CN216712212U - 一种铝合金材料熔炼装置 - Google Patents

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Abstract

一种铝合金材料熔炼装置，包括熔炉、刀式填料装置，所述刀式填料装置包括搅拌轴、填料篮、刀式搅拌头，所述搅拌轴连接填料篮，填料篮底部连接刀式搅拌头，所述刀式搅拌头包括多个搅拌叶，所述搅拌叶一端连接在填料篮底部，另一端在填料篮中心轴线上互相连接，所述填料篮侧壁设有通液孔与填料篮外侧溶液形成液体交换；刀式搅拌头的旋转形成溶液漩涡，加速添加元素扩散，旋涡只在搅拌头下方形成，并不会对铝合金表面形成的覆盖膜造成破坏，有效防止表面的浮渣再次卷入溶液中，保证制作出来的铝合金材料性能及化学成分的一致性，降低了铝合金浮渣对溶液的影响。

Description

一种铝合金材料熔炼装置
技术领域
本实用新型涉及合金材料熔炼技术领域，特别是一种铝合金材料的熔炼装置。
背景技术
镁铝合金是以镁为主要添加元素的铝合金，具有强度高，密度小，散热好等优点，广泛用于电子，汽车，航天等领域。纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的 1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好。但是纯铝的强度很低，退火状态σb值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb值分别可达 24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。
铝镁类合金必须在溶剂保护下进行熔炼，铝合金精炼过程中Al2O3随气泡上浮于铝合金熔液表面，铝合金熔液覆盖精炼熔炼剂，兼有保护和精炼作用。通过吸附、熔解铝合金熔液中的氧化夹杂及吸附其上的氢上浮至液面进入熔渣中，达到除渣、除气的目的。
目前在新材料研发及材料制作加工过程中存在很大的随机性，制作合金材料都是操作人员手工投放添加元素，搅拌棒搅拌，使得生产材料性能及化学成分的一致性低、成分不均匀、收得率低；工人效率低，劳动强度大。
发明内容
针对现有技术，本实用新型目的在于提供一种铝合金材料熔炼装置，加速扩散的同时防止铝合金浮渣再次卷入溶液中。
为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种铝合金材料熔炼装置，包括熔炉、刀式填料装置，所述刀式填料装置包括搅拌轴、填料篮、刀式搅拌头，所述搅拌轴连接填料篮，填料篮底部连接刀式搅拌头，所述刀式搅拌头包括多个搅拌叶，所述搅拌叶一端连接在填料篮底部，另一端在填料篮中心轴线上互相连接，所述填料篮侧壁设有通液孔与填料篮外侧溶液形成液体交换。
在一些实施例中，所述搅拌叶为圆心角90度的扇形搅拌叶。
在一些实施例中，所述扇形搅拌叶为4个，每个相邻搅拌叶互相垂直连接。
在一些实施例中，所述刀式填料装置还包括隔板，所述隔板将填料篮分隔为若干填料仓。
在一些实施例中，所述隔板为均匀设置的4个，将填料篮分为4个填料仓。
在一些实施例中，其特征在于：所述刀式填料装置由钢铁材料制成。
与现有技术相比,本实用新型的优点在于：刀式搅拌头的旋转形成溶液漩涡，加速添加元素扩散，旋涡只在搅拌头下方形成，并不会对铝合金表面形成的覆盖膜造成破坏，有效防止表面的浮渣再次卷入溶液中，保证制作出来的铝合金材料性能及化学成分的一致性，降低了铝合金浮渣对溶液的影响。
附图说明
图1是本实用新型铝合金材料熔炼装置的结构示意图。
图2是本实用新型铝合金材料熔炼装置中刀式填料搅拌装置的结构示意图。
图中：1-熔炉，2-刀式填料装置，3-搅拌轴，4-隔板，5-填料篮，6-通液孔，7-刀式搅拌头，8-搅拌叶，9-填料仓。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-2所示，一种合金材料的熔炼装置，包括熔炉1、刀式填料装置2，所述刀式填料装置2包括搅拌轴3、填料篮5、刀式搅拌头6、隔板4、填料仓9、通液孔6；所述搅拌轴3连接填料篮5，填料篮5底部连接刀式搅拌头6，所述刀式搅拌头6包括若干个圆心角为90度的扇形搅拌叶8，在本实施例中，所述搅拌叶8为4个，4个搅拌叶8一个边固定在填料篮5底部，另一个边在填料篮5中心轴线互相垂直连接形成刀式搅拌头6；搅拌轴3将填料篮5以及刀式搅拌头6伸入熔炉1入铝合金熔液中，为了保证在搅拌过程中实现均匀扩散，所述填料篮5优选为圆筒，当然也可以为能够满足填料要求的其他结构；为了使中间合金放置均匀，填料篮5内根据所需加入金属块和中间合金数量设置若干隔板4，隔板4将填料篮5分隔成若干填料仓9，保证合金熔解的一致性，同时不会因为离心导致中间合金偏移到同一侧导致搅拌设备磨损；在本实施例中，作为优选，所述隔板4为4个，隔板4将填料篮5均匀分为4个填料仓9，所述填料篮5外壁以及填料篮5底部设有通液孔6，用于保证填料篮5内外溶液的流动交换，铝合金熔液通过通液孔6注入填料仓9使添加中间合金溶解，刀式搅拌头6旋转搅拌形成漩涡加速添加元素溶液通过通液孔6扩散，铝液流动方向平行于搅拌轴3，铝液由搅拌叶8推动，刀式搅拌头6可以使铝液向下流动，遇到容器底面再向上翻，形成上下循环流，为了避免长期使用高温对搅拌头以及填料篮5的影响，所述搅拌头以及填料篮5均使用钢铁材料制成。
利用本实用新型实际使用时，首先将所需的中间合金的金属块均匀加入至填料仓9中，将填料篮5随搅拌头沉入铝溶液中，铝溶液通过填料篮5上面没入填料仓9以及通过填料篮5侧壁以及底部通液孔6注入填料仓9，使所添加金属块缓慢熔解，同时刀型搅拌头进行旋转搅拌，刀式搅拌头6旋转搅拌形成漩涡加速添加元素溶液通过通液孔6扩散，铝合金溶液容易和空气中的氧、水蒸气等起作用，而在熔炼过程中铝液表面生成一层致密的氧化膜，可阻止铝液进一步氧化，由于刀头式设计，搅拌头高速旋转的叶轮作用下作轴向和径向运动，填料篮5底作为挡板阻碍液体轴向向上运动，当轴向分速度使得液体沿轴向向下流动，当流至炉底时再沿着炉壁折回返回旋桨，当径向分速度使得液体沿着周向流动，遇到炉壁分成向上流动和向下流动，径向向下的这部分液体遇到由轴向返炉壁产生的液体形成湍流。而径向向上的部分液体沿着炉壁向上做稳流运动，稳流运动不会产生打旋现象，因此不会破坏表面形成的致密氧化膜，并且还会快速带动铝液的夹渣向上聚集，达到快速除渣作用。
旋涡只在搅拌头下方形成，并不会对铝合金表面形成的覆盖膜造成破坏，有效防止表面的浮渣再次卷入溶液中；铝液流动方向平行于搅拌轴3，铝液由搅拌叶8推动，刀式搅拌头6可以使铝液向下流动，遇到容器底面再向上翻，形成上下循环流；由于自身的旋转把机械能传递给液体，造成炉内液体强制对流，填料仓9内的中间合金受到离心力的作用，将融化的液滴与铝溶液进行充分混合并通过通液孔6向外扩散，同时搅拌头旋转形成的液体流动会将填料篮5及其附近的混合液快速循环直至分散其他位置，导致填料篮5附近区域形成合金浓度梯度，反向促进填料篮5的中间合金块更快融化以形成混合溶液浓度平衡。同时填料篮5甩出的混合液与搅拌头带动液体的流动速度不同，使得两者交界的液体受到强烈的剪切作用；另外填料篮5上头的铝溶液迅速补充由离心作用通过通液孔6外的混合液留下的空隙，并继续冲刷中间合金，最终直至填料仓9内中间合金块全部熔解至铝溶液并扩散均匀。
与现有技术相比,本实用新型的优点在于：刀式搅拌头6的旋转形成溶液漩涡，加速添加元素扩散，旋涡只在搅拌头下方形成，并不会对铝合金表面形成的覆盖膜造成破坏，有效防止表面的浮渣再次卷入溶液中，保证制作出来的铝合金材料性能及化学成分的一致性，降低了铝合金浮渣对溶液的影响。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种铝合金材料熔炼装置，包括熔炉（1）、刀式填料装置（2），其特征在于：所述刀式填料装置（2）包括搅拌轴（3）、填料篮（5）、刀式搅拌头（7），所述搅拌轴（3）连接填料篮（5），填料篮（5）底部连接刀式搅拌头（7），所述刀式搅拌头（7）包括多个搅拌叶（8），所述搅拌叶（8）一端连接在填料篮（5）底部，另一端在填料篮（5）中心轴线上互相连接，所述填料篮（5）侧壁设有通液孔（6）与填料篮（5）外侧溶液形成液体交换。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金材料熔炼装置，其特征在于：所述搅拌叶（8）为圆心角90度的扇形搅拌叶（8）。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金材料熔炼装置，其特征在于：所述扇形搅拌叶（8）为4个，每个相邻搅拌叶（8）互相垂直连接。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金材料熔炼装置，其特征在于：所述刀式填料装置（2）还包括隔板（4），所述隔板（4）将填料篮（5）分隔为若干填料仓（9）。
5.根据权利要求4所述的一种铝合金材料熔炼装置，其特征在于：所述隔板（4）为均匀设置的4个，将填料篮（5）分为4个填料仓（9）。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种铝合金材料熔炼装置，其特征在于：所述刀式填料装置（2）由钢铁材料制成。
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