专利名称：熔融金属处理炉的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及熔融金属处理炉，适宜与坩埚炉配合，更具体地涉及一种熔融金属处理炉，从坩埚炉放出的熔融金属在处理炉中保持在要求的高温下和以少的夹杂和气体排出，提高了熔融金属的质量。
已知的熔融金属处理炉51设有一个熔化室(坩埚室)52、一个保持室53、一个脱气室54和一个出口室55。如铝锭之类的原材料放在坩埚室52中，被一个熔化燃烧器56加热熔化。熔化的铝通过通道57流入保持室53，在该处被一个加热燃烧器58加热到要求的温度和保持在该温度下。随后，熔融铝进入脱气室54，在该处由脱气装置60除去如氢气之类的气体含量。已脱气的熔融铝引入出口室55。取出要求量的熔融铝和送到锻造装置(未示出)把它成形为要求的形状。
上述已知的熔融金属处理炉有下列缺点(1).在离开坩埚室52后，熔化炉由加热燃烧器58保持在高温下，但是在从保持室53流到出口室时，温度逐渐降低，通常比起始温度低30℃。另外，出口室55排出及供出熔融铝时温度变化可高到±5℃或更多。该热的差别需要消除，但已知的系统难以解决这一问题。
(2).熔融铝在保持室53中必须保持在比出口室55中的温度高。例如，如果熔融铝在出口室55必须要在温度730℃下，那么在保持室53中的温度至少为760℃。面向加热燃烧器58的熔融铝部分会有更高的温度。但是，在770℃或更高的温度下，铝易于氧化，这样生成氧化物。这些氧化物从尖晶石迅速转变为刚玉。更严重的是，出口室55的高温使熔融铝与空气及燃烧气体接触时卷入更多的氢气和其它气体。卷入熔融铝中的氧化物形成硬的核心，容易成为锻件的机加工的障碍。另外，在熔融铝中的气体形成气泡，会导致铸件中有气孔。
(3).在熔融铝从脱气室60流到出口室55中熔融铝与空气的接触卷入更多的气体与熔融金属停留在出口室55中的时间成正比。
(4).为了解决上述第(3)的问题，如果缩短熔融铝停留在出口室55中的时间，含在熔融铝中的大部分的氧化物和杂质不会形成残渣，而是不利地留在熔融铝中。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种熔融金属处理炉，包括一个加热室，用来保持从坩埚炉放出的熔融金属在预定的温度下；一个进口，所述的熔融金属通过该进口进入加热室；一个出口室，用来把熔融金属排到外面，所述的出口室包括一个第一进出通道和一个第二进出通道，其中所述的出口室通过所述的第一进出通道和第二进出通道与所述的加热室连通；和一个循环装置，用来使熔融金属从所述的出口室通过第二进出通道流到所述的加热室，和从所述的加热室通过所述的第一进出通道流到所述的出口室。
处理炉包括一个用来把从坩埚炉(未示出)通过进口17送入的熔融金属15加热到要求的温度的加热室5和排出熔融金属15的出口室7。出口室7包括第一进出通道23和第二进出通道24，出口室7通过进出通道23、24与加热室5连通。还设有循环装置28以便离开出口室7的循环熔融金属15通过第二进出通道24、加热室5、第一进出通道23最后到出口室7。
按照本发明的另一方面，处理炉还设有保持室，熔融金属15通过该保持室通入进口17，或在熔融金属15收集在另一个保持段后，使要求量的熔融金属通过通道传到进口17或用一个传送容器传送。进口17可设在进口室中，而不是作为一个中间通道，直接与加热室5连通。或者进口17可设在加热室5中。
加热室5设有一个气体燃烧器、一个浸入式燃烧器、一个气体—火焰浸入加热器、一个气体加热器或任何其它的加热装置。
循环速度优选地为每分钟一至两个周期，通常沿一个方向，沿顺时针或反时针，但是转动方向可以规则地或无规则地倒转。
按照本发明，导入加热室5的熔融金属加热到预定的温度和导入到出口室7。出口室中的熔融金属从另一个出口循环到加热室，在该处加热到要求的温度。
优选地，在循环通道中可设一个脱气室6。当通过脱气室6，熔融金属15除去了氢气或其它气体。脱气室可设在上游或下游；优选地设在下游以便除去很可能从燃烧气体中卷入的氢气。进口17可以设在脱气室6中。
加热室5可以设有第一段5a和第二段5b，进口17通过第一段5a与脱气室6连通。第二段5b与出口室7和脱气室6连通。传送通过进口17的熔融金属15在第一段加热到要求的温度，和在脱气室6中脱气。随后，熔融金属15通过循环通道流进出口室7。
第一段5a和第二段5b可由设在它们下部的隔板16隔开，但是在第一段5a和第二段的上部没有隔板。结果，来自进口和出口室的两股熔融金属一起由加热燃烧器加热。这是一个高效的方法。如果隔板的上边缘位于低于熔融金属的顶部，在表面的氧化物或其它杂质可同时通过维修口除去。
循环装置28可以设有电磁感应装置或泵装置。或者其可构成脱气转子的形式，该脱气转子包括一个吸气管用来引入氮气或惰性气体，如稀有气体，和一个转子连到吸气管的下端，因而使转子可细分通过抽吸管卷入熔融金属15中的惰性气体的气流。由于转子使熔融金属15上或周围产生一个惯性矩，熔融金属以适当的速度从脱气室6循环进入出口室7和加热室5。
转动脱气装置过分高速的转动易使在熔融金属表面上的氧化物和气泡进到熔融金属内。但是，慢的转动也是不合适的，因为惰性气体的细分的气泡不会很好地分散，和熔融金属的循环倾向变慢。速度应定在300-350r.p.m。转动方向可规则地或不规则地反转。
转动装置27可设在脱气室的要求的位置。当转子26的转动轴线位于离开脱气室6的相邻的内壁表面在转子直径的1.5倍或更小的范围内，在转子26和侧壁之间，在熔融金属上或周围会有合适的惯性矩，因而便于熔融金属的循环。
下面参见
图1-4，通过实例更具体地说明本发明。
在图1中，作为熔融金属处理炉1代表的是一个熔融铝处理炉2，处理炉2设有一个熔化(坩埚)室3，一个保持室4，一个加热室5，一个脱气室6和一个出口室7。在所示的实施例中，处理炉2包括熔化室3，该熔化室3通过熔融金属流道8与保持室4连通，保持室4通过出口通道9与加热室5连通。标号10表示与熔化室3的侧面连接的原材料供应装置。
在图2中，熔化室3设有一个原材料供应口11(下称“供应口”)，供应口11内设有一个废气管12。
由供应装置10通过供应口11向熔化室3供应原材料，如锭或其它材料。原材料被熔化燃烧器13熔化成熔融铝15，熔融铝15通过流道8流入保持室4。
如图3所示，保持室4的顶部设有一个加热燃烧器14，因而防止熔融金属15冷到比其起始温度更低的温度，例如当起始温度为725℃，熔融金属15加热到725-735℃。从保持室4通过出口通道9把新鲜的熔融铝15供入加热室5，其量相当于从出口室7排出的熔融铝。由熔化燃烧器3和加热燃烧器14产生的废气通过废气管12排出，其中废气用来预热供应口11中的原材料。
如图3和4所示，加热室5包括由隔板16隔开的第一段5a和第二段5b，第一段5a设有进口17，与出口通道9连通。
如图3所示，隔板16的上边缘低于加热室5中的熔融铝15的表面，使得第一段5a和第二段5b在它们上部的空间5c连通。加热燃烧器18和废气口19面对着空间5c。因此，在第一段5a和第二段5b中的熔融铝15被加热燃烧器18有效地加热，浮在熔融铝15的表面上的氧化物通过一个单一的维修口20除去。
如图4所示，第一段5a和第二段5b通过第一通道21和第二通道22与脱气室6连通。出口室7设有第一进出通道23和第二进出通道24，出口室7通过第一进出通道23与脱气室6连通，和通过第二进出通道24与第二段5b连通。这样，进口17通过第一段5a和第一进出通道23与脱气室6连通。这样提供了一个经过第一进出通道23、出口室7、第二进出通道24、第二段5b和第二通道22的进出脱气室6的循环途径。
第一通道21、第二通道22、第一进出通道23和第二进出通道24位于熔融铝15的表面下，因此可防止浮在这些通道表面上的氧化物移动进入其它室中。优选地，第一通道21位于熔融铝表面下和高于加热室5的底部，因此可防止在表面的氧化物和在底部的残渣移动进入脱气室6。
脱气室6装有一个转动脱气装置27，该装置有与吸气管25成整体的一个转子26。吸气管25朝着熔融铝15的下部分吹入惰性气体(如氮气和氩气)气泡。细分的气泡吸收卷在熔融铝中的气体(如氢气)，同时升起通过熔融铝15。这样除去了气体含量。
转动脱气装置27有一个循环装置28，该装置28使熔融铝15从出口室7经第二进出通道24、第二加热段5b、第二通道22、脱气室6和第一进出通道23再回到出口室7。转子26的转动使熔融铝15上面和周围有一个惯性矩，使得熔融铝被沿着图4的箭头方向被推动，这样熔融铝沿着循环途径运动。如图4所示，转子26定位成其转动轴线离开脱气室6的邻近的内壁表面的距离等于转子直径的1.5倍或更小(例如等于转子的直径)，使得熔融铝沿着循环途径穿过转子26和脱气室6的内壁之间。
如图4所示，脱气室的两个角部和出口室的三个角度倒圆，使得熔融铝可在脱气室6和出口室7中平滑地流动，否则熔融铝会在这些角部停止。
熔融铝15从出口室17经由脱气室6到加热室5，因此不管熔融铝前面部分的排出，熔融铝可保持在适当的温度下。例如，温度精确地控制在725℃±2℃。另外，在熔融铝中氢气的浓度减小例如在100g的铝中为0.10-0.15cc。这显示了熔融铝的好的质量。
要求量的熔融铝15可由机器人臂(未示出)取出到一个传送机，或者出口室7可设有一个出口。标号29表示废物排出口，在维修时，通过该排出口排出出口室7中的剩余的熔融金属。
下面参见图5，说明本发明的一个改型。
该实施例示出熔融铝通过一个进口通道30进到一个保持室31中的一个或多个进口17。
保持室31也设有一个加热室5、一个脱气室6和一个出口室7。加热室5包括由隔板16分开的第一段5a和第二段5b。进口17通过第一段5a与脱气室6连通，循环途径设在从出口室7通过第二段到脱气室6。设在脱气室6中的转动脱气装置27构成一个循环装置28，使得熔融铝沿循环途径循环，其方式与第一实施例一样。为简化起见，省略了详细说明。
在上述说明中，原材料是铝和铝合金，但本发明不限于这些金属。本发明可适合与各种坩埚炉配合使用，和加热室、脱气室和出口室也不限于上述的实施例。
本发明的主要优点如下(1).在熔融金属被循环装置循环时，在加热室中加热到要求的温度。熔融金属的温度增加和减小控制在±2℃之间。
(2).由于第(1)项的优点，因为不需要把熔融金属加热到更高的温度来补偿熔融金属在出口室中的温降。这样减少了燃料消耗，和阻止形成氧化物。另外减少卷在熔融金属中的氢气和其它气体。
(3).由于熔融金属保持在控制的温度，熔融金属可停留在炉中直到杂质及氧化物被除去，这些杂质及氧化物作为残渣保持在出口室7中。
(4).脱气室除去气体的含量(如氢气或其它气体)，因此可得到好质量的熔融金属。
(5).由于加热室5包括两段5a、5b，和进口17通过第一段5a与脱气室6连通，而第二段5b与出口室7及脱气室6连通，因此从进口17传出的熔融金属在第一段中被加热到要求的温度，和流到脱气室6，在该处杂质从熔融金属中完全除去。结果，即使在进口17和出口室7中的熔融金属的表面水平有差别，也可防止含有气体的熔融金属进入出口室。
(6).转动脱气装置27的转子26使卷在熔融金属中的惰性气体(如氮气和稀有气体)的气泡雾化(细分)。优选地，转动脱气装置27作为循环装置28，因此简化了炉子的结构，减小了生产成本。
(7).优选地，转子26定位成其转动轴线离开脱气室6的相邻的内壁表面的距离为其直径的1.5倍或更小。转子26的这一位置使转子和脱气室6的内壁之间流的熔融金属上和周围产生惯性矩，使得熔融金属15可平稳地循环。
(8).由于出口室7的相邻的壁倒圆，熔融金属15可以平稳地穿过这些壁的角部。平稳的流动使熔融金属均匀化。均匀的熔融金属使热可以均匀地传送通过。
权利要求
1.一种熔融金属处理炉，包括一个加热室(5)，用来保持从坩埚炉放出的熔融金属(15)在预定的温度下；一个进口(17)，所述的熔融金属通过该进口(17)进入加热室(5)；一个出口室(7)，用来把熔融金属(15)排到外面，所述的出口室(7)包括一个第一进出通道(23)和一个第二进出通道(24)，其中所述的出口室(7)通过所述的第一进出通道(23)和第二进出通道(24)与所述的加热室(5)连通；和一个循环装置(28)，用来使熔融金属(15)从所述的出口室(7)通过第二进出通道(24)流到所述的加热室(5)，和从所述的加热室(5)通过所述的第一进出通道(23)流到所述的出口室(7)。
2.按照权利要求1的熔融金属处理炉，其特征在于还包括一个脱气室(6)，设在循环途径中，沿着该循环途径，熔融金属从所述的出口室(7)通过加热室(5)流到出口室(7)。
3.按照权利要求2的熔融金属处理炉，其特征在于所述的加热室(5)包括一个第一加热段(5a)和一个第二加热段(5b)，其中所述的进口(17)通过所述的第一加热段(5a)与所述的脱气室(6)连通，和所述的第二加热段(5b)与所述的出口室(7)和所述的脱气室(6)连通。
4.按照权利要求2或3的熔融金属处理炉，其特征在于所述的脱气室(6)包括一个转动脱气装置(27)，所述的转动脱气装置(27)具有一个可细分卷入熔融金属(15)中的惰气的气泡的转子(26)，和所述的转动脱气装置(27)构成所述的循环装置(28)。
5.按照权利要求4的熔融金属处理炉，其特征在于所述的转子(26)设置成其转动轴线离所述的脱气室(6)的相邻的内壁表面距离为所述的转子直径的1.5倍或更小。
6.按照权利要求1-5中任一项所述的熔融金属处理炉，其特征在于所述的出口室(7)具有倒圆的角部，在该处相邻的侧壁相交。
全文摘要
熔融金属处理炉，包括加热室，用来保持从坩埚炉放出的熔融金属在预定的温度下；进口，熔融金属通过该进口进入加热室；出口室，用来把熔融金属排到外面，出口室包括第一和第二进出通道，其中出口室通过第一和第二进出通道与加热室连通；和循环装置，用来使熔融金属从出口室通过第二进出通道流到加热室，和从加热室通过第一进出通道流到出口室。
文档编号C22B21/06GK1409079SQ0214353
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月27日 优先权日2001年9月28日
发明者梶谷健 申请人:株式会社正英制作所, 正英工业燃烧设备(上海)有限公司