一種用于攪拌金屬熔體的攪拌腔及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金、鑄造、化工等材料加工設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種用于攪拌金屬熔體的攪拌腔及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在冶金、鑄造、化工等材料加工領(lǐng)域中，常常需要對金屬熔體施加各種攪拌處理，例如:進(jìn)行半固態(tài)金屬漿料的攪拌制備、實(shí)施金屬熔體的強(qiáng)制均勻化攪拌處理等等，以促進(jìn)元素溶解，使熔體的溫度、成分場高度均勻化。這種對金屬熔體的整體強(qiáng)剪切攪拌處理能夠改善結(jié)晶的形核和長大環(huán)境，最終獲得均勻細(xì)小的理想鑄件組織。但是，強(qiáng)烈的攪拌也引發(fā)了一些弊端，例如:攪動(dòng)打破了熔體液面原有的平靜，增加了氧化、卷氣、卷渣等熔體污染風(fēng)險(xiǎn)。為了能在強(qiáng)剪切攪拌處理金屬熔體的同時(shí)，避免液面翻騰，人們從攪拌器結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了一些改進(jìn)，以減少攪拌阻力、改善攪拌流場。例如“金屬熔體均勻化處理的切割破散方法與裝置”就是一種“刀形”的攪拌片裝置，極大降低了熔體的攪拌翻騰現(xiàn)象。而本發(fā)明則是從熔體容具攪拌腔室構(gòu)造的方面進(jìn)行創(chuàng)造發(fā)明，也能達(dá)到攪拌金屬熔體時(shí)防止液面翻卷和防氧化的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種用于攪拌金屬熔體的攪拌腔及其使用方法，其特征在于，所述攪拌腔的構(gòu)造是由熔體容具1、攪拌腔2、上擋口 3、上阻滯凸棱4、下阻滯凸棱5、下底
6、溫度傳感器7和取液/澆注口 8分組成，攪拌腔2的上方是收窄的上擋口 3，上擋口 3的一端安裝溫度傳感器7，另一端為取液或澆注口 8;此外，在攪拌腔2上方和下方的熔體容具I內(nèi)壁，分別設(shè)置筋條狀凸起的上阻滯凸棱4、下阻滯凸棱5，在熔體容具的下底6上也有下阻滯凸棱5。
[0004]所述金屬熔體攪拌腔的使用方法，其特征在于，本攪拌腔在各種需要進(jìn)行金屬熔體攪拌鑄造場合的應(yīng)用包括:
[0005]I)用于間歇式鑄造場合時(shí)，它成為澆注湯勺的內(nèi)腔構(gòu)造，使用時(shí)，首先從上擋口的取液口 g取定量的金屬液體，使液面保持在上擋口內(nèi)；將攪拌器自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至與上擋口開口形狀相匹配的方向，然后從上擋口自動(dòng)插入攪拌器和定量長度的細(xì)化劑細(xì)絲或投入定量重量的細(xì)化劑碎肩，并在攪拌腔內(nèi)對金屬熔體和快速熔化的細(xì)化劑實(shí)施強(qiáng)烈的均勻化攪拌，或以細(xì)化劑絲材自身充當(dāng)攪拌器進(jìn)行攪拌，當(dāng)攪拌溫度降到設(shè)定溫度時(shí)，停止攪拌，從上擋口抽出攪拌器和剩余的添加劑絲材，然后迅速轉(zhuǎn)移、傾轉(zhuǎn)湯勺進(jìn)行澆鑄。
[0006]2)用于連續(xù)鑄造時(shí)，它是熔體熱頂?shù)膬?nèi)腔構(gòu)造，無需下底，直接將攪拌腔與連鑄結(jié)晶器對接;使用時(shí)，金屬熔體從上擋口的取液口流入攪拌腔，并使液面穩(wěn)定保持在上擋口內(nèi)；當(dāng)熔體溫度達(dá)到設(shè)定的攪拌溫度時(shí)，從上擋口自動(dòng)插入攪拌器和細(xì)化劑細(xì)絲，在攪拌腔內(nèi)對金屬熔體實(shí)施強(qiáng)烈攪拌，或以細(xì)化劑絲材自身充當(dāng)攪拌器進(jìn)行攪拌。同時(shí)，移動(dòng)引錠開始連續(xù)鑄造，并進(jìn)行連續(xù)供液、連續(xù)供絲和連續(xù)攪拌直至連鑄結(jié)束，停止攪拌;最后從上擋口抽出攪拌器，實(shí)現(xiàn)了在壓鑄、連鑄等鑄造現(xiàn)場的熔體攪拌處理一化學(xué)細(xì)化一澆鑄整個(gè)過程的全自動(dòng)化。
[0007]本發(fā)明有益效果是本發(fā)明使攪拌腔內(nèi)的熔體液面收窄，起到了有效阻隔攪拌效應(yīng)向液面?zhèn)鬟f的作用，解決了熔體的氧化和卷氣風(fēng)險(xiǎn)這個(gè)難題。本裝置具有以下特點(diǎn):
[0008](I) “窄小液面”構(gòu)造降低了熔體氧化吸氣傾向，還阻斷了攪拌流場向液面?zhèn)鬟f，使受到攪拌的金屬熔體液面無翻騰無漩渦，避免了熔體氧化、卷氣、卷渣。
[0009](2)本裝置實(shí)現(xiàn)了用于在澆注湯勺中的實(shí)時(shí)、自動(dòng)喂給細(xì)化劑絲材的目的。
【附圖說明】
[0010]圖1為金屬熔體容具和攪拌腔的俯視圖。
[0011 ]圖2為金屬熔體容具和攪拌腔的A-A向剖視圖。
[0012]圖3為金屬熔體容具和攪拌腔的B-B向剖視圖。
[0013]圖4為金屬熔體容具和攪拌腔的C-C向剖視圖。
[0014]圖5為金屬熔體攪拌腔在連鑄場合應(yīng)用的示意圖。
[0015]圖中標(biāo)號:1_熔體容具；2-攪拌腔；3-上擋口；4-上阻滯凸棱；5-下阻滯凸棱;6-下底;7-溫度傳感器;8-取液/澆注口。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明提出一種用于攪拌金屬熔體的攪拌腔及其使用方法，下面結(jié)合附圖予以說明。
[0017]如圖1-圖4所示的金屬熔體容具和攪拌腔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示攪拌腔室的構(gòu)造是由熔體容具1、攪拌腔2、上擋口 3、上阻滯凸棱4、下阻滯凸棱5、下底6、溫度傳感器7和取液/澆注口 8分組成，攪拌腔2的上方是收窄的上擋口 3，上擋口 3的一端安裝溫度傳感器7，另一端為取液或澆注口8;此外，在攪拌腔2上方和下方的熔體容具I內(nèi)壁，分別設(shè)置筋條狀凸起的上阻滯凸棱4、下阻滯凸棱5，在熔體容具的下底6上也有下阻滯凸棱5。
[0018]如圖1、圖2所示;攪拌腔的上方是收窄的上擋口構(gòu)造，以防止熔體液面產(chǎn)生攪拌漩渦和卷氣。相比較寬敞的攪拌腔中部，收窄的上擋口構(gòu)造改變了攪拌腔內(nèi)熔體的流動(dòng)場分布、封鎖了攪拌流動(dòng)向上方液面的傳遞路徑。特別地，收窄的上擋口具有一定的厚度或深度，使金屬熔體的液面保持在上擋口內(nèi)，達(dá)到“寬大攪拌腔熔體”相對“窄小液面”的使用狀態(tài)，而其它采用“液面保護(hù)罩”裝置由于較薄而沒有“收窄液面”的作用。上擋口俯視圖(見圖1)的開口形狀與攪拌器的形狀相匹配，即能使熔體攪拌器自由進(jìn)出攪拌腔，又盡量收窄以達(dá)到最佳的阻隔攪拌效應(yīng)的目的。在俯視圖圖1中，收窄的上擋口的一端安裝溫度傳感器，另一端為取液或澆注口。此外，在攪拌腔上方和下方的熔體容具內(nèi)壁，分別設(shè)置筋條狀凸起的上、下阻滯凸棱(如圖3和圖4所示)，以進(jìn)一步阻滯液面附近漩渦并增加攪拌剪切力，使攪拌產(chǎn)生更好的熔體均勻化處理效果。
[0019]圖5所示為金屬熔體攪拌腔在連鑄場合應(yīng)用的示意圖。本金屬熔體攪拌腔在各種需要進(jìn)行金屬熔體攪拌鑄造場合的應(yīng)用包括:
[0020]在壓鑄等間歇式鑄造的場合，本攪拌腔構(gòu)造就是澆注湯勺的內(nèi)腔構(gòu)造(只需對現(xiàn)有澆注湯勺按圖2所示虛線添加活塊即可)。使用時(shí)，首先從上擋口的取液口 S取定量的金屬液體，使液面保持在上擋口內(nèi)。將攪拌器自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至與上擋口開口形狀相匹配的方向，然后從上擋口自動(dòng)插入攪拌器和定量長度的細(xì)化劑細(xì)絲(或投入定量重量的細(xì)化劑碎肩)，并在攪拌腔內(nèi)對金屬熔體和正在快速熔化的細(xì)化劑實(shí)施強(qiáng)烈的均勻化攪拌?；蛘?，細(xì)化劑絲材自身也可以高速旋轉(zhuǎn)，成為攪拌器的一部分，在熔體中邊攪拌邊進(jìn)行均勻的熔化釋放。當(dāng)攪拌溫度降低達(dá)到一個(gè)設(shè)定溫度時(shí)，停止攪拌，從上擋口抽出攪拌器，然后迅速轉(zhuǎn)移、傾轉(zhuǎn)澆注湯勺進(jìn)行鑄造。這個(gè)過程結(jié)合前述的發(fā)明“金屬熔體均勻化處理的切割破散方法與裝置”，整個(gè)構(gòu)想非常簡單實(shí)用。
[0021]在連續(xù)鑄造的場合，本攪拌腔就是熔體熱頂?shù)膬?nèi)腔構(gòu)造，無需下底，可以直接將攪拌腔與連鑄結(jié)晶器對接(只需對現(xiàn)有連鑄熱頂按圖5所示虛線添加活塊即可;對于無攪拌器的電磁攪拌情形，上擋口的開口形狀可以是收窄的圓形或方形。使用時(shí)，金屬熔體從上擋口的取液口流入攪拌腔，并使液面穩(wěn)定維持在上擋口內(nèi)。當(dāng)熔體溫度達(dá)到設(shè)定的攪拌溫度時(shí)，從上擋口向熔體中自動(dòng)插入攪拌器和細(xì)化劑絲材，在攪拌腔內(nèi)對金屬熔體實(shí)施強(qiáng)烈攪拌，同時(shí)，移動(dòng)引錠開始連續(xù)鑄造，并不斷進(jìn)行連續(xù)供液、連續(xù)供絲和連續(xù)攪拌直至連鑄過程結(jié)束，停止攪拌。最后從上擋口抽出攪拌器。實(shí)現(xiàn)了在壓鑄現(xiàn)場的熔體攪拌處理一化學(xué)細(xì)化一澆鑄整個(gè)過程的全自動(dòng)化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于攪拌金屬熔體的攪拌腔，其特征在于，所述攪拌腔的構(gòu)造是由熔體容具(I)、攪拌腔(2)、上擋口(3)、上阻滯凸棱(4)、下阻滯凸棱(5)、下底(6)、溫度傳感器(7)和取液/澆注口(8)組成，攪拌腔(2)的上方是收窄的上擋口(3)，上擋口(3)的一端安裝溫度傳感器(7)，另一端為取液或澆注口(8);此外，在攪拌腔(2)上方和下方的熔體容具(I)內(nèi)壁，分別設(shè)置筋條狀凸起的上阻滯凸棱(4)、下阻滯凸棱(5)，在熔體容具的下底(6)上也有下阻滯凸棱(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于攪拌金屬熔體的攪拌腔，其特征在于:所述收窄的上擋口具有一定的厚度或深度，能使金屬熔體的液面保持在上擋口內(nèi)；上擋口的開口形狀與攪拌器的形狀相匹配，使熔體攪拌器能自由進(jìn)出攪拌腔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于攪拌金屬熔體的攪拌腔，其特征在于:在攪拌腔上方和下方的熔體容具內(nèi)壁，設(shè)置上、下阻滯凸棱，以進(jìn)一步消除液面漩渦并增加攪拌剪切力。4.一種權(quán)利要求1所述金屬熔體攪拌腔的使用方法，本攪拌腔在各種需要進(jìn)行金屬熔體攪拌鑄造場合的應(yīng)用，其特征在于，用于間歇式鑄造場合時(shí)，它成為澆注湯勺的內(nèi)腔構(gòu)造，使用時(shí)，首先從上擋口的取液口 g取定量的金屬液體，使液面保持在上擋口內(nèi)；將攪拌器自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至與上擋口開口形狀相匹配的方向，然后從上擋口自動(dòng)插入攪拌器和定量長度的細(xì)化劑細(xì)絲或投入定量重量的細(xì)化劑碎肩，并在攪拌腔內(nèi)對金屬熔體和快速熔化的細(xì)化劑實(shí)施強(qiáng)烈的均勻化攪拌，或以細(xì)化劑絲材自身充當(dāng)攪拌器進(jìn)行邊攪拌、邊熔解，當(dāng)攪拌溫度降到設(shè)定溫度時(shí)，停止攪拌，從上擋口抽出攪拌器和剩余的添加劑絲材，然后迅速轉(zhuǎn)移、傾轉(zhuǎn)湯勺進(jìn)行澆鑄。5.—種權(quán)利要求1所述金屬熔體攪拌腔的使用方法，本攪拌腔在各種需要進(jìn)行金屬熔體攪拌鑄造場合的應(yīng)用，其特征在于，用于連續(xù)鑄造時(shí)，它是熔體熱頂?shù)膬?nèi)腔構(gòu)造，無需下底，直接將攪拌腔與連鑄結(jié)晶器對接;使用時(shí)，金屬熔體從上擋口的取液口流入攪拌腔，并使液面穩(wěn)定保持在上擋口內(nèi)；當(dāng)熔體溫度達(dá)到設(shè)定的攪拌溫度時(shí)，從上擋口自動(dòng)插入攪拌器和細(xì)化劑細(xì)絲，在攪拌腔內(nèi)對金屬熔體實(shí)施強(qiáng)烈攪拌，或以細(xì)化劑絲材自身充當(dāng)攪拌器進(jìn)行邊攪拌、邊熔解，同時(shí)，移動(dòng)引錠開始連續(xù)鑄造，并進(jìn)行連續(xù)供液、連續(xù)供絲和連續(xù)攪拌直至連鑄結(jié)束，停止攪拌;最后從上擋口抽出攪拌器，實(shí)現(xiàn)了在壓鑄、連鑄的鑄造現(xiàn)場的熔體攪拌處理一化學(xué)細(xì)化一澆鑄整個(gè)過程的全自動(dòng)化。
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于冶金、鑄造、化工等材料加工設(shè)備領(lǐng)域的一種用于攪拌金屬熔體的攪拌腔及其使用方法。所述攪拌腔的構(gòu)造是由熔體容具、攪拌腔、上擋口、上阻滯凸棱、下阻滯凸棱、下底、溫度傳感器和取液/澆注口組成，本發(fā)明使攪拌腔內(nèi)的熔體液面收窄，起到了有效阻隔攪拌效應(yīng)向液面?zhèn)鬟f的作用，解決了熔體的氧化和卷氣風(fēng)險(xiǎn)這個(gè)難題。本攪拌腔可以在各種需要進(jìn)行金屬熔體攪拌鑄造場合的應(yīng)用，用于壓鑄等間歇式鑄造時(shí)，它就是澆注湯勺的內(nèi)腔構(gòu)造；在用于連續(xù)鑄造時(shí)，它就是熔體熱頂?shù)膬?nèi)腔構(gòu)造，可以將攪拌腔與連鑄結(jié)晶器直接對接；實(shí)現(xiàn)了在壓鑄現(xiàn)場的熔體攪拌處理—化學(xué)細(xì)化—澆鑄整個(gè)過程的全自動(dòng)化。
【IPC分類】B22D11/114, B22D1/00
【公開號】CN105436436
【申請?zhí)枴緾N201510971278
【發(fā)明人】劉國鈞
【申請人】北京有色金屬研究總院
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月22日