专利名称：镁合金牺牲阳极的半连铸制备装置与方法
技术领域：
本发明涉及牺牲阳极制备领域，尤其涉及一种镁合金牺牲阳极的半连铸制备装置与方法。
背景技术：
牺牲阳极的阴极保护法是一种防止金属腐蚀的方法，将还原性较强的金属作为保护极，与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属作为负极发生氧化反应而消耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀。因为这种方法牺牲了阳极(原电池的负极)保护了阴极，因而叫做牺牲阳极(原电池的阴极)保护法，而被消耗的元件则成为牺牲阳极。
牺牲阳极的应用范围非常广泛，例如镁合金牺牲阳极适用于土壤环境中的各类钢质管道、储罐、构筑物等设施金属防腐蚀的阴极保护。现有技术的镁合金牺牲阳极的制备主要是先将镁熔化，然后加入配方中分量的合金，并均匀搅拌，然后倒入成型模具中，然后放置在通风处自然冷却，接着脱模，最后进行表面处理。这种制备方法因为是通过自然冷却，冷却速度较慢，一是导致镁合金牺牲阳极晶粒粗大，电保护性能较差，使用寿命缩短，如果后续采用热处理的方法来提高阳极性能，则会大大增加能耗，提高成本；其次由于阳极冷却时间长，间断生产，使得生产效率较低；再有，生产中需求的模具较多，每一种规格的阳极都必须配备多个模具，投入大，成本高。发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是:提供一种镁合金牺牲阳极的半连铸制备装置，采用这种制备装置制备镁合金牺牲阳极生产效率高、成本低且生产出来的产品电化学性能以及使用寿命提闻。
本发明所采用的一种技术方案是:一种镁合金牺牲阳极的半连铸制备装置，它包括结晶器、能够升到结晶器内的升降装置以及多块用于将镁合金熔体固化时分割成具体长度的堵块，所述结晶器包括内胆以及外壳，所述内胆构成一个用于制备镁合金牺牲阳极半成品的垂直通孔，所述内胆与外壳之间设有供冷却水流动的腔体，且所述外壳上设有多个供冷却水流入腔体的进水孔，且所述外壳与内胆之间还设有供冷却水流出的出水口，所述升降装置顶部设有与所述垂直通孔滑配合的活塞，所述活塞横截面的尺寸与所述垂直通孔的横截面相配。
它还包括一个用于容置升降装置且供升降装置竖直移动的容置腔，且所述容置腔与垂直通孔同轴线。
所述出水口为设置在外壳与内胆下部连接处的一圈缝隙。
本发明所要解决的另一个技术问题是:提供一种采用上述制备装置的镁合金牺牲阳极的半连铸制备方 法，采用这种制备方法制备镁合金牺牲阳极生产效率高、成本低且生产出来的产品电化学性能以及使用寿命提高。
本发明所采用的另一种技术方案是:一种镁合金牺牲阳极的制备方法，它包括以下步骤:
(I )、将镁锭进行预热，然后放入坩埚中熔炼使其成为熔体，之后将合金添加进熔体中搅拌均匀使之成为镁合金熔体；
(2)、将堵块放入结晶器内，使堵块置于升到结晶器底部的升降装置的活塞上，然后将步骤(I)制得的镁合金熔体倒入结晶器的垂直通孔内，并且持续向结晶器的腔体内通冷却水冷却流入结晶器垂直通孔内的镁合金熔体，使流入结晶器垂直通孔内的镁合金熔体固化成型，同时升降装置下降带动堵块下降；
(3)、当升降装置每下降一定值时，在结晶器垂直通孔内放入另一个堵块，然后升降装置继续下降，同时镁合金熔体持续倒入结晶器内，通过冷却水冷却使镁合金固化成型，这样持续多次，直到升降装置已经下降到设定的最低值之后停止倒入镁合金熔体以及停止通入冷却水，取出固化的镁合金熔体与堵块，每两个堵块之间固化的镁合金均为一个镁合金牺牲阳极。将步骤(3)制备好的镁合金牺牲阳极进行表面处理以及后续组装。采用以上装置与方法与现有技术相比，本发明具有以下优点:1、原先是用模具浇铸，表面粗糙，且有氧化层，现用本发明半连铸的制备方法，表面更加光滑；2、原先牺牲阳极是通过自然冷却，结晶颗粒粗，电化学性能差，现通过本发明半连铸的制备方法，主要是通过工业用水急剧冷却后使结晶颗粒变得更细，这样制得的镁合金牺牲阳极电化学性能稳定，而且使用效率较高，能达到50%以上；3，原先是用单个模具浇铸的，再经过自然冷却再脱模费时费力，生产效率低下，现在通过本发明的半连铸制备方法后，通过水冷却可以连续拉铸，生产效率大大提升，工作环境也大幅改善；4、因为结晶器内胆的垂直通孔形状是可以变化的，这样当需要制备其他不同形状的镁合金牺牲阳极时，可以只需要更换结晶器的内胆，这样可以大大的减少 了生产成本；5、原先浇铸的牺牲阳极都有一个浇口，还要通过切割打磨工序才能成为产品，既浪费了人力成本又降低原材料的使用率，产生不必要的浪费(切割后的浇口还要通过再回炉)，采用本发明的制备方法，通过堵块来分割两个连铸的牺牲阳极，这样牺牲阳极并没有浇口，即不需要进行切割打磨，节约了成本。设置一个容置腔，这样可能让升降装置更好的升降，保证了运行的平稳性，并且容置腔与垂直通孔同轴线，这样升降装置能更好的升入结晶器的垂直通孔内。将出水口设置成一圈缝隙，这样从缝隙中流出的冷却水还能给从垂直通孔中出来的固化后的镁合金熔体冷却，使得它固化效果更好。
图1为本发明镁合金牺牲阳极的制备装置的结构示意图。图2为本发明镁合金牺牲阳极的制备装置中的堵块的结构示意图。如图所示:1、升降装置；2、容置腔；3、堵块；4、内胆；5、外壳；6、通孔；7、腔体；8、进水孔；9、缝隙；10、活塞。
具体实施例方式以下结合附图与具体实施方式
对本发明做进一步描述，但是本发明不仅限于以下具体实施方式
。
如图所示:一种镁合金牺牲阳极的半连铸制备装置，它包括结晶器、能够升到结晶器内的升降装置I以及多块用于将镁合金熔体固化时分割成具体长度的堵块3，所述结晶器包括内胆4以及外壳5，所述内胆4构成一个用于制备镁合金牺牲阳极半成品的垂直通孔6，所述内胆4与外壳5之间设有供冷却水流动的腔体7，且所述外壳5上设有多个供冷却水流入腔体7的进水孔8，且所述外壳5与内胆4之间还设有供冷却水流出的出水口，所述升降装置I顶部设有与所述垂直通孔6滑配合的活塞10，所述活塞10横截面的尺寸与所述垂直通孔6的横截面相配。所述结晶器是这只在一个工作台上的，且所述工作台是设置在一个导轨上的，这样当升降装置I下降到设定的最低点时，工作台可以带动结晶器移动，然后就可以方便的取出已经固化成型的镁合金牺牲阳极。且所述内胆4上还设有一个用镁合金材料制成的固定座。所述垂直通孔6的横截面形状可以为圆形、D字形等，只要变换垂直通孔I横截面的形状，就能改变制备出来的镁合金牺牲阳极的形状。
由于熔融的镁(合金)在空气中极易燃烧，所以在结晶器上还设有气体保护装置，以隔绝镁与空气的接触，防止镁的燃烧。
所述升降装置I上还可以设有一个传感器以及控制器，所述结晶器顶部还可以设置一个送料装置，当升降装置I下降一定值时，传感器会传递一个信号给控制装置，控制装置再控制送料装置将堵块3放置到垂直通孔6上。
它还包括一个用于容置升降装置I且供升降装置I竖直移动的容置腔2，且所述容置腔2与垂直通孔6同轴线。所述容置腔2实际上是设置在地面以下的一个深井，深度为6米，所述升降装置I就设置在深井内，且可以在深井内竖直移动的。
所述出水口为设置在外壳5与内胆4下部连接处的一圈缝隙9。且所述缝隙的朝向是朝着垂直通孔6底部的，这样流出的水会与从垂直通孔6底部出来的已经固化成型的镁合金牺牲阳极接触，使得冷却效果更好。所述进水口、出水口以及冷却水腔体为合理设计，以达到镁阳极冷却效果最佳。
一种镁合金牺牲阳极的半连铸制备方法，它包括以下步骤: (I )、将镁锭进行预热，然后放入坩埚中熔炼使其成为熔体，之后将合金添加进熔体中搅拌均匀使之成为镁合金熔体；此步骤为同行业内技术人员所熟悉，但是每个企业的配方可能均不太相同，所以 加入的合金成分均不太相同。
(2)、将堵块放入结晶器内，使堵块置于升到结晶器底部的升降装置的活塞上，然后将步骤(I)制得的镁合金熔体倒入结晶器的垂直通孔内，并且持续向结晶器的腔体内通冷却水冷却流入结晶器垂直通孔内的镁合金熔体，使流入结晶器垂直通孔内的镁合金熔体固化成型，同时升降装置下降带动堵块下降；此步骤将镁合金熔体倒入垂直通孔内后，镁合金熔体会迅速固化，即镁合金熔体还没有流到垂直通孔底部就一定固化成型了，所以从垂直通孔底部出来的都是固化成型后的镁合金牺牲阳极。
(3)、当升降装置每下降一定值时，在结晶器垂直通孔内放入另一个堵块，然后升降装置继续下降，同时镁合金熔体持续倒入结晶器内，通过冷却水冷却使镁合金固化成型，这样持续多次，直到升降装置已经下降到设定的最低值之后停止倒入镁合金熔体以及停止通入冷却水，取出固化的镁合金熔体与堵块，每两个堵块之间固化的镁合金均为一个镁合金牺牲阳极。所述下降一定值主要是根据客户的需求来定的，需要的镁合金牺牲阳极的长度为多少则设定多少，一般设定为0.5米，即每个镁合金牺牲阳极长度为0.5米。
将步骤(3)制备好的镁合金牺牲阳极进行表面处理。本发明的优点最主要的有三点:①镁合金阳极在浇铸成型过程中得到快速冷却，使得阳极内部晶粒细化、均匀，提高阳极的电化学性能，使用寿命有加大提高。②由于水冷冷却速度较快，所以镁合金熔体的固化速度也较快，可形半连续生产，使生产效率有了较大提高。③一种规格阳极只需配备一个结晶器，这样可以大大减少模具的配备，减少投入，降低生产成本。·
权利要求
1.一种镁合金牺牲阳极的半连铸制备装置，其特征在于:它包括结晶器、能够升到结晶器内的升降装置(I)以及多块用于将镁合金熔体固化时分割成具体长度的堵块(3)，所述结晶器包括内胆(4)以及外壳(5)，所述内胆(4)构成一个用于制备镁合金牺牲阳极半成品的垂直通孔(6)，所述内胆(4)与外壳(5)之间设有供冷却水流动的腔体(7)，且所述外壳(5)上设有多个供冷却水流入腔体(7)的进水孔(8)，且所述外壳(5)与内胆(4)之间还设有供冷却水流出的出水口，所述升降装置(I)顶部设有与所述垂直通孔(6)滑配合的活塞(10),所述活塞(10)横截面的尺寸与所述垂直通孔(6)的横截面相配。
2.根据权利要求1所述的镁合金牺牲阳极的半连铸制备装置，其特征在于:它还包括一个用于容置升降装置(I)且供升降装置(I)竖直移动的容置腔(2 )，且所述容置腔(2 )与垂直通孔(6)同轴线。
3.根据权利要求1所述的镁合金牺牲阳极的半连铸制备装置，其特征在于:所述出水口为设置在外壳(5)与内胆(4)下部连接处的一圈缝隙(9)。
4.一种镁合金牺牲阳极的半连铸制备方法，其特征在于:它包括以下步骤: (1 )、将镁锭进行预热，然后放入坩埚中熔炼使其成为熔体，之后将合金添加进熔体中搅拌均匀使之成为镁合金熔体； (2)、将堵块放入结晶器内，使堵块置于升到结晶器底部的升降装置的活塞上，然后将步骤(I)制得的镁合金熔体倒入结晶器的垂直通孔内，并且持续向结晶器的腔体内通冷却水冷却流入结晶器垂直通孔内的镁合金熔体，使流入结晶器垂直通孔内的镁合金熔体固化成型，同时升降装置下降带动堵块下降； (3)、当升降装置每下降一定值时，在结晶器垂直通孔内放入另一个堵块，然后升降装置继续下降，同时镁合金熔体持续倒入结晶器内，通过冷却水冷却使镁合金固化成型，这样持续多次，直到升降装置已经下降到设定的最低值之后停止倒入镁合金熔体以及停止通入冷却水，取出固化的镁合金熔体与堵块，每两个堵块之间固化的镁合金均为一个镁合金牺牲阳极。
5.根据权利要求1所述的镁合金牺牲阳极的制备方法，其特征在于:将步骤(3)制备好的镁合金牺牲阳极进行表面处理及后续组装。
全文摘要
本发明涉及牺牲阳极制备领域，尤其涉及一种镁合金牺牲阳极的半连铸制备装置与方法，它包括一种半连铸制备装置以及一种使用这种装置制备镁合金牺牲阳极的半连铸制备方法，采用这种制备装置制备镁合金牺牲阳极生产效率高、成本低且生产出来的产品电化学性能以及使用寿命提高。
文档编号B22D11/00GK103223475SQ201310124318
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日
发明者刘胜利, 梁云, 欧如杰, 骆忠江, 汤仲形 申请人:宁波钰烯阴极保护材料有限责任公司