CN208104507U - 一种超声波冶炼还原装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超声波冶炼还原装置，所述装置包括：反应器(1)、超声波发生器(2)以及加热装置(3)，所述超声波发生器(2)设置于反应器(1)底部，所述加热装置(3)环绕设置于反应器(1)外侧壁。本实用新型通过对冶炼反应装置加装超声波发生器，并选择反应进行中和结束后进行超声波处理，能够形成均匀的反应温度场，使反应均匀进行，还可以促使合金和渣彻底分离，能够使合金和渣彻底分离，最大限度降低了杂质对合金的影响，同时减少因凝固过程形成的缩孔和气孔，促进合金元素进一步均匀化及晶粒细化，消除了偏析缺陷，提高钒铝合金性能及A级品率，得到性能优异的合金产品，具有良好的应用前景。

Description

一种超声波冶炼还原装置

技术领域

本实用新型涉及冶金工程技术领域，具体钒铝合金的化工冶金的生产技术领域，尤其涉及一种超声波冶炼还原装置。

背景技术

钒铝合金是一种广泛用于航空航天领域的高级合金材料，具有很高的硬度、弹性。钒铝合金作为中间合金是生产高强钛合金的重要原料，其能改善合金的耐热性能与冷加工性能，因此被广泛应用于军事、航空航天工业及民用工业。随着科技的进步，钒铝中间合金的消耗量逐年递增，因此需要生产大量高品质钒铝中间合金以满足高性能合金及超高性能合金制备的要求。

目前，钒铝合金主要通过氧化钒和铝粒在反应炉内进行点火反应进行制备，此过程是点火后自发的放热反应过程，反应过程中放出大量的热量能够满足生产钒铝合金的需要。例如CN101906546A公开了一种钒铝合金的制备方法，首先采用金属热还原法，以一部分铝作为还原剂还原五氧化二钒制备出一步钒铝合金；再将制备出的一步钒铝合金破碎、烘干后再加入部分铝，在真空中频感应炉进行二步熔炼，得到钒铝合金最终产品。CN102925722B公开了一种电铝热法冶炼钒铝合金的方法，其将氧化钒、还原剂铝以及造渣剂混合均匀后分期加入电弧炉内，依次进行铝热还原反应进行冶炼；冶炼完毕后清渣、精整破碎，即可得到钒铝合金。CN102154569A公开了一种钒铝合金制备方法，以五氧化二钒和金属铝为原料，于反应装置中点火还原制得钒铝合金和炉渣；反应装置进料时采用连续给料的方式，进料速度5-40kg/min。

上述方法由于成本低、过程可控性好等特点而被广泛应用于钒铝合金冶炼，但是反应过程中反应炉内的温度达到1800℃以上，导致反应过程中合金液温度不均匀，局部反应不完全，钒铝合金在生产过程中处于高温液态的时间较短，而且合金与反应中生成的Al₂O₃渣的密度差较小，使得反应完成后渣与合金难以完全分离，由此而造成钒回收率有限，合金成分不均匀，偏析缺陷和杂质含量较多等诸多缺点，所得产品质量稳定性差，回收率低，难以满足制备高性能钒铝合金材料的要求。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种超声波冶炼还原装置，利用该装置能够使电铝热还原生产过程中形成均匀的反应温度场，有利于反应均匀进行，同时实现了合金和渣的彻底分离，最大限度降低了杂质对合金的影响，同时促进合金元素进一步均匀化及晶粒细化，提高钒铝合金性能及A级品率，降低生产成本，提高了综合经济效益。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种超声波冶炼还原装置，所述装置包括：反应器1、超声波发生器2以及加热装置3，所述超声波发生器2设置于反应器1底部，所述加热装置3环绕设置于反应器1外侧壁。

根据本实用新型，所述加热装置3外设置有保温层4，保温层4选用本领域常用的保温材料即可，本实用新型对其不做特殊限定。

根据本实用新型，所述加热装置3为电磁感应加热装置，利用电磁感应加热装置进行点火，点火迅速，且获得的温度场均匀，不会带进杂质。

根据本实用新型，所述反应器1顶部设置有排气装置5。

根据本实用新型，所述排气装置5上设置有排气阀。

本实用新型所述反应器1可以和整个装置自由分离，以便后续进行拆炉扒合金锭。

本实用新型所述反应器1为可以为本领域冶炼合金时常用的反应容器，例如可以为反应炉、反应坩埚等，但非仅限于此，本实用新型对其种类不做特殊限定。

本实用新型利用上述装置中的反应器1对合金进行冶炼，可以在合金冶炼开始后开启超声波发生器2对反应器中反应物质进行超声处理，通过优化超声波处理的功率、时间以及频次，能够形成均匀的反应温度场，使反应均匀进行的；反应完成后继续超声波处理，能够促进合金和渣彻底分离，最大限度降低了杂质对合金的影响，同时能够减少因凝固过程形成的缩孔和气孔，促进合金元素进一步均匀化及晶粒细化，消除了偏析缺陷，提高钒铝合金性能及A级品率，得到性能优异的合金产品。

与现有技术方案相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

(1)本实用新型通过对冶炼反应装置加装超声波发生器，在反应过程中进行超声波处理能够形成均匀的反应温度场，使得反应均匀进行，反应结束后继续进行超声波处理，能够促使合金和渣彻底分离，最大限度降低了杂质对合金的影响，同时减少因凝固过程形成的缩孔和气孔，促进合金元素进一步均匀化及晶粒细化，消除了偏析缺陷，提高钒铝合金性能及A级品率，得到性能优异的合金产品。

(2)本实用新型利用电磁感应加热装置进行点火，优点是温度场均匀、点火迅速、不会带进杂质。

(3)本实用新型通过冶炼反应装置结构进行优化，使得合金锭与渣分离完全，炉壁和炉底分离后就能得到合金锭，拆除和扒合金更为方便，减少了操作流程，降低了生产成本，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型一种具体实施方式提供的超声波冶炼还原装置的结构示意图；其中，1-反应器、2-超声波发生器，3-加热装置，4-保温层，5-排气装置。

下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型在具体实施方式部分提供了一种超声波冶炼还原装置，所述装置包括：反应器1、超声波发生器2以及加热装置3，所述超声波发生器2设置于反应器1底部，所述加热装置3环绕设置于反应器1外侧壁。

优选地，所述加热装置3外设置有保温层4。

优选地，所述反应器1顶部设置有排气装置5，所述排气装置5上设置有排气阀。

优选地，所述加热装置3为电磁感应加热装置。

本实用新型的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供一种提供了一种超声波冶炼还原装置，所述装置包括：反应器1、超声波发生器2以及加热装置3，所述超声波发生器2设置于反应器1底部，所述加热装置3为电磁感应加热装置，环绕设置于反应器1外侧壁，所述加热装置3外设置有保温层4，所述反应器1顶部设置有排气装置5，所述排气装置5上设置有排气阀。

实施例2

利用实施例1提供的超声波冶炼还原装置进行冶炼，所述方法包括以下步骤：

(1)将钒源、铝源以及造渣剂进行混料；

(2)将步骤(1)得到的混合料加入经过预热的反应器1中，通电利用电磁感应加热装置3点火进行反应，反应过程中开启超声波发生器2进行超声处理，反应完成后继续超声处理，使合金与渣充分分离；

(3)自然冷却后，进行拆炉扒合金锭，将反应器1取出，合金在反应器1底部，渣在反应器1上部，除渣后得到钒铝合金。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

以上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，本实用新型的各种不同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 (5)

1.一种超声波冶炼还原装置，其特征在于，所述装置包括：反应器（1）、超声波发生器（2）以及加热装置（3），所述超声波发生器（2）设置于反应器（1）底部，所述加热装置（3）环绕设置于反应器（1）外侧壁。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热装置（3）外设置有保温层（4）。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热装置（3）为电磁感应加热装置。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应器（1）顶部设置有排气装置（5）。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述排气装置（5）上设置有排气阀。