一種用于攪拌金屬熔體的攪拌腔及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金、鑄造、化工等材料加工設備領域，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】
[0002]在冶金、鑄造、化工等材料加工領域中，常常需要對金屬熔體施加各種攪拌處理，例如:進行半固態(tài)金屬漿料的攪拌制備、實施金屬熔體的強制均勻化攪拌處理等等，以促進元素溶解，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剪切攪拌處理能夠改善結晶的形核和長大環(huán)境，最終獲得均勻細小的理想鑄件組織。但是，強烈的攪拌也引發(fā)了一些弊端，例如:攪動打破了熔體液面原有的平靜，增加了氧化、卷氣、卷渣等熔體污染風險。為了能在強剪切攪拌處理金屬熔體的同時，避免液面翻騰，人們從攪拌器結構方面進行了一些改進，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造的方面進行創(chuàng)造發(fā)明，也能達到攪拌金屬熔體時防止液面翻卷和防氧化的作用。

【發(fā)明內容】

[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內壁，分別設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行金屬熔體攪拌鑄造場合的應用包括:
[0005]I)用于間歇式鑄造場合時，它成為澆注湯勺的內腔構造，使用時，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；將攪拌器自動旋轉至與上擋口開口形狀相匹配的方向，然后從上擋口自動插入攪拌器和定量長度的細化劑細絲或投入定量重量的細化劑碎肩，并在攪拌腔內對金屬熔體和快速熔化的細化劑實施強烈的均勻化攪拌，或以細化劑絲材自身充當攪拌器進行攪拌，當攪拌溫度降到設定溫度時，停止攪拌，從上擋口抽出攪拌器和剩余的添加劑絲材，然后迅速轉移、傾轉湯勺進行澆鑄。
[0006]2)用于連續(xù)鑄造時，它是熔體熱頂?shù)膬惹粯嬙欤瑹o需下底，直接將攪拌腔與連鑄結晶器對接;使用時，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；當熔體溫度達到設定的攪拌溫度時，從上擋口自動插入攪拌器和細化劑細絲，在攪拌腔內對金屬熔體實施強烈攪拌，或以細化劑絲材自身充當攪拌器進行攪拌。同時，移動引錠開始連續(xù)鑄造，并進行連續(xù)供液、連續(xù)供絲和連續(xù)攪拌直至連鑄結束，停止攪拌;最后從上擋口抽出攪拌器，實現(xiàn)了在壓鑄、連鑄等鑄造現(xiàn)場的熔體攪拌處理一化學細化一澆鑄整個過程的全自動化。
[0007]本發(fā)明有益效果是本發(fā)明使攪拌腔內的熔體液面收窄，起到了有效阻隔攪拌效應向液面?zhèn)鬟f的作用，解決了熔體的氧化和卷氣風險這個難題。本裝置具有以下特點:
[0008](I) “窄小液面”構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)本裝置實現(xiàn)了用于在澆注湯勺中的實時、自動喂給細化劑絲材的目的。
【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用的示意圖。
[0015]圖中標號: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構示意圖。圖中所示攪拌腔室的構造是由熔體容具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內壁，分別設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，收窄的上擋口構造改變了攪拌腔內熔體的流動場分布、封鎖了攪拌流動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，達到“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出攪拌腔，又盡量收窄以達到最佳的阻隔攪拌效應的目的。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壁，分別設置筋條狀凸起的上、下阻滯凸棱(如圖3和圖4所示)，以進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用的示意圖。本金屬熔體攪拌腔在各種需要進行金屬熔體攪拌鑄造場合的應用包括:
[0020]在壓鑄等間歇式鑄造的場合，本攪拌腔構造就是澆注湯勺的內腔構造(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，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。將攪拌器自動旋轉至與上擋口開口形狀相匹配的方向，然后從上擋口自動插入攪拌器和定量長度的細化劑細絲(或投入定量重量的細化劑碎肩)，并在攪拌腔內對金屬熔體和正在快速熔化的細化劑實施強烈的均勻化攪拌?；蛘撸毣瘎┙z材自身也可以高速旋轉，成為攪拌器的一部分，在熔體中邊攪拌邊進行均勻的熔化釋放。當攪拌溫度降低達到一個設定溫度時，停止攪拌，從上擋口抽出攪拌器，然后迅速轉移、傾轉澆注湯勺進行鑄造。這個過程結合前述的發(fā)明“金屬熔體均勻化處理的切割破散方法與裝置”，整個構想非常簡單實用。
[0021]在連續(xù)鑄造的場合，本攪拌腔就是熔體熱頂?shù)膬惹粯嬙?，無需下底，可以直接將攪拌腔與連鑄結晶器對接(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，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。當熔體溫度達到設定的攪拌溫度時，從上擋口向熔體中自動插入攪拌器和細化劑絲材，在攪拌腔內對金屬熔體實施強烈攪拌，同時，移動引錠開始連續(xù)鑄造，并不斷進行連續(xù)供液、連續(xù)供絲和連續(xù)攪拌直至連鑄過程結束，停止攪拌。最后從上擋口抽出攪拌器。實現(xiàn)了在壓鑄現(xiàn)場的熔體攪拌處理一化學細化一澆鑄整個過程的全自動化。
【主權項】
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)內壁，分別設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；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出攪拌腔。3.根據(jù)權利要求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壁，設置上、下阻滯凸棱，以進一步消除液面漩渦并增加攪拌剪切力。4.一種權利要求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行金屬熔體攪拌鑄造場合的應用，其特征在于，用于間歇式鑄造場合時，它成為澆注湯勺的內腔構造，使用時，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；將攪拌器自動旋轉至與上擋口開口形狀相匹配的方向，然后從上擋口自動插入攪拌器和定量長度的細化劑細絲或投入定量重量的細化劑碎肩，并在攪拌腔內對金屬熔體和快速熔化的細化劑實施強烈的均勻化攪拌，或以細化劑絲材自身充當攪拌器進行邊攪拌、邊熔解，當攪拌溫度降到設定溫度時，停止攪拌，從上擋口抽出攪拌器和剩余的添加劑絲材，然后迅速轉移、傾轉湯勺進行澆鑄。5.—種權利要求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行金屬熔體攪拌鑄造場合的應用，其特征在于，用于連續(xù)鑄造時，它是熔體熱頂?shù)膬惹粯嬙欤瑹o需下底，直接將攪拌腔與連鑄結晶器對接;使用時，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；當熔體溫度達到設定的攪拌溫度時，從上擋口自動插入攪拌器和細化劑細絲，在攪拌腔內對金屬熔體實施強烈攪拌，或以細化劑絲材自身充當攪拌器進行邊攪拌、邊熔解，同時，移動引錠開始連續(xù)鑄造，并進行連續(xù)供液、連續(xù)供絲和連續(xù)攪拌直至連鑄結束，停止攪拌;最后從上擋口抽出攪拌器，實現(xiàn)了在壓鑄、連鑄的鑄造現(xiàn)場的熔體攪拌處理一化學細化一澆鑄整個過程的全自動化。
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于冶金、鑄造、化工等材料加工設備領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)明使攪拌腔內的熔體液面收窄，起到了有效阻隔攪拌效應向液面?zhèn)鬟f的作用，解決了熔體的氧化和卷氣風險這個難題。本攪拌腔可以在各種需要進行金屬熔體攪拌鑄造場合的應用，用于壓鑄等間歇式鑄造時，它就是澆注湯勺的內腔構造；在用于連續(xù)鑄造時，它就是熔體熱頂?shù)膬惹粯嬙?，可以將攪拌腔與連鑄結晶器直接對接；實現(xiàn)了在壓鑄現(xiàn)場的熔體攪拌處理—化學細化—澆鑄整個過程的全自動化。
【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