CN2371194Y - 旋转磁场净化金属液装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型由旋转磁场发生器(4)、不导电圆柱体物块(1)以及其中呈同心圆排布的金属液流通管道(2)、进液槽(6)和出液槽(7)组成。该装置具有净化效率高、能连续操作、能有效除去那些比重与金属液接近的非金属夹杂物。金属液流通管道(2)截面形状可以为圆形、三角形、梯形和矩形中的一种。在圆柱体物块(1)的径向上,每层管道(2)之间的距离可以尽量小;在圆周上,管道(2)相互之间的距离尽量与旋转磁场发生器的极矩接近或与其呈整数分之一。当金属液流通管道(2)中的夹杂物聚集到一定程度,更换金属液流通管道(2)或圆柱体物块(1),则净化又可连续进行。

Description

专利 旋转磁场净化金属液装置

本发明涉及一种，新的净化金属液的装置，其特点是结构简单，除杂效率大大提高，能连续操作，易于在工业上实现等。它适合于各种金属液特别是铝、镁、钢及其合金(包括金属基复合材料回收物)的净化。

已有的旋转磁场净化金属液的装置是使用一个极大的旋转磁场装置，以熔池的整个金属液作为转子。操作时，金属液在旋转磁场的作用下产生旋转运动，由于非金属夹杂物与金属液存在密度差异，则比重比金属液小的夹杂物向熔池的中心迁移，相互碰撞加剧长大而上浮来除去；密度比金属液大的夹杂物则向熔池壁迁移，最终附着在壁上而与金属液分离。该方法的不足之处是：1.对那些密度与金属液差别不大的夹杂物效果不大；2.对高温金属液，旋转速度不能太快，否则熔池壁耐火材料受金属液冲刷，消耗量大，甚至引入耐材夹杂；3.不能连续操作；4.投资，运行费用高；5.对液态夹杂无能为力。因而，该种方法在实际中应用并不广泛。

本发明的目的是提供一种新的结构，利用另一种原理，既能除去比重与金属液有很大差异的夹杂物，又能除去那些密度与金属液接近的夹杂物，还能去除液态夹杂。并且，对于那些粒径细小、用其它方法难以除去的夹杂物(＜40μm)，本方案也能获得高的去除效率。同时，该方案能实现连续操作，设备体积大大减小。与泡沫陶瓷过滤器相比，它的优点是能在获得高的夹杂物去除效率的同时，不减小金属液的压头损失，又能去除泡沫陶瓷过滤器无法除去的液态夹杂物。

本发明是以如下方式实现的：使用一个圆柱形陶瓷块或者用耐火材料块，在该物块中呈辐射状开有许多管道，管道的形状可采用圆形、矩形、三角形、梯形这几种形状中的任一种，或者这些形状的变形。管道在圆柱体截面上呈同心园排布。在圆柱体物块的径向上，管道之间的间隙可尽量小，但不能连通；在圆周上，管道之间的距离则应尽量与旋转磁场的极矩接近，或等于极矩的整数分之一，但不小于极矩值的十分之一。圆柱体物块的直径可根据实际情况采用50-1000mm，相应的旋转磁场定子套于该物块上。金属液流通管道的横截面积约为圆柱体物块的五分之一到二十分之一。操作时，圆柱体物块与两个熔池相通，分别为进液熔池和出液熔池。两熔池的金属液深度应保证至少充满圆柱体物块中最大圆周上的两根相邻管道。本发明的原理是这样的：当圆柱体物块的管道中充满金属液(在同一个园周上至少有两根管中充满金属液)时，旋转磁场将在管道中的金属液中感生出电流，该电流在磁场的作用下，将使电流的载体——金属液受到力的作用，该力在圆周上呈切向指向，均匀分布于金属液中，称为电磁体积力。金属液在该力的作用下被压向管壁，金属液中的非金属夹杂物由于不导电，因而不受电磁力的作用，但它将受到周围金属液的挤压，而向逆于电磁力的方向而迁移，最终附着在管壁上而除去。金属液从圆柱体物块的一端流向另一端(即从一个熔池经圆柱体物块流向另一个熔池)，则净化将连续进行。当管道中的夹杂物数量聚集到一定程度时(金属液流速减少70％以上)，更换圆柱体物块，则净化就能重新进行。

以下将结合附图对发明作进一步的详细描述：

图1为本发明的具体结构的横截面图。

图2为本发明装置的具体结构的纵截面图。

图3为采用的各种管的形状图。

参照图1、图2，连在进液槽[6]和出液槽[7]之间的圆柱体物块[1]的横截面上开有多个呈同心圆分布的小管道[2]中充满金属液，并在两个熔池[6]、[7]中靠金属液的导电性组成导电回路，圆柱体物块[1]的外围套上旋转磁场发生器[4]，该发生器[4]中的线圈[5]将产生旋转的磁场，在该旋转磁场作用下，管道[2]中的金属液回路中将感生出电流，该电流在旋转磁场作用下，使金属液受到力的作用，该力在管道[2]的任一个同心圆上呈切向在金属液中均匀分布(管道[2]管径比较小的情况)，在该力的作用下，管道[2]中的金属液被压向管壁，而金属液中的非金属夹杂物不导电，它将受到周围金属液的挤压，而迁移至管道[2]的另一侧，方向与金属液受到的电磁力相反。显然，在同一圆周上，管道[2]中非金属夹杂物的偏聚方向也呈切线方向，与旋转磁场的旋向正好相反。在径向上，越靠近圆柱体物块[1]的中心的同心圆周上的管道的截面积以10-20％的比例递减，因为在该方向上，电磁力的大小也是递减的。圆柱体物块[1]可由ZrO₂陶瓷或其它耐热陶瓷制成，也可以是由耐火材料自身构成。管道[2]可以是在圆柱体物块[1]上直接开孔，也可以是由另外的陶瓷管插入到圆柱体物块[1]上而构成，这样做的目的是便于净化器的更换，在后一种情形下，更换净化器时只需将管道[2]从圆柱体物块[1]中抽出，而不必象前一种情形下将整个圆柱体物块更换。参照图3，管道[2]的形状可以为圆形，也可以为图3中的三角形、梯形、矩形，还包括这四种管形的各种变形和组合使用。值得注意的是，在采用图3中的形状时，必须保持有一个侧壁与电磁力方向垂直，也就是与旋转磁场的旋向垂直，该侧壁一般是边长较长的的那一侧。参照图1，为了改善磁场在圆柱体物块[1]中的分布和强度，在圆柱体物块[1]的轴心可设有一导磁性能较好的铁磁性圆柱体[8]，其直径可为圆柱体物块[1]的五分之一到三分之一，并且，铁磁性圆柱体[8]是埋没于圆柱体物块[1]中，不得裸露于出液槽[7]和进液槽[6]以及管道[2]中。铁磁性圆柱体[8]也可由铸钢或硅钢片来充当。为了保护旋转磁场发生器[4]，在圆柱体物块[1]和旋转磁场发生器[4]之间衬有一定厚度的绝热材料，而旋转磁场发生器[4]的内侧视实际的需要还可设有冷却装置。为了增加电磁力渗透深度，供给旋转磁场发生器[4]的电源还可接上变频器，以提供频率小于50Hz的低频电流。

操作时，先将圆柱体物块[1]用加热装置预热到一定温度(不致使金属液流过圆柱体物块[1]时发生堵塞)，再给旋转磁场发生器[4]通上频率适中的三相电流，然后再往进液槽[6]中注入待净化的金属液，则当出液槽[7]中的金属液深度达到外圆周上的最底部的任两根管道中充满金属液时，则净化就已开始，为了保持金属液回路的形成，出液槽[7]中的金属液深度最好等于或高于圆柱体物块[1]的直径。

Claims (10)

1.一个由进液槽[6]、出液槽[7]，不导电圆柱体物块[1]及位于其中的金属液流通管道[2]，旋转磁场发生器[4]以及耐火材料内衬[3]组成的金属液净化装置，其特征是净化在位于圆柱体物块中的呈圆周分布的管道[2]中进行，用于净化的电磁力由套于圆柱体物块[1]上的旋转磁场发生器[4]和线圈[5]产生的磁场与在管道[2]中的金属液形成的回路中感生出的电流相互作用来提供。

2.根据权利要求1规定的装置，其特征是既能去除那些比重与金属液接近的夹杂物，也可以除去比重相差比较大的夹杂物，还能去除液态夹杂物。

3.根据权利要求1规定的装置，其特征是圆柱体物块[1]上的金属液流通管道[2]在圆周上，管道[2]之间的距离与旋转磁场发生器的极矩接近或成整数分之一；在径向上，管道[2]各层相互之间的距离可以尽量小，但不能相互连通。

4.根据权利要求2规定的净化装置，金属液流通管道截面可以是圆形、三角形、梯形、矩形中的一种或几种形状组合，也可以采用这四种形状的变形，在后三种情况中，必须保持各形状管的边长较长的那一侧作为电磁力的受力面。

5.根据权利要求3规定的净化装置，圆柱体物块[1]可以由陶瓷类物质构成，也可以是耐火材料构成。

6.根据权利要求4规定的净化装置，金属液流通管道[2]可以是圆柱体物块[1]上开孔形成，也可以是由单独的陶瓷管或耐火材料管插入圆柱体物块[1]中的管道中构成。

7.根据权利要求5规定的净化装置，为了改善圆柱体物块[1]中的磁场的分布和强度，在圆柱体物块[1]的中心可设有一铁磁性圆柱体[8]，该铁磁性圆柱体不能裸露于圆柱体物块[1]的内外表面。铁磁性圆柱体物块[8]的截面积可以是圆柱体物块[1]的五分之一到三分之一。

8.根据权利要求1规定的净化装置，净化的金属液可以为各种金属液(包括合金液)-非金属夹杂物体系，也包括金属基复合材料回收废料的重熔液体系。

9.根据权利要求1规定的净化装置，旋转磁场发生器[4]与圆柱体物块[1]之间既可用绝热材料绝热，又可视实际需要在靠近旋转磁场发生器[4]内壁设置冷却装置。

10.根据权利要求1规定的净化装置，旋转磁场发生器[4]实用的电源可以是频率等于50Hz或低于50Hz的三相电源。

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