一种热熔材料提纯方法及装置与流程

本发明涉及熔模铸造工艺技术领域，尤其是一种用于物料在高粘性热熔状态下快速精确去除水份、灰份（高温灼烧残留物包括无机盐矿物质等）、氧化物、碳化物等杂质的提纯方法，及该方法专用的装置。

背景技术：

熔模铸造需要使用模型蜡料，并在热熔状态注射到模具，再冷却凝固成模型。

在模型表面制作多层耐火涂层并干燥后，（使用水浴、蒸气、电热辐射、燃气闪烧、微波等方法）加热模型使蜡料熔化形成空腔模壳（术语脱蜡）。

至此，模型蜡料完成一次工作使命。

蜡料的纯净程度会严重影响到模型的制成率以及后续工序的铸件产品质量，尤其是高等级的熔模铸件（高温合金，钛合金，有色合金，航空、航天、医疗领域）对于蜡料的纯净度几近苛刻。

目前，现有技术中熔模铸造企业对于蜡料纯净程度的控制常用方式有三种：

一是直接使用全新的蜡料（蜡料供应商按要求配制），经过一次使用脱蜡后即废弃，铸造企业承受较高的蜡料成本。

二是脱蜡后采用高温蒸发除水、长时间静置等方法简单处理，重新回收进行二次以上循环使用，相对节约蜡料成本，但是由于简单处理方法导致蜡料纯净度不断降低，灰份增加，蜡料受长期高温变质、氧化、碳化，同时因需长时间保温加热，投入较多保温储料桶，导致能耗较高。

三是阶段性补充全新的蜡料到循环回收蜡料中，适当改善蜡料质量。

另有利用真空技术和高密度滤袋来缩短除水时间和过滤一部分大颗粒杂质，起到一定效果，但是蜡料中细颗粒的灰份、氧化物、碳化物无法高效精确去除，真空装置易受热熔蜡料挥发凝结小颗粒及水汽污染，滤袋易被堵塞或损坏需频繁更换。

另有利用离心桶内安装过滤袋方式过滤一部分大颗粒杂质，同样无法高效精确去除蜡料中水份及细颗粒的灰份、氧化物、碳化物等杂质，滤袋易被堵塞或损坏需频繁更换。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种热熔材料提纯方法及装置，从而在常压状态工作，无需额外配备除水装置及静置过滤装置，低成本低能耗，适合大批量生产的自动化精确提纯方法及该方法专用的装置，最大程度恢复蜡料原始特性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种热熔材料提纯装置，包括底座，所述底座前部固定安装有均温箱，所述均温箱的一旁安装有离心装置，所述均温箱分别通过三根保温输送管道连接有备料泵、进料泵和控制阀，三根保温输送管道同时与热油循环系统连接，所述进料泵通过管路与离心装置的转桶连接，所述转桶内安装有螺旋推送器，所述螺旋推送器的末端设置有渣料出料口，所述转桶的底部设置有净化物出料口，所述净化物出料口通过管路连接出料泵，所述控制阀通过串联的第一控制阀和第二控制阀组成，所述出料泵连接至第一控制阀和第二控制阀之间；还包括热气循环系统热油循环系统和制冷单元；整个装置的四周侧面及顶部盖有钣金盖板。

其进一步技术方案在于：

所述均温箱呈长方体结构，采用不锈钢材料制作，采用双层中空结构；

所述螺旋推送器的结构为：螺旋刮片安装在转桶内，所述转桶的一端传动部并联安装有推送器变频高速电机和转桶变频高速电机，所述推送器变频高速电机与负载电流侦测单元连接，所述转桶的另一端与进料泵连接；

热气循环系统的结构为：包括与均温箱连接的变频热风风机，所述变频热风风机出风口连接电加热室，所述变频热风风机的一端进风口、电加热室的输出端分别连接有调节风阀；

所述热油循环系统包括：热油泵、油箱、电加热器、循环油管和阀门；

所述制冷单元的结构为：离心装置设置有中空保温隔层外壳，其与冷凝器一端相连，所述冷凝器上还连接有压缩机和蒸发器，冷凝器另一端与电加热室的输出端调节风阀相连接；

还包括界面温差控制单元，所述界面温差控制单元内包含有温度探测器和温度控制仪表；所述界面温差控制单元一端温度探测器安装在均温箱内部，另一端温度探测器安装在中空保温隔层外壳内部。

所述保温输送管道、第一控制阀和第二控制阀均采用双层套中空结构，通以热油循环保温，第一控制阀和第二控制阀为电磁气动。

一种热熔材料提纯方法，包括如下操作步骤：

第一步：待提纯的热熔状态材料通过备料泵导入均温箱内，同时调整温度T1，T1为80-140摄氏度；

第二步：将转桶进行预热，预热至温度T2，T2为80-120摄氏度；

第三步：温度为T1的热熔物料经由进料泵以匀速流量L泵入已预热至温度T2并已按分离因素A运转的离心装置转桶空腔，在转桶内对热熔状态材料内水份、灰份、氧化物、碳化物等不同比重杂质进行径向精确分层；流量L为0.2-0.8立方米/小时，分离因素A为1600-4000；

第四步：通过制冷单元与热气循环系统联动调整离心装置转桶空腔最大径筒壁界面两侧温差（Δt=T1-T2），Δt为5-60摄氏度，稳定热熔材料径向分层中杂质层厚度H，厚度H为2-50mm，此时沉积到杂质层的杂质浓度逐渐增加；

第五步：螺旋推送器收集杂质层物料排向出渣口，负载电流侦测单元检测变频螺旋推送器负载电流值（I1）与空载电流值（I0），测算两者比值（C=I1/I0）；I1为5.5-7.0，I0为5.1-6.5，C为1.05-1.15；

若C值符合设定值则排出杂质，同时第一控制阀接通直排管路，出料泵直接排出纯净热熔状态物料；若C值不符合设定值，第二控制阀接通回流管路，出料泵把热熔状态物料重新泵至均温箱，重复之前步骤。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过采用整套系统可以快速方便的得到不同纯净度的洁净物料，工作效率高，成本低。

附图说明

图1为本发明的系统结构图。

图2为本发明的主视图。

图3为图2的俯视图。

图4为本发明的主视图（省略钣金盖板和底座）。

图5为图4的俯视图。

其中：1、钣金盖板；2、底座；3、均温箱；4、离心装置；5、备料泵；6、进料泵；7、出料泵；8、螺旋推送器；9、界面温差控制单元；10、热气循环系统；11、热油循环系统；12、制冷单元；13、保温输送管道；14、第一控制阀；15、空气压缩机；16、电气控制系统；17、转桶变频高速电机；18、传动部；19、转桶；20、中空保温隔层外壳；21、推送器变频高速电机；22、负载电流侦测单元；23、螺旋刮片；24、变频热风风机；25、电加热室；26、自动运行控制模块；27、调节风阀；28、压缩机；29、冷凝器；30、蒸发器；31、送风管； 32、第二控制阀。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例的热熔材料提纯装置，包括底座2，底座2前部固定安装有均温箱3，均温箱3的一旁安装有离心装置4，均温箱3分别通过三根保温输送管道13连接有备料泵5、进料泵6和控制阀，三根保温输送管道13同时与热油循环系统11连接，进料泵6通过管路与离心装置4的转桶19连接，转桶19内安装有螺旋推送器8，螺旋推送器8的末端设置有渣料出料口，转桶19的底部设置有净化物出料口，净化物出料口通过管路连接出料泵7，控制阀通过串联的第一控制阀14和第二控制阀32组成，出料泵7连接至第一控制阀14和第二控制阀32之间；还包括热气循环系统10热油循环系统11和制冷单元12；整个装置的四周侧面及顶部盖有钣金盖板1。

均温箱3呈长方体结构，采用不锈钢材料制作，采用双层中空结构。

螺旋推送器8的结构为：螺旋刮片23安装在转桶19内，转桶19的一端传动部18并联安装有推送器变频高速电机21和转桶变频高速电机17，推送器变频高速电机21与负载电流侦测单元22连接，转桶19的另一端与进料泵6连接。

热气循环系统10的结构为：包括与均温箱3连接的变频热风风机24，变频热风风机24出风口连接电加热室25，变频热风风机24的一端进风口、电加热室25的输出端分别连接有调节风阀27。

热油循环系统11包括：热油泵、油箱、电加热器、循环油管和阀门。

制冷单元12的结构为：离心装置4设置有中空保温隔层外壳20，其与冷凝器29一端相连，冷凝器29上还连接有压缩机28和蒸发器30，冷凝器29另一端与电加热室25的输出端调节风阀27相连接。

还包括界面温差控制单元9，界面温差控制单元9内包含有温度探测器和温度控制仪表；所述界面温差控制单元9一端温度探测器安装在均温箱3内部，另一端温度探测器安装在中空保温隔层外壳20内部。

保温输送管道13、第一控制阀14和第二控制阀32均采用双层套中空结构，通以热油循环保温，第一控制阀14和第二控制阀32为电磁气动。

具体结构如下：

主要有钣金盖板1、底座2、均温箱3、离心装置4、备料泵5、进料泵6、出料泵7、螺旋推送器8、界面温差控制单元9、热气循环系统10、热油循环系统11、制冷单元12、保温输送管道13及控制阀、空气压缩机15、电气控制系统16等构成。

均温箱3外形为长方体，用不锈钢材料制作，双层中空结构，与热气循环系统10相连提供保温加热，固定在机架底座2上，处于机架前端；

离心装置4安装在机架底座2上，处于机架背侧，包括转桶变频高速电机17、传动部18、转桶19、中空保温隔层外壳20；

螺旋推送器8包括推送器变频高速电机21、负载电流侦测单元22、传动部18、螺旋刮片23，安装在离心装置4转桶19内，螺旋刮片23与转桶19最大径内壁精密配合，互不干扰各自转动；

界面温差控制单元9包括温度探测器，温度控制仪表；

热气循环系统10包括变频热风风机24、电加热室25、自动运行控制模块26、送风管31、回风管、调节风阀27等。

热油循环系统11包括热油泵、油箱、电加热器、循环油管、阀门；

制冷单元12包括压缩机28、冷凝器29、蒸发器30，送风管31，提供设定温度冷风；

保温输送管道13及控制阀均采用双层套中空结构，通以热油循环保温，控制阀为电磁气动；

控制系统包含操作系统和电控执行器件，操作系统安装在机架外侧覆板电控柜门上的触摸屏电脑中，电控执行器件安装在机架外侧覆板与均温箱3一侧之间的空间。

实施例一：

本实施例的热熔材料提纯方法，包括如下操作步骤：

第一步：待提纯的热熔状态材料通过备料泵5导入均温箱3内，同时调整温度T1，T1为80-140摄氏度；

第二步：将转桶19进行预热，预热至温度T2，T2为80-120摄氏度；

第三步：温度为T1的热熔物料经由进料泵6以匀速流量L泵入已预热至温度T2并已按分离因素A运转的离心装置转桶19空腔，在转桶19内对热熔状态材料内水份、灰份、氧化物、碳化物等不同比重杂质进行径向精确分层；流量L为0.2-0.8立方米/小时，分离因素A为1600-4000；

第四步：通过制冷单元与热气循环系统联动调整离心装置转桶19空腔最大径筒壁界面两侧温差（Δt=T1-T2），Δt为5-60摄氏度，稳定热熔材料径向分层中杂质层厚度H，厚度H为2-50mm，此时沉积到杂质层的杂质浓度逐渐增加；

第五步：螺旋推送器8收集杂质层物料排向出渣口，负载电流侦测单元22检测变频螺旋推送器负载电流值（I1）与空载电流值（I0），测算两者比值（C=I1/I0）；I1为5.5-7.0，I0为5.1-6.5，C为1.05-1.15。

若C值符合设定值则排出杂质，同时第一控制阀14接通直排管路，出料泵7直接排出纯净热熔状态物料；若C值不符合设定值，第二控制阀32接通回流管路，出料泵7把热熔状态物料重新泵至均温箱3，重复之前步骤。

所有提纯过程采用非直接接触加热方式保持物料热熔状态；

对于相同类的热熔材料，设定不同的Δt=T1-T2，A，L，H，C=I1/I0，则获得不同纯净度的洁净物料。

实施例二：

本实施例的热熔材料提纯方法，包括如下操作步骤：

第一步：待提纯的热熔状态材料通过备料泵5导入均温箱3内，同时调整温度T1，T1为120摄氏度；

第二步：将转桶19进行预热，预热至温度T2，T2为110摄氏度；

第三步：温度为T1的热熔物料经由进料泵6以匀速流量L泵入已预热至温度T2并已按分离因素A运转的离心装置转桶19空腔，在转桶19内对热熔状态材料内水份、灰份、氧化物、碳化物等不同比重杂质进行径向精确分层；流量L为0.6立方米/小时，分离因素A为3500；

第四步：通过制冷单元与热气循环系统联动调整离心装置转桶19空腔最大径筒壁界面两侧温差(Δt=T1-T2)，Δt为10摄氏度，稳定热熔材料径向分层中杂质层厚度H，厚度H为5mm，此时沉积到杂质层的杂质浓度逐渐增加；

第五步：螺旋推送器8收集杂质层物料排向出渣口，负载电流侦测单元22检测变频螺旋推送器负载电流值(I1)与空载电流值(I0)，测算两者比值(C=I1/I0)；I1为6.20，I0为5.48，C为1.13。

第六步：若C值符合设定值则排出杂质，同时第一控制阀14接通直排管路，出料泵7直接排出纯净热熔状态物料；若C值不符合设定值，第二控制阀32接通回流管路，出料泵7把热熔状态物料重新泵至均温箱3，重复之前步骤。

实施例三：

本实施例的热熔材料提纯方法，包括如下操作步骤：

第一步：待提纯的热熔状态材料通过备料泵5导入均温箱3内，同时调整温度T1，T1为100摄氏度；

第二步：将转桶19进行预热，预热至温度T2，T2为90摄氏度；

第三步：温度为T1的热熔物料经由进料泵6以匀速流量L泵入已预热至温度T2并已按分离因素A运转的离心装置转桶19空腔，在转桶19内对热熔状态材料内水份、灰份、氧化物、碳化物等不同比重杂质进行径向精确分层；流量L为0.2立方米/小时，分离因素A为2000；

第四步：通过制冷单元与热气循环系统联动调整离心装置转桶19空腔最大径筒壁界面两侧温差(Δt=T1-T2)，Δt为10摄氏度，稳定热熔材料径向分层中杂质层厚度H，厚度H为10mm，此时沉积到杂质层的杂质浓度逐渐增加；

第五步：螺旋推送器8收集杂质层物料排向出渣口，负载电流侦测单元22检测变频螺旋推送器负载电流值(I1)与空载电流值(I0)，测算两者比值(C=I1/I0)；I1为5.5，I0为5.1，C为1.07。

第六步：若C值符合设定值则排出杂质，同时第一控制阀14接通直排管路，出料泵7直接排出纯净热熔状态物料；若C值不符合设定值，第二控制阀32接通回流管路，出料泵7把热熔状态物料重新泵至均温箱3，重复之前步骤。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。