一种用于搅拌金属熔体的搅拌腔及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金、铸造、化工等材料加工设备领域，特别涉及一种用于搅拌金属熔体的搅拌腔及其使用方法。
【背景技术】
[0002]在冶金、铸造、化工等材料加工领域中，常常需要对金属熔体施加各种搅拌处理，例如:进行半固态金属浆料的搅拌制备、实施金属熔体的强制均匀化搅拌处理等等，以促进元素溶解，使熔体的温度、成分场高度均匀化。这种对金属熔体的整体强剪切搅拌处理能够改善结晶的形核和长大环境，最终获得均匀细小的理想铸件组织。但是，强烈的搅拌也引发了一些弊端，例如:搅动打破了熔体液面原有的平静，增加了氧化、卷气、卷渣等熔体污染风险。为了能在强剪切搅拌处理金属熔体的同时，避免液面翻腾，人们从搅拌器结构方面进行了一些改进，以减少搅拌阻力、改善搅拌流场。例如“金属熔体均匀化处理的切割破散方法与装置”就是一种“刀形”的搅拌片装置，极大降低了熔体的搅拌翻腾现象。而本发明则是从熔体容具搅拌腔室构造的方面进行创造发明，也能达到搅拌金属熔体时防止液面翻卷和防氧化的作用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提出一种用于搅拌金属熔体的搅拌腔及其使用方法，其特征在于，所述搅拌腔的构造是由熔体容具1、搅拌腔2、上挡口 3、上阻滞凸棱4、下阻滞凸棱5、下底
6、温度传感器7和取液/浇注口 8分组成，搅拌腔2的上方是收窄的上挡口 3，上挡口 3的一端安装温度传感器7，另一端为取液或浇注口 8;此外，在搅拌腔2上方和下方的熔体容具I内壁，分别设置筋条状凸起的上阻滞凸棱4、下阻滞凸棱5，在熔体容具的下底6上也有下阻滞凸棱5。
[0004]所述金属熔体搅拌腔的使用方法，其特征在于，本搅拌腔在各种需要进行金属熔体搅拌铸造场合的应用包括:
[0005]I)用于间歇式铸造场合时，它成为浇注汤勺的内腔构造，使用时，首先从上挡口的取液口 g取定量的金属液体，使液面保持在上挡口内；将搅拌器自动旋转至与上挡口开口形状相匹配的方向，然后从上挡口自动插入搅拌器和定量长度的细化剂细丝或投入定量重量的细化剂碎肩，并在搅拌腔内对金属熔体和快速熔化的细化剂实施强烈的均匀化搅拌，或以细化剂丝材自身充当搅拌器进行搅拌，当搅拌温度降到设定温度时，停止搅拌，从上挡口抽出搅拌器和剩余的添加剂丝材，然后迅速转移、倾转汤勺进行浇铸。
[0006]2)用于连续铸造时，它是熔体热顶的内腔构造，无需下底，直接将搅拌腔与连铸结晶器对接;使用时，金属熔体从上挡口的取液口流入搅拌腔，并使液面稳定保持在上挡口内；当熔体温度达到设定的搅拌温度时，从上挡口自动插入搅拌器和细化剂细丝，在搅拌腔内对金属熔体实施强烈搅拌，或以细化剂丝材自身充当搅拌器进行搅拌。同时，移动引锭开始连续铸造，并进行连续供液、连续供丝和连续搅拌直至连铸结束，停止搅拌;最后从上挡口抽出搅拌器，实现了在压铸、连铸等铸造现场的熔体搅拌处理一化学细化一浇铸整个过程的全自动化。
[0007]本发明有益效果是本发明使搅拌腔内的熔体液面收窄，起到了有效阻隔搅拌效应向液面传递的作用，解决了熔体的氧化和卷气风险这个难题。本装置具有以下特点:
[0008](I) “窄小液面”构造降低了熔体氧化吸气倾向，还阻断了搅拌流场向液面传递，使受到搅拌的金属熔体液面无翻腾无漩涡，避免了熔体氧化、卷气、卷渣。
[0009](2)本装置实现了用于在浇注汤勺中的实时、自动喂给细化剂丝材的目的。
【附图说明】
[0010]图1为金属熔体容具和搅拌腔的俯视图。
[0011 ]图2为金属熔体容具和搅拌腔的A-A向剖视图。
[0012]图3为金属熔体容具和搅拌腔的B-B向剖视图。
[0013]图4为金属熔体容具和搅拌腔的C-C向剖视图。
[0014]图5为金属熔体搅拌腔在连铸场合应用的示意图。
[0015]图中标号:1_熔体容具；2-搅拌腔；3-上挡口；4-上阻滞凸棱；5-下阻滞凸棱;6-下底;7-温度传感器;8-取液/浇注口。
【具体实施方式】
[0016]本发明提出一种用于搅拌金属熔体的搅拌腔及其使用方法，下面结合附图予以说明。
[0017]如图1-图4所示的金属熔体容具和搅拌腔的结构示意图。图中所示搅拌腔室的构造是由熔体容具1、搅拌腔2、上挡口 3、上阻滞凸棱4、下阻滞凸棱5、下底6、温度传感器7和取液/浇注口 8分组成，搅拌腔2的上方是收窄的上挡口 3，上挡口 3的一端安装温度传感器7，另一端为取液或浇注口8;此外，在搅拌腔2上方和下方的熔体容具I内壁，分别设置筋条状凸起的上阻滞凸棱4、下阻滞凸棱5，在熔体容具的下底6上也有下阻滞凸棱5。
[0018]如图1、图2所示;搅拌腔的上方是收窄的上挡口构造，以防止熔体液面产生搅拌漩涡和卷气。相比较宽敞的搅拌腔中部，收窄的上挡口构造改变了搅拌腔内熔体的流动场分布、封锁了搅拌流动向上方液面的传递路径。特别地，收窄的上挡口具有一定的厚度或深度，使金属熔体的液面保持在上挡口内，达到“宽大搅拌腔熔体”相对“窄小液面”的使用状态，而其它采用“液面保护罩”装置由于较薄而没有“收窄液面”的作用。上挡口俯视图(见图1)的开口形状与搅拌器的形状相匹配，即能使熔体搅拌器自由进出搅拌腔，又尽量收窄以达到最佳的阻隔搅拌效应的目的。在俯视图图1中，收窄的上挡口的一端安装温度传感器，另一端为取液或浇注口。此外，在搅拌腔上方和下方的熔体容具内壁，分别设置筋条状凸起的上、下阻滞凸棱(如图3和图4所示)，以进一步阻滞液面附近漩涡并增加搅拌剪切力，使搅拌产生更好的熔体均匀化处理效果。
[0019]图5所示为金属熔体搅拌腔在连铸场合应用的示意图。本金属熔体搅拌腔在各种需要进行金属熔体搅拌铸造场合的应用包括:
[0020]在压铸等间歇式铸造的场合，本搅拌腔构造就是浇注汤勺的内腔构造(只需对现有浇注汤勺按图2所示虚线添加活块即可)。使用时，首先从上挡口的取液口 S取定量的金属液体，使液面保持在上挡口内。将搅拌器自动旋转至与上挡口开口形状相匹配的方向，然后从上挡口自动插入搅拌器和定量长度的细化剂细丝(或投入定量重量的细化剂碎肩)，并在搅拌腔内对金属熔体和正在快速熔化的细化剂实施强烈的均匀化搅拌。或者，细化剂丝材自身也可以高速旋转，成为搅拌器的一部分，在熔体中边搅拌边进行均匀的熔化释放。当搅拌温度降低达到一个设定温度时，停止搅拌，从上挡口抽出搅拌器，然后迅速转移、倾转浇注汤勺进行铸造。这个过程结合前述的发明“金属熔体均匀化处理的切割破散方法与装置”，整个构想非常简单实用。
[0021]在连续铸造的场合，本搅拌腔就是熔体热顶的内腔构造，无需下底，可以直接将搅拌腔与连铸结晶器对接(只需对现有连铸热顶按图5所示虚线添加活块即可;对于无搅拌器的电磁搅拌情形，上挡口的开口形状可以是收窄的圆形或方形。使用时，金属熔体从上挡口的取液口流入搅拌腔，并使液面稳定维持在上挡口内。当熔体温度达到设定的搅拌温度时，从上挡口向熔体中自动插入搅拌器和细化剂丝材，在搅拌腔内对金属熔体实施强烈搅拌，同时，移动引锭开始连续铸造，并不断进行连续供液、连续供丝和连续搅拌直至连铸过程结束，停止搅拌。最后从上挡口抽出搅拌器。实现了在压铸现场的熔体搅拌处理一化学细化一浇铸整个过程的全自动化。
【主权项】
1.一种用于搅拌金属熔体的搅拌腔，其特征在于，所述搅拌腔的构造是由熔体容具(I)、搅拌腔(2)、上挡口(3)、上阻滞凸棱(4)、下阻滞凸棱(5)、下底(6)、温度传感器(7)和取液/浇注口(8)组成，搅拌腔(2)的上方是收窄的上挡口(3)，上挡口(3)的一端安装温度传感器(7)，另一端为取液或浇注口(8);此外，在搅拌腔(2)上方和下方的熔体容具(I)内壁，分别设置筋条状凸起的上阻滞凸棱(4)、下阻滞凸棱(5)，在熔体容具的下底(6)上也有下阻滞凸棱(5)。2.根据权利要求1所述的用于搅拌金属熔体的搅拌腔，其特征在于:所述收窄的上挡口具有一定的厚度或深度，能使金属熔体的液面保持在上挡口内；上挡口的开口形状与搅拌器的形状相匹配，使熔体搅拌器能自由进出搅拌腔。3.根据权利要求1所述的用于搅拌金属熔体的搅拌腔，其特征在于:在搅拌腔上方和下方的熔体容具内壁，设置上、下阻滞凸棱，以进一步消除液面漩涡并增加搅拌剪切力。4.一种权利要求1所述金属熔体搅拌腔的使用方法，本搅拌腔在各种需要进行金属熔体搅拌铸造场合的应用，其特征在于，用于间歇式铸造场合时，它成为浇注汤勺的内腔构造，使用时，首先从上挡口的取液口 g取定量的金属液体，使液面保持在上挡口内；将搅拌器自动旋转至与上挡口开口形状相匹配的方向，然后从上挡口自动插入搅拌器和定量长度的细化剂细丝或投入定量重量的细化剂碎肩，并在搅拌腔内对金属熔体和快速熔化的细化剂实施强烈的均匀化搅拌，或以细化剂丝材自身充当搅拌器进行边搅拌、边熔解，当搅拌温度降到设定温度时，停止搅拌，从上挡口抽出搅拌器和剩余的添加剂丝材，然后迅速转移、倾转汤勺进行浇铸。5.—种权利要求1所述金属熔体搅拌腔的使用方法，本搅拌腔在各种需要进行金属熔体搅拌铸造场合的应用，其特征在于，用于连续铸造时，它是熔体热顶的内腔构造，无需下底，直接将搅拌腔与连铸结晶器对接;使用时，金属熔体从上挡口的取液口流入搅拌腔，并使液面稳定保持在上挡口内；当熔体温度达到设定的搅拌温度时，从上挡口自动插入搅拌器和细化剂细丝，在搅拌腔内对金属熔体实施强烈搅拌，或以细化剂丝材自身充当搅拌器进行边搅拌、边熔解，同时，移动引锭开始连续铸造，并进行连续供液、连续供丝和连续搅拌直至连铸结束，停止搅拌;最后从上挡口抽出搅拌器，实现了在压铸、连铸的铸造现场的熔体搅拌处理一化学细化一浇铸整个过程的全自动化。
【专利摘要】本发明公开了属于冶金、铸造、化工等材料加工设备领域的一种用于搅拌金属熔体的搅拌腔及其使用方法。所述搅拌腔的构造是由熔体容具、搅拌腔、上挡口、上阻滞凸棱、下阻滞凸棱、下底、温度传感器和取液/浇注口组成，本发明使搅拌腔内的熔体液面收窄，起到了有效阻隔搅拌效应向液面传递的作用，解决了熔体的氧化和卷气风险这个难题。本搅拌腔可以在各种需要进行金属熔体搅拌铸造场合的应用，用于压铸等间歇式铸造时，它就是浇注汤勺的内腔构造；在用于连续铸造时，它就是熔体热顶的内腔构造，可以将搅拌腔与连铸结晶器直接对接；实现了在压铸现场的熔体搅拌处理—化学细化—浇铸整个过程的全自动化。
【IPC分类】B22D11/114, B22D1/00
【公开号】CN105436436
【申请号】CN201510971278
【发明人】刘国钧
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月22日