的另一端与压力传感器（162）连接，所述压力传感器（162）与数字信号处理模块（152）电性连接；所述工控机（7）与电动执行器（163）电性连接，所述电动执行器（163）与调压阀（121）电性连接。

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