一种铝合金炉的制作方法

文档序号:12078986阅读:423来源:国知局

本发明涉及一种铝合金炉,为铝合金重力铸造、高压铸造和倾翻铸造等领域自动提供定量准确的高品质铝合金熔体,属于铝合金铸造定量浇注领域。

技术背景:

铝合金铸造过程中,需要将一定量的铝合金熔体浇入特定的模具型腔。

目前,在铝合金定量浇注领域,低端主要通过在铸造单元旁边设置铝合金保温炉,通过人工操作舀勺舀取一定量的铝合金熔体,经人工输送和浇注入浇注系统;目前大规模普遍运用的是通过机械手操作舀勺从铝合金保温炉中舀取一定量的铝水后,机械手操作舀勺进行铝合金熔体传输和浇注,该过程热量散失较大,耗时较长,每更换铸造模具后需要从新调节舀勺取水量,调节过程繁杂,舀勺使用寿命较短,更换维护成本可观,给汤机械手采购费用也较高;而高端的主要通过气压浇注炉进行定量浇注,气压浇注炉需要对炉腔上部通入干燥压缩空气进行加压,将铝水从升液管中压出,所以气压浇注炉需要对整个炉体进行密封,对炉体的制作要求高,并需要编制复杂的定量浇注程序对高精度的气压浇注元件进行精确控制而实现精确定量浇注,使用气压浇注炉,浇注速度快,定量精确度高,铝合金熔体氧化少,而目前这些气压浇注元件一般为气压浇注炉厂家自行开发,技术壁垒导致这些元件在市场难以采购,所以目前气压浇注炉技术门槛很高,目前从事气压浇注炉开发的国内厂家还未能实现气压浇注炉大规模的销售,目前技术较为成熟的均为外资独资品牌,设备价格昂贵,另外,因每次定量浇注均需对熔炉炉腔充入大量干燥的压缩空气,每次浇注完成后又需要将炉腔中大部分加热到高温(大于600℃)压缩空气排出炉外,长期频繁工作,压缩空气使用量大,排放过程中带走的热量也大。并且气压浇注炉的升液管和受液管均需采用进口品牌高强度不粘铝陶瓷,价格昂贵,使用寿命一般不超过3个月,导致耗材成本较高,上述原因导致了铝合金气压浇注炉难以大规模普及。



技术实现要素:

本发明的目的是针对目前上述铝合金定量浇注三种情况存在的问题,开发一种较低采购成本和使用维护成本的铝合金定量浇注炉,达到充分实现铝合金气压浇注炉的优势,又克服其劣势。考虑到目前镁合金熔体的定量浇注大量采用机械泵完成,但镁合金熔体采用的机械泵,均采用不含镍耐热钢制作,不含镍钢铁在镁合金熔体中的溶解度极小,也几乎不与镁熔体发生化学反应,所以耐热钢的机械泵能在镁合金熔体中长期使用而不损坏,而铝合金物化性能独特特性,熔融状态下,其几乎可以和所有其它金属反应形成合金,导致其它金属浸泡在高温铝合金熔体中都会被铝合金熔体熔蚀,耐热钢在铝合金熔体中浸泡,会被很快熔蚀殆尽,所以浸泡在铝合金熔体中的机械泵不能直接采用金属材料制作,这也是为什么镁合金定量浇注炉所普遍采用的机械泵浇注方式目前还未在铝合金熔炉上使用的关键原因,所以开发铝合金机械泵定量浇注炉的关键是开发铝合金机械定量浇注泵。

为了达成上述目的,本发明的设计思路是:采用非金属材料制作一种机械泵,该机械泵应不与铝水发生熔蚀反应,同时具备高温强度高、不粘铝、抗氧化、抗热振性好(经多次极冷极热而不破裂)和机械加工性能好等特性。随着铝合金机械浇注泵的开发成功,各种铝合金熔炉上均可实现机械泵定量浇注。另外由于机械泵定量特性决定,机械泵转速一样的情况下,相同时间下机械泵的浇注量会随机械泵铝水提升高度的变化而变化,而定量浇注炉中,铝水液面的高度是随着加料和浇注铝水的变化而变化的,所以为实现每次定量的准确,需要实时对铝液液位的高度进行准确测量,熔炉控制系统需根据测量的液位高度,控制浇注泵的工作参数,从而实现每次浇注定量准确。

根据上述设计思想,所发明铝合金炉工作原理如下(见图1):

所发明的铝合金炉包括转液溜槽(1)、机械泵(2)、陶瓷过滤板(3)、精炼除气装置(4)、铝液液位检测装置(5)、炉体(6)、顶加热装置(7)和底加热装置(8)、加料口(9)和炉门(10)。

本铝合金熔炉功能如下:工作时,打开炉门(10),从加料口(9)加入铝合金液态或固态炉料,炉料经顶加热装置(7)或底加热装置(8)加热溶化调温后,铝合金熔体经精炼除气装置(4)除氢和陶瓷过滤板(3)除渣后,机械泵(2)提升铝合金熔体流经转液溜槽(1)后进入铸造装置,顶加热装置(7)采用的能源可为电和天然气。机械泵(2)的定量精度由铝液液位检测装置(5)检测的液位线(11)的高度进行实时补偿,达到精确定量浇注,铝液液位检测装置(5)可为激光测距仪。

本发明与现行外资品牌铝合金气压浇注炉相比,有如下效果:

1、采用机械泵,对炉体无气密性要求,炉体制造简单,造价低,适合嫁接到各种铝合金熔炉上;

2、机械泵定量浇注炉可采用燃气加热装置进行加热调温,而气压浇注炉由于对炉膛内气压的高精度控制和密封要求,目前只能采用电加热;

3、机械泵定量浇注炉无需采用大量干燥压缩空气和排出高温压缩空气,节省气体使用成本;

4、机械泵定量浇注炉因无气密性要求,可方便在炉内安装旋转除气装置和陶瓷过滤板来提高铝合金熔体的品质,有利于保障铝合金铸件的质量,而气压浇注炉由于气密要求,难以安装上述部件,并且当意外导致长时间停炉或压缩空气干燥不到位,会导致炉体中铝合金熔体大量吸氢,而难以处理,易导致铸件出现针孔,影响铸件性能;

5、机械泵定量浇注炉使用维护成本低,无需像气压浇注炉一样需要经常更换由于高温损坏的炉门密封圈,无需经常更换进口的昂贵陶瓷升液管和受液管,机械泵仅需采用国产材料制作,成本低,容易购置;

6、采购成本低,制作简单,无技术壁垒,适合大规模运用。

附图说明:

附图1为本发明的一种铝合金炉工作原理图正视图:

图中:1—转液溜槽;2—机械泵;3—陶瓷过滤板;4—精炼除气装置; 5—铝液液位检测装置;6—炉体;7—顶加热装置;8—底加热装置;9—加料口;10—炉门;11—液位线;

具体实施方式:

下面以机械泵保温浇注炉为例,对图1所示的铝合金炉原理图作进一步说明:

当铝合金炉生产时,打开料门(10),人工或机械将铝水或铝锭从加料口中加入炉体(6)内,顶加热装置(7)或底加热装置(8)对铝熔体进行加热和调温,当达到需要的浇注温度时,铝合金熔体流经精炼除气装置(5)除氢和陶瓷过滤板(3)除渣后,铝液液位检测装置(5)将检测到的液位线(11)高度数值输入到控制系统,控制系统通过计算给出机械泵的定量浇注参数,控制机械泵(2)提升炉体(6)中的铝合金熔体的高度,提升后的铝合金熔体经刷不粘铝涂料的转液溜槽(1)进入铸造装置型腔,完成浇注过程;

该铝合金炉结构简单、操作维护方便、制造成本低、使用维护成本低,可提供高品质的铝合金熔体,可满足不同铝合金铸造的定量浇注要求,创造性的技术路线克服了气压浇注炉的技术壁垒和高价垄断,可大规模推广。

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