旋转注射器和在熔化铝中添加助熔固体的方法
【专利摘要】旋转注射器包括伸长轴，所述轴具有近端和远端，以及在该伸长轴的近端处的叶轮，所述伸长轴和叶轮在操作过程中绕着轴的轴线一起可旋转，该旋转注射器为中空的，并具有沿着所述轴延伸并横跨所述叶轮的内部供应导管，所述内部供应导管在轴的近端处具有入口，从入口延伸至排放部分的主要部分，延伸至轴向出口的排放部分，该排放部分具有与所述供应导管的主要部分连接的狭窄端，以及在轴向出口处的较宽端。
【专利说明】
旋转注射器和在膝化错中添加助膝固体的方法
技术领域
[0001] 本发明大体上设及一种用于将颗粒固体材料加入液体的方法和设备，并尤其应用 于将助烙颗粒加入烙化炉内的侣中的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 旋转注射器用于处理烙化侣，例如在美国专利6，589,313中公开的。在运些应用 中，被称为旋转助烙注射器的旋转注射器，用于将盐引入较大体积的炉中保持的烙化侣内。
[0003] 已知的旋转注射器的例子如图1所示，其具有旋转轴15,其一般由耐热材料，例如 石墨组成，导向至安装在其端部的叶轮。在旋转注射器内设置供应导管，该供应导管沿着轴 伸展并导向至穿过叶轮的出口处。一般W颗粒盐的混合物形式存在的助烙剂沿着供应管通 过载气所渗加。该叶轮具有带叶片或类似物的盘状体，W助于混合在被称为剪切行为中烙 化金属内的助烙剂。
[0004] 已知的旋转助烙注射器在某种程度上来说是令人满意的。但是，由于助烙时间限 制了炉的生产力，改善剪切效率、同时W缩短助烙时间和提高产率为目的，依然是人们想要 的。此外，旋转助烙注射器的效率受到供应导管发生阻塞的限制，运种管道的阻塞特别在较 低的烙化侣溫度（例如：低于705-720°C)下发生。因此，在烙化侣达到特定的溫度阔值之前 不使用旋转助烙注射器，而该加热周期因此从助烙的观点来看并非有益的。
【发明内容】
[0005] 与盐阻塞的形成相对比，系统低溫阻塞的原因被鉴别为金属阻塞的形成。
[0006] 现已发现，提供具有截头锥状的供应导管的排放部分可解决由金属阻塞形成引起 的系统性低溫阻塞的发生，W此使得用户可更早地使用旋转注射器，该旋转注射器减少整 体的处理时间W及改善的效益。
[0007] 此外，现惊奇地发现提供具有带尖锐边缘的截头锥状的供应导管的排放部分可导 致剪切效率的显著增加，W此提供效应的更进一步改善。运种在剪切效率中的改善可在除 了助烙侣的其它应用中有实用性，特别在加入颗粒固体材料或将气体与其它除了侣之外的 金属材料，或甚至除了烙化金属之外的液体进行混合的方法中更实用。
[000引因此，根据一个方面，提供了一种旋转注射器，其包括具有近端和远端的伸长轴， W及在伸长轴的远端处具有叶轮，该伸长轴和叶轮可在运作期间绕着轴的轴线共同地转 动，该旋转注射器为中空，并具有供应导管，所述供应导管沿着轴伸展并穿过叶轮，该供应 导管在轴的近端处具有入口，从入口延伸到排放部分的主要部分，该排放部分延伸至轴向 出口，该排放部分具有狭窄端，该狭窄端将供应导管的主要部分与轴向出口的边界端进行 连接。
[0009]根据另一个方面，提供了一种利用旋转注射器来处理烙化侣的方法，该方法包括： 将旋转注射器的头部引入烙化侣中，当旋转注射器的头部在烙化侣内时，沿着顺着旋转注 射器轴的供应导管而渗加着颗粒处理固体，并从旋转注射器的头部离开，同时在旋转注射 器的头部转动该叶轮;并通过增加供应导管的横截面积而减少颗粒处理固体在排放导管的 排放部分的速度。
[0010] 通过W下的公开，本领域的技术人员将更明白关于本发明改善的许多其他特点， W及运些特点的结合。
【附图说明】
[0011] 在所有的附图中，图1简要地展示了用于在炉内保溫的烙化侣的旋转注射器；
[0012] 图2和图3为展示了叶轮示例的两个不同的斜视图；
[0013] 图4为旋转注射器在使用过程中的简要截面图；
[0014] 图5图示地展示了阻塞率和烙化侣的溫度之间的关系；
[001引图6A和她为在低溫使用旋转注射器时获得的阻塞的图；
[0016] 图7为在旋转注射器的操作过程中不同位置上的溫度变化的详细图示代表；
[0017] 图8为具有宽阔的排放部分直到供应导管的旋转注射器的简要截面图；
[0018] 图9为如图8所示的旋转注射器的使用的详细代表图；
[0019] 图10和11展示了当检测到暂时阻塞时由利用图9中的信息来主动中断图8中旋转 注射器的使用而获得的锥状阻塞；
[0020] 图12为代表剪切效率变化的详细图示；
[0021] 图13A-13C为用于旋转注射器的宽阔排放部分形状的可替代实施例的截面图；
[0022] 图14详细地展示了在剪切效率中的图示代表示例变化；
[0023] 图15为测试的图示代表图；
[0024] 图16为图15中测试步骤的描述；
[0025] 图17为另一个测试的图示代表图；
[0026] 图18为实验结果的图；
[0027] 图19为实验结果的图；
[0028] 图20展示了实验结果；
[0029] 图21简要地展示了如图8所示的旋转注射器的操作；W及
[0030] 图22为在使用过程中具有宽阔排放部分的旋转注射器的截面图。
[0031 ]在上述附图中，缩写RF巧旨代旋转磁通注射器。
【具体实施方式】
[0032] 现看图1，大型侣烙炉10具有侧开口 11，并包括具有烙化表面13的烙化侣12浴。延 伸穿过开口 11的为旋转注射器，其具有伸长轴15,所述伸长轴15具有轴线，近端27和相对的 远端，安装在轴15的远端上的叶轮16。供应导管沿着轴的整个长度而内部地延伸至轴向出 口，穿过叶轮16(未图示）。在使用的过程中，颗粒助烙剂固体沿着轴16的供应导管被气体所 渗加，进入烙化金属浴12。在使用过程中，颗粒助烙固体注入烙化金属浴12时轴15W及叶轮 转动。因此，颗粒助烙固体通过它们离开轴的远端时的速度，并且通过产生剪切应的叶轮的 转动而分散到液体侣当中。该助烙固体可用于减少例如较大侣烙化W及保溫炉当中的碱金 属W及颗粒。
[0033] 可选择性安装于轴或者从轴处拆卸的叶轮16的一个实施例详细地展示于图2和3 中。在部件由石墨制成的情况下，将叶轮设置为从轴处分离的部件是有利的。在该实施例 中，叶轮16在一侧具有螺纹套接口，W牢固地接纳轴15的远端，并在另一侧具有导向至供应 导管的圆形出口边缘28的孔26。该叶轮16包括圆盘状板17,其直径一般为40cm，其具有被项 圈20围绕的轴向开口，用于安装至轴15。该板17具有近端面18,接纳轴15和远端面19。固定 在近端面18上的是多个径向安装叶片21，它们具有锥形内部端面22。运些叶片21的内部端 优选地在径向距离大于项圈20的半径之处终止，W提供在项圈和叶片的内部边缘之间的环 状空隙。固定在板17的底部面处的是另一系列的径向安装的，具有锥状内部端表面的叶片 23,该叶轮在使用中，优选地被转动，使得锥状内部端面22位于现对于转动方向的叶片的侧 部。通过叶轮的设置，该固体/气体混合物沿着轴15的供应导管和通过项圈开口 20来进料， 在该点上，底部叶片23可用作将固体/气体混合物与烙化金属混合。当固体为盐助烙剂时， 可通过其进入烙化侣的点来烙化，并容易地通过叶片23来被剪切为小液滴，W有效地将它 们分散。在替代实施例中，该圆盘状的叶轮可具有多于一个重叠板。
[0034] 图7简要地展示了在烙化侣30的操作过程中，具有安装于轴15的叶轮的旋转助烙 注射器14。该内部供应导管29沿着轴15W伸长圆柱的方式来延伸，并导向至圆形出口端28。 该颗粒材料W速度Si渗加在供应导管内，该供应导管强烈地取决于载气的速度。该颗粒材 料从出口端28处排出，并形成烙化侣30内的云32。云32的深度D直接地与供应导管中的速度 Si, W及烙化侣30中的黏度有关。旋转助烙注射器14在旋转，同时加入了颗粒材料，其方式 为叶轮16的转动促进颗粒材料混合，或剪切进入烙化侣当中。
[0035] 在使用上述的旋转助烙注射器时，现发现在低溫下出现显著的阻塞问题，达到了 限制设备使用的程度。对此进行了研究，并发现该阻塞是由于金属阻塞在供应导管的排放 部分形成。事实上，现发现当冷却金属，例如在低于约705-720°C的溫度之下，与轴接触，其 得到固化并形成阻塞，W此显著地降低了助烙处理的干预。运在当轴由热传导材料，例如石 墨制成时特别显著，该材料可将热量从烙化金属处W显著的速度取走。阻塞发生和烙化侣 的溫度之间的关系的例子在图5中展示。
[0036] 在生产某些合金时，例如5000侣系列，该助烙时间可为显著的，例如多于一个小 时，其对炉循环具有直接影响。为了减少对循环时间的助烙影响，可理想地进行预助烙，运 种做法包括当液态金属被卸入炉内时，做一部分的助烙。在预助烙中使用旋转助烙注射器 被发现由于阻塞而有问题的。对于在5000系列的合金来说，该助烙溫度在740到750°C之间， 但预助烙在680和700°C之间的溫度下进行。
[0037] 如图4所示，使用典型的旋转助烙注射器来进行测试。运导致观察到如图6A和6B中 所示的圆柱形金属阻塞的某些发生。更特别地，图6A中所示的金属阻塞从在具有气流速度 为60L/min，30PSI之下的在烙化金属溫度为679°C进行的测试中获得，但如图5B所示的金属 阻塞在具有气流速度为l(K)L/min的烙化金属溫度为680°C之下获得的。
[0038] 更特别地，应当明白，在将轴插入烙化金属之内时，静态金属压力允许侣渗透入供 应导管的排放部分。该石墨轴形成散热器，其使在排放部分之内的金属得到固化。
[0039] 阻塞机理如图7所示，接近轴的金属的溫度W及被旋转助烙注射器所注入的气体 的压力按照特定的趋势。在轴插入烙化金属的过程中，接近叶轮的溫度由于通过旋转助烙 注射器所形成的散热器快速地下降。该溫度的下降引起供应导管的排放部分的金属的固 化。运导致了氮供应系统的压力增加。在完成轴的解阻塞W及回到正常的注射压力之前，金 属阻塞的形成包括两个步骤。
[0040] 图8简要地展示了旋转助烙注射器1147的另一个替代实施例。在替代的实施例中， 该旋转助烙注射器114具有扩展的排放部分，该排放部分具有相对于旋转轴136的角度。该 扩展排放部分134从出口 128延伸至供应导管129的圆柱主要部分138,沿着给定长度来穿过 叶轮116和轴115的一部分。在该情况下，该扩展排放部分134为可见的，W具有朝着出口 128 的截头锥状的向外扩展，并形成具有在出口 128处的叶轮的远端面的尖锐边缘。
[0041] 现发现使用具有尖锐边缘的扩展排放部分134不但可允许解决低溫下发生的阻 塞，还可惊讶地增加剪切效率。
[0042] 实施例1
[0043] 测试一般与旋转助烙注射器114一起进行。在第一实施例中，排放部分的角度为 10%其在供应导管的主要部分连接之处的排放部分的直径为7/8"，并W截头锥状的方式沿 着3英寸的长度向外扩展，至尖锐出口的直径21/8"处。在6吨的炉内，在68(TC和氮气流动速 度为15化/min下进行了6个测试。典型的结果展示于图9中。在运些测试中可见有两个连续 的阻塞，然而，运些测试中没有一个能导致永久的阻塞。当溫度上升时，金属阻塞被排出。因 此，使用检测轴的最后解阻塞的编程环，可能在低溫下助烙。运种编程还可减少盐供应网的 阻塞风险，因为盐注入可仅在金属阻塞去除后开始。
[0044] 进行第屯个测试，该测试在阻塞期间被中断，并在该测试中，撤回了金属阻塞。该 金属阻塞如图10和11所示。其展示了具有在长度上几公分的轴的排放部分的截头锥状部分 足W形成阻塞的形状，该形状可轻易地被排出。如果金属的溫度太低而不能允许阻塞的重 新烙化时，该排出可在更高溫度下的助烙步骤中自动被解除阻塞。
[0045] 为了确定从烙化金属处碱金去除的动力学上的形状改变的影响，绘出了巧去除曲 线，运些曲线展示于图12。此外，W下的表1展示了使用扩展排放部分的测试的不同之处，它 们具有使用相同叶轮的测试，但将供应导管的先前圆柱延伸作为排放部分。
[0046]
[0047] 惊奇地，现发现使用具有尖锐出口边缘的截头锥状排放部分不仅可促进金属阻塞 的排放，还可提供至少在该测试环境中，改善了金属处理动力学(助烙)的意料之外的优点。 [004引用于表1中总结的测试的旋转注射器在图21A-21C中展示。更特别地，图21A和21B 展示了具有带有尖锐出口边缘的排放部分的旋转注射器，然而，图21C展示了具有连续圆柱 排放部分的旋转注射器。
[0049] 实施例2
[0050] 对具有轴的排放部分进行测试，所述轴的排放部分具有与上述的实施例1所述的 相比的相同长度和角度，但当出口边缘围绕着1cm的半径，例如图13的半径，而不是尖锐的。 [0051]更特别地，测试在6吨的炉内进行，具有氮气的流速为15化/min, W及盐的流速为 350g/min。在每个测试之前，15ppm的初始确定的巧浓度加入在6吨炉内的烙化金属中。结果 展示于图14,并总结在下表2中。
[0化2]
[0053]现发现具有运种结构的碱去除动力学显著地下降（具有尖锐边缘的扩展排放部 分）。现相信效率的减少可至少部分地通过附壁效应来解释。通过跟随排放部分的表面，盐 的轨迹变得径向。该盐被叶轮所剪切，但更快速地向烙化金属表面推进，减少了烙化金属的 停留时间。在金属表面上液态盐的大量积累的观察似乎符合运种理论。运些液态盐的大量 积累并没有出现在表1所示的其它结果中。相应地，因此，出口的尖锐边缘，即：比1cm要更小 的半径，在获得改善的优势方面有更好的特点。
[0054] 实施例3
[0055] 利用具有截头锥状排放部分的轴来进行21个测试，该排放区域所具有的直径在与 供应导管的主要部分连接之处从2.2cm延伸至其尖锐圆形出口边缘的5.4cm，沿着7.62cm的 轴向长度。
[0056] 平行助烙的测试包括21个测试中的8个。其由在最后电解车间相蜗的加料过程中 的助烙组成。用于运些测试的助烙周期总是在侣的总量达到90公吨时开始，W确保转子浸 入液态金属中。
[0057] 在平行助烙的测试的测量为W下：
[0化引 ?在旋转注射器轴中的压力。
[0059] 使用烙炉热电偶和与巧ioki"连接的接收器的热电偶的金属溫度。
[0060] 通过光谱学用金属样品来测量钢。
[0061] 其它的13个助烙测试在标准助烙规则的过程中来完成。在运些测试中仅使用金属 样品。
[0062] 如何进行两种测试的金属样品(平行助烙W及普通助烙）：
[0063] .在助烙开始之前花费一个金属样品。
[0064] ?-旦开始了助烙，在下一个10分钟内，每两分钟取一次金属样品。
[0065] 此后，剩余的助烙时间中每五分钟取一次金属样品（一般来说，五分钟用于平行助 烙，25分钟用于标准规则）。
[0066] 为了比较钢去除率，计算每个测试的动力学常数，并将其与从前述实验中而来的 进行对比。
[0067] 人们寻求减少旋转注射器处理对整个炉循环时间的影响。研究了 Ξ种方法来得到 运个目标：
[0068] .与其它炉操作来平行操作该旋转注射器。
[0069] ?减少低溫时旋转注射器阻塞，W在炉循环中更早进行操作。
[0070] ?减少助烙时间。
[0071] 当在炉循环内更早操作时旋转注射器阻塞循环的表征。
[0072] 在8个不同的时刻进行对旋转注射器阻塞循环的表征：
[0073]
[0074] 在运种环境下所展示了实验：当浸没在超过720°C的金属中，旋转注射器轴具有 5%的阻塞概率。阻塞的几率随着溫度的增加而增加。在上述所总结的测试中，八个当中只 有两个测试所具有初始金属溫度低得足W阻塞旋转注射器(测试2和4)。即使超过720°C的 金属溫度允许了助烙机会，罕有的阻塞事件限制了可W完成的分析数量。
[0075] 然而，在前述的实验中更频繁地测量低溫金属溫度。在该实验中所测量的更高金 属溫度会经受被更好的错锅管理所引起，将其诱灌在炉内之前，减少了金属热量损失。
[0076] 7号测试的例子图示地展示了当图15中的金属溫度高于720°C时的典型的测量。在 图16中提供了 7号测试的步骤的详细说明。
[0077] 测试2和4具有条件来阻塞旋转注射器轴。用于2号测试的测量图示地展示于图17 中。
[007引对于特定的2号测试，初始的金属溫度（-705。显著地低于其它测试。在4分钟之 后，压力从3.5增加到a 11PSI，其W轴内的烙化侣的固化为特征。W下的压力的下降指示了 金属被排出，且轴不再阻塞，而助烙在测试的第15和24分钟期间成功地完成了。
[0079] 最后，阻塞表征通过对测试阻塞的时刻的数量而受到限制。
[0080] 当助烙在炉循环中更早时钢去除率分析。
[0081] 为了评估助烙效率，对每个助烙测试进行动力学常数k(mirTi)计算。数值越高，钢 浓度的降低将越快，因此，旋转注射器的处理更有效。从之前测量的所使用的参考常数值为 0.04min_i。
[0082] W下的等式描述了钢去除率：
[0083]
[0084] 其中，
[0085]
[0086] ~由于发生许多炉活动，计算用于平行助烙的动力学常数为不可靠的。运些行为连胃 续地改变了金属钢的浓度，干扰了与钢去除率的计算。例如，在固体金属烙化或液体金属被 倒入炉内时。W下的表4展示了用于每个测试的信息，包括所计算的动力学常数k。
[0087]
[0088] 为了增加钢去除率计算的准确性，继续进行测试，但运次没有任何钢浓度干扰。为 了运样做，在标准的助烙期间(在炼制合金之后)进行了许多的助烙测试。
[0089] 在标准助烙行为期间的钢去除率分析
[0090] 前述的实验展示了当用锥形轴助烙时，旋转注射器钢去除率的增加。为了测量去 除速率，计算在标准助烙期间所进行的用于助烙测试的动力学常数。关于所有13个测试的 信息展示在表5中。
[0091]
[0092] 完成了十Ξ次助烙测试，尽管如此，编号为1、3和7的测试不予考虑，因为钢浓度过 低，使得光谱测量变得不可靠。许多测试都具有非常高的碱去除率值，其大约是参考数据值 的两倍。据信，锥形旋转注射器轴减缓了气体流速，允许更多的盐流经旋转注射器转子。因 此，剪切增强了，反应的动力学增强了。
[0093] 然而，所获得的动力学值被分成两种不同的组。事实上，9号实验展示了与前述实 验很不同的动力学常数，W及具有类似于参考数据化^.〇4mirTi)的数值。对于该特定的实 验，在旋转注射器中的盐流速率比通常速度要更慢。后来，研究展示了锥形轴被金属处理的 残留物部分地阻塞。该事件之后的测试(1化0 13)都展示了显著低于第一个8次实验的动力 学常数。图18展示了在测试9之后的部分阻塞的截头旋转注射器。
[0094] 如图18所示，金属处理残留物固化并覆盖所述轴的锥形部段。锥形轴的端点在直 径上减少了约25% (从5.4减少到4cm)。运种阻塞似乎减少了新轴设计的有效性。
[0095] 图19将在测试时获得的Ξ组动力学常数进行比较。第一组由用于在利用锥形轴助 烙时所取的测量值的动力学常数值构成（1-8号测试）。该第二组为当锥形轴部分阻塞时的 动力学常数(9-13号测试）。最后一组为在利用标准旋转注射器轴助烙时来自之前测试的参 考数据。
[0096] 如图19所示，新锥形轴所具有的动力学值为0.092min"i，其稍微多于在使用标准旋 转注射器轴时获得的动力学值的两倍。运种改善表示了旋转注射器处理2倍的快速，减少了 所需要的时间和盐的量的一半，W达到相同的最后钢浓度。
[0097] 该动力学值如图20所示。在1部分内的虚线代表了高动力学值(测试1-8)，而在部 分2内的实线代表了测试9(测试9-13)之后的动力学值。该部分2内的虚线为如参考值所使 用的标准动力学值。
[0098] 助烙对整个炉循环影响的潜在减少
[0099] 基于生产的历史数据，现发现在炉内更早地低溫助烙与改善的动力学结合可对炉 循环时间的助烙影响减少85%。助烙可在热金属装料期间进行，炼制合金W及其它的炉操 作。
[0100] 实施例4
[0101] 使用6的角度来进行其它测试。运些测试似乎展示了可与10°或12°下进行的测试 比较的剪切效率。
[0102] 结论
[0103] 具有尖锐边缘的本发明的轴的排放部分的宽阔形状减缓了气体在助烙过程中，离 开轴之前的速率，运反过来有利于上述实施例中叶轮的剪切效应，W此潜在地改善了在烙 化金属中脱碱的动力学。
[0104] 其简要地在图22中得W展示，其中的颗粒盐的速率为处于供应导管的主要部分中 的Si,并由于在该区域中的载气的减缓，根据流体机械原则而减缓为在排放部分的出口处 的S2。因此，颗粒材料"云"的深度D与排放部分将连续地与供应导管的主要部分成柱形的情 况相对比起来则减少。反过来，在"云"中的具有较少深度的颗粒材料对应地更接近于叶轮， W此改善了剪切效率。
[0105] 如上的示例，实验证明了对于5°到15°之间角度的剪切效率的潜在增加，并应当相 信，可使用0-90°之内的更宽锥度角度范围，例如达到20°的角度。
[0106] 增加还可通过扩展排放部分的效应来获得，其可阻止低溫下的金属阻塞阻塞。更 特别地，该轴的排放部分的宽阔形状允许了用于冷溫度下的助烙金属的设备的使用，该冷 溫度例如在680°C和720°C之间，W此增加了整体铸造中屯、的效率。确实，在冷溫度下处理金 属允许了要执行的助烙同时地与其它炉操作一起进行，该其它的炉操作例如为热金属装料 和/或炼制合金之前的操作。由于阻塞问题在类似的【背景技术】中的设备中出现，助烙不可在 更冷的金属溫度下执行，并因此在烙化金属炼制合金之后执行。
[0107] 轴可由合适的材料，优选为石墨来制成。可使用许多类型的石墨，包括结合物。例 如，轴的锥形排放部分可由第一材料制成，而轴的剩余部分可由第二材料制成。
[0108] 根据本发明的公开，本领域的技术人员将显然地明白如何将本发明的公开用于其 它的利用旋转注射器将颗粒固体或气体混合到液体内的申请中。应当相信，剪切效率的提 高可明显地应用于包括将气体或颗粒材料引入除了侣的其它类型金属中，甚至将气体或颗 粒材料一起引入除了金属之外的其它材料中。例如，宽阔的排放部分可用于钢处理的氧切 害d，或在采矿工业的污泥悬浮细胞中的气体注射。
[0109] 在替代的实施例中，宽阔排放部分的长度可变化。该长度的改变可成为轴的角度 和尺寸的函数。例如，15°的角度可具有非常大的转子W达到深于约3英寸。此外，测试展示 了长度对结果具有限制的效果，主要的效果来自于角度。另一方面，如果寻求与低溫的妨碍 性阻塞关联的增加，排放部分的长度应当至少为约金属阻塞的预期尺寸。w运种逻辑，当需 要在高溫下操作旋转注射器时，所需要的长度较小;反之亦然。为了产生可在一个条件的范 围下进行操作的旋转注射器，该供应导管的宽阔排放部分的长度可被设置为鉴于预期金属 阻塞尺寸而允许最差的情况，同时将期望的剪切效率作为考虑因素。应当明白在妨碍性低 溫金属阻塞形成中的宽阔形状的优点与金属阻塞和供应导管的排放部分之间的摩擦的减 少有关。更特别地，为了从圆柱形排放部分中排出金属阻塞，穿过阻塞的压力差必须克服金 属阻塞和排放部分内壁之间的动力学摩擦，而该动力学摩擦可实际地通过使用合适成形的 排放部分来去除，在给定的角度和形状中，宽阔的排放部分的长度是足够的，W使得充分渗 加并分散在剪切区域内的气体/流混合的方式来允许从出口处喷出的速度减少和宽阔喷 射。
[0110] 在一些实施例中，长度可根据比例和排放部分的入口端和轴向出口之间的角度来 选择，并更特别地W获得在1.25和7.25之间的排放部分入口端和轴向出口之间的表面比例 的方式来进行。例如，在内部供应导管为7/8"，并对应于排放部分的入口端的直径的情况 下，并具有从在排放部分的入口端和轴向出口之间的轴的7°角度，该排放部分的轴向长度 可为0.5和6英寸之间，其中在内部供应导管直径为7/8"并对应于排放部分的入口端的直径 时，并具有在排放部分的入口端和轴向出口之间的轴的15°角度，该排放部分的轴向长度可 在0.2和2.75英寸之间。在一些实施例中，优选地，保持3和5之间的比例要比1.25和7.25之 间的比例要好。
[0111] 在替代的实施例中，扩展排放部分的实际范围可随着将扩张形状保持在可工作范 围内的同时而变化。图13B和13C展示了具有如角度a所示的两个特定示例。如图13B所示的 实施例具有多个连续扩展的圆柱阶段。应当明白，在替代的实施例中，某些或所有的运些阶 段可为锥状而不是圆柱形。图13C展示了 W扩散器形状提供的另一个变形例。在任何情况 下，要注意:设计或选定形状的任何肩部或特点应当适于阻碍柯安达效应下的混合物到内 表面的粘合。此外，应当注意避免那些会阻碍要获得理想效应的流扩宽或速度减小的形成 的特征。
[0112] 正如上述所理解的，上述的例子仅限于示例。例如，在替代的实施例中，轴和叶轮 可为单一部件而不是两个组合部件，轴可为不同长度，且扩展排放部分可制成叶轮的轴的 部分，或部分地成为轴和叶轮的部分。其范围可通过附加的权利要求所限定。
【主权项】
1. 旋转注射器，其包括具有近端和远端的伸长轴，以及在该伸长轴的远端处的叶轮，所 述伸长轴和所述叶轮在运作时可一起围绕所述轴的轴线转动，所述旋转注射器为中空的， 并具有内部供应导管，该内部供应导管沿着所述轴延伸并横跨所述叶轮，所述供应导管在 所述轴的近端处具有入口、从所述入口延伸至排放部分的主要部分、延伸至轴向出口的排 放部分，所述排放部分具有与供应导管的主要部分连接的狭窄端，以及在所述轴向出口处 的较宽端。2. 根据权利要求1所述的旋转注射器，其特征在于，所述叶轮具有叶片，所述叶片位于 排放部分外部，并围绕着所述排放区域。3. 根据权利要求2所述的旋转注射器，其特征在于，所述叶片位于与所述排放部分的轴 向位置重合的横向平面上。4. 根据权利要求1所述的旋转注射器，其特征在于，所述排放部分具有截头锥状形状。5. 根据权利要求1所述的旋转注射器，其特征在于，所述轴向出口具有尖锐边缘。6. 根据权利要求1所述的旋转注射器，其特征在于，所述排放部分具有相对于所述轴的 轴线约5到20°之间的角度。7. 根据权利要求6所述的旋转注射器，其特征在于，所述排放部分具有相对于所述轴的 轴线约5到15°之间的角度。8. 根据权利要求1所述的旋转注射器，其特征在于，所述排放部分具有沿着所述轴的轴 线约3英寸的长度。9. 根据权利要求1所述的旋转注射器，其特征在于，所述排放部分的上游端与轴向出口 的表面比在1.25和7.25之间。10. 根据权利要求1所述的旋转注射器，其特征在于，所述叶轮设置为以与所述轴不同 的部件的形式，并可从所述轴处拆卸。11. 根据权利要求10所述的旋转注射器，其特征在于，所述轴的远端以及叶轮通过对应 的阳性和阴性螺纹匹配地相互接合。12. 根据权利要求1所述的旋转注射器，其特征在于，所述轴和叶轮由石墨制成。13. 利用旋转注射器来处理熔化铝的方法，所述方法包括： 将旋转注射器的头部引入熔化铝中； 当该旋转注射器的头部位于熔化铝中时，沿着沿所述旋转注射器的轴的供应导管掺加 颗粒处理固体并使其从所述旋转注射器的头部中出去，同时旋转所述旋转注射器的头部处 的叶轮;通过所述供应导管的截面面积的增大，减小在所述供应导管的排放部分处的颗粒 处理固体的速率。14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述助熔熔化铝的方法在具有质量为 10-150吨的铝的炉中进行。15. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述旋转注射器的头部引入的步骤是 在熔化铝的温度低于720 °C时进行的。16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述温度低于700°C。17. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，掺加颗粒助熔固体的步骤在熔化铝的热 金属装料过程中进行。18. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，掺加颗粒助熔固体的步骤在炼制合金的 步骤之前进行。19. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，掺加颗粒助熔固体的步骤与其它炉的操 作平行进行。20. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，一旦铝的量达到90吨，则所述助熔是在 最后电解坩锅的装料期间进行的。21. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，掺加颗粒助熔固体是在熔化铝的热金属 装料期间进行的。22. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，掺加颗粒助熔固体是在炼制合金的步骤 之前进行的。23. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，掺加颗粒助熔固体是与其它炉的操作平 行进行的。24. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，一旦铝的量达到90吨，则所述助熔是在 最后电解钳锅的装料期间进行的。
【文档编号】C22C1/06GK105992638SQ201480030917
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2014年5月23日
【发明人】约瑟夫·兰格莱斯, 彼得·唐纳德·韦特, 弗朗西斯·伯顿, 瑟奇·蒙吉尔
【申请人】力拓艾尔坎国际有限公司