本發(fā)明涉及鋁合金熔煉領(lǐng)域，特別涉及針對鋁合金精煉除氣除雜及機(jī)械攪拌集于一身的多功能裝置，屬于鋁合金材料熔煉制備的創(chuàng)新技術(shù)。
背景技術(shù)：
：合金熔煉的基本目的是：制備出純潔度高、化學(xué)成分符合要求的合金熔體，為鑄造成各種形狀的鑄錠創(chuàng)造條件。熔體的質(zhì)量對合金材料的加工性能和最終使用性能具有重要的影響。合金材料能達(dá)到的性能除了靠化學(xué)成分保證外，工藝條件也是極其重要的影響因素。因為不論是冶煉廠供應(yīng)的金屬坯料或回爐中的廢料，往往含有雜質(zhì)、氣體、氧化物或其他夾雜物，必須通過熔煉凈化過程，借助物理或化學(xué)的精煉作用，排除這些雜質(zhì)、氣體、氧化物等，以提高合金熔體的純潔度。同時，熔煉過程中要對合金熔液及時充分地攪拌，攪拌的目的是：一、提高合金元素熔化和溶解的速度，均勻成分。因為金屬的溶解是在與熔液接觸界面處開始的，在局部形成高濃度聚集區(qū)，只有不斷攪拌，使聚集區(qū)和貧乏區(qū)產(chǎn)生對流，才能加速金屬的溶解，并使成分均勻；二、均勻溫度，避免熔體局部過熱。在反射爐的情況下，熱量從金屬液面自上向下傳遞，熱金屬處在金屬液上層，冷金屬液處在下層，上下層的金屬液溫差不能經(jīng)過熱的對流達(dá)到平衡。而這種溫差常達(dá)100～200℃，并隨熔池深度和熱源高度增加而增加。因此只有通過攪拌來加強(qiáng)熱的傳遞和均勻成分。而傳統(tǒng)的精煉除氣和機(jī)械攪拌是單獨運作的，設(shè)備復(fù)雜，占地面積大且造價昂貴；并且往往熔煉時只采用單一的一種精煉方法，除氣除雜的效果受到了限制，即便有氣體和熔劑混合充入的實例，但并不能保證氣體和熔劑同時均勻供給，而且熔劑在管道中易堵塞，大大限制了熔劑和氣體的凈化效果；而且除氣時僅設(shè)置一個孔徑較大的垂直進(jìn)氣口，使氣泡在鋁合金熔液中分配不均勻，停留時間短，影響除氣效果；最后機(jī)械攪拌采取中心攪拌的方式，對氣泡的微細(xì)化作用效果甚微，或者往往高出液面，導(dǎo)致熔液表面的氧化膜極易破損，增大吸氣，污染鋁液。因此，設(shè)計一種適用于鋁合金熔煉的精煉除氣除雜及機(jī)械攪拌的多功能裝置具有重要意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提出一種可實現(xiàn)鋁合金精煉除氣除雜及機(jī)械攪拌的多功能裝置，目的在于克服現(xiàn)有熔煉技術(shù)中精煉除氣與機(jī)械攪拌分離開來的不足致使設(shè)備冗余繁重、成本較高的缺點，同時改進(jìn)機(jī)械攪拌的方式以及轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造，利用本發(fā)明裝置，可以顯著簡化設(shè)備，優(yōu)化熔煉工藝，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：一種可實現(xiàn)鋁合金精煉除氣除雜及機(jī)械攪拌的多功能裝置，包括井式爐，所述井式爐的內(nèi)部設(shè)置有石墨坩堝，所述井式爐的一側(cè)設(shè)置有升降臺，所述升降臺上設(shè)置有支撐板，所述支撐板上設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)位于所述井式爐的上方；所述步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上連接有轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)置有儲氣室、轉(zhuǎn)盤和鐘罩，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)置有氣孔與所述儲氣室連通，所述轉(zhuǎn)盤和所述鐘罩內(nèi)均設(shè)置有若干氣孔與所述轉(zhuǎn)子連通，所述轉(zhuǎn)盤上還設(shè)置有攪拌棒，且攪拌棒為蛇形狀。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)盤為環(huán)形的四個對稱的葉片，所述葉片端面上均開有螺孔，與攪拌棒螺紋旋緊配合。優(yōu)選的，所述石墨坩堝下方設(shè)置有耐火磚。優(yōu)選的，所述井式爐下方設(shè)置有底板。優(yōu)選的，所述井式爐上方設(shè)置有蓋板，所述蓋板上設(shè)置有出氣口。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)置旋轉(zhuǎn)陀螺。優(yōu)選的，所述升降臺與所述支撐板通過緊固螺栓連接。優(yōu)選的，所述鐘罩設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子末端。優(yōu)選的，所述儲氣室連接有進(jìn)氣管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明精簡設(shè)備，集成功能，快穩(wěn)準(zhǔn)實現(xiàn)對精煉及攪拌的操作和控制；(2)本發(fā)明惰性氣體精煉除氣和熔劑法精煉除雜同步結(jié)合，吹氣采用微孔水平旋轉(zhuǎn)噴出，無死角全方位充滿熔液，熔劑采用鐘罩壓入，不必?fù)?dān)心堵塞管道；(3)本發(fā)明攪拌棒為蛇形攪拌棒，兩兩對稱偏心置于溶液的四個方位，即采用偏心攪拌的方式，增大了與熔液的接觸面積，并能有效破碎氣泡，強(qiáng)化除氫效果；(4)本發(fā)明轉(zhuǎn)盤葉片為流線型設(shè)計，減小旋轉(zhuǎn)時的阻力，并能緩解旋渦的形成；(5)本發(fā)明轉(zhuǎn)子上附加一個旋轉(zhuǎn)陀螺，能防止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的大幅振動；(6)本發(fā)明轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)盤、鐘罩及攪拌棒均為可拆卸構(gòu)件，能適應(yīng)不同場合下的合金熔煉。附圖說明圖1為本發(fā)明一種可實現(xiàn)鋁合金精煉除氣除雜及機(jī)械攪拌的多功能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明一種可實現(xiàn)鋁合金精煉除氣除雜及機(jī)械攪拌的多功能裝置的轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明一種可實現(xiàn)鋁合金精煉除氣除雜及機(jī)械攪拌的多功能裝置的轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)盤、攪拌棒和鐘罩組合后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實施例一制備的鋁合金鑄態(tài)金相示意圖。圖5為本發(fā)明實施例一制備的鋁合金均勻化態(tài)金相示意圖。圖6為本發(fā)明實施例一制備的鋁合金固溶時效態(tài)金相示意圖。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1所示，一種可實現(xiàn)鋁合金精煉除氣除雜及機(jī)械攪拌的多功能裝置，包括井式爐(17)，所述井式爐(17)的內(nèi)部設(shè)置有石墨坩堝(12)，所述井式爐(17)的一側(cè)設(shè)置有升降臺(2)，所述升降臺(2)上設(shè)置有支撐板(6)，所述支撐板(6)上設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)(4)，所述步進(jìn)電機(jī)(4)位于所述井式爐(17)的上方；所述步進(jìn)電機(jī)(4)的旋轉(zhuǎn)軸(5)上連接有轉(zhuǎn)子(11)，所述轉(zhuǎn)子(11)上設(shè)置有儲氣室(8)、轉(zhuǎn)盤(14)和鐘罩(15)；所述轉(zhuǎn)子(11)上設(shè)置有氣孔與所述儲氣室(8)連通，便于惰性氣體從所述儲氣室(8)進(jìn)入轉(zhuǎn)子(11)，所述轉(zhuǎn)盤(14)和所述鐘罩(15)內(nèi)均設(shè)置有若干氣孔與所述轉(zhuǎn)子(11)連通，所述轉(zhuǎn)盤(14)上還設(shè)置有攪拌棒(13)。在本發(fā)明的具體技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)盤(14)為環(huán)形的四個對稱的葉片，轉(zhuǎn)盤(14)直徑以石墨坩堝(12)的直徑的1/2為佳，每個葉片均開有通孔，與轉(zhuǎn)子(11)相通，其中，轉(zhuǎn)子(11)末端封閉，僅水平通氣；轉(zhuǎn)盤(14)與轉(zhuǎn)子(11)通過螺紋旋緊配合；所述葉片端面上均開有螺孔，與攪拌棒(13)螺紋旋緊配合；所述石墨坩堝(12)下方設(shè)置有耐火磚(16)，所述井式爐(17)下方設(shè)置有底板(1)，所述井式爐(17)上方設(shè)置有蓋板(10)，所述蓋板(10)上設(shè)置有出氣口。在本發(fā)明的具體技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)子(11)上設(shè)置旋轉(zhuǎn)陀螺(9)，所述升降臺(2)與所述支撐板(6)通過緊固螺栓連接，所述鐘罩(15)設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子末端，所述儲氣室(8)連接有進(jìn)氣管。其中，轉(zhuǎn)子(11)、攪拌棒(13)、轉(zhuǎn)盤(14)和鐘罩(15)均為碳化硅陶瓷，相比石墨棒更抗氧化，耐高溫。實施例一下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。利用本發(fā)明裝置，在6061鋁合金的基礎(chǔ)上進(jìn)行微合金化研究，制得了如下成分的鋁合金如下表1：合金sifecumnmgzntial0#0.600.360.240.240.990.220.08余量表1實施例原料為6061鋁合金、al-mg中間合金、al-mn中間合金、al-ti-b中間合金(在實驗中發(fā)現(xiàn)6061鋁合金在熔化過程中自身的mg燒損能達(dá)70％以上，故需添加一定含量的mg來補(bǔ)充其燒損的量)。通過對本裝置制得的6061鋁合金鑄態(tài)、均勻化態(tài)、固溶時效態(tài)金相分析，發(fā)現(xiàn)其微觀組織表面形貌良好，針孔、氣孔、縮孔等鑄造缺陷都明顯較少。對其鑄態(tài)組織和固溶時效組織進(jìn)行顯微硬度測試，分別達(dá)到67hbw和105hbw，在未進(jìn)行塑性變形的情況下，硬度達(dá)到這種程度，表明該裝置制得的鋁合金性能取得了不錯的突破，說明該裝置用于鋁合金的制備能夠明顯降低鑄造缺陷并顯著改善鋁合金的性能。具體實施步驟為：將6061鋁合金置于井式爐(17)的石墨坩堝(12)中，井式爐(17)中的溫度上升至鋁合金軟化坍塌時，撒上一層覆蓋劑。繼續(xù)升溫，待溫度上升至熔煉溫度730～750℃時，添加al-mn中間合金，這時便需要對液體鋁合金進(jìn)行攪拌處理，其中設(shè)置攪拌轉(zhuǎn)速為200～400rpm，具體為將升降臺(2)上升至一定高度，便于轉(zhuǎn)子(11)與步進(jìn)電機(jī)(4)的旋轉(zhuǎn)軸(5)通過剛性聯(lián)軸器連接，將裝有攪拌棒(13)的轉(zhuǎn)盤(14)安裝在轉(zhuǎn)子(11)上，緩慢下降升降臺(2)，直至轉(zhuǎn)子(11)沒入熔液底部，蓋上蓋板10，啟動步進(jìn)電機(jī)(4)，進(jìn)行機(jī)械攪拌，攪拌時攪拌棒(13)不得高于熔液液面，避免卷起大的波浪及破損表面的氧化膜。在攪拌過程中，中間合金按照熔化難易的順序依次加入，不同中間合金的添加需間隔一到兩分鐘，將al-mg中間合金用鋁箔包裹后加入熔液中，攪拌均按上述方法處理。另一方面，所述步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸(5)上連接有轉(zhuǎn)子(11)，所述轉(zhuǎn)子(11)上設(shè)置有儲氣室(8)、轉(zhuǎn)盤(14)和鐘罩(15)，所述轉(zhuǎn)子(11)上設(shè)置有氣孔與所述儲氣室(8)連通，所述轉(zhuǎn)盤(14)和所述鐘罩(15)內(nèi)均設(shè)置有若干氣孔與所述轉(zhuǎn)子(11)連通；因為在轉(zhuǎn)子(11)的底端通過螺紋旋上有鐘罩(15)，在精煉除氣除雜時，將粉狀精煉劑壓入熔液底部，同時在進(jìn)氣管(7)中通入氬氣進(jìn)入儲氣室(8)，所述轉(zhuǎn)子(11)上設(shè)置有氣孔與所述儲氣室(8)連通，因而氬氣通過轉(zhuǎn)子(11)導(dǎo)向轉(zhuǎn)盤(14)的四個葉片邊緣的氣孔，其中，氣孔的直徑為0.5mm，氣孔直徑大小直接影響氣泡微細(xì)化的效果，啟動步進(jìn)電機(jī)(4)，既實現(xiàn)攪拌，同時也進(jìn)行惰性氣體精煉和熔劑法精煉。氣體通氣方式是直接調(diào)節(jié)安裝在氬氣瓶上的氣壓閥，壓力為0.5mpa，控制流量為0.4m3/h，精煉10min，靜置5min后在710℃時進(jìn)行澆注，熔煉至此完成鋁合金。其中，所述石墨坩堝(12)下方設(shè)置有耐火磚(16)，所述井式爐(17)下方設(shè)置有底板(1)，實現(xiàn)對所述井式爐(17)的支撐，所述井式爐(17)上方設(shè)置有蓋板(10)，所述蓋板(10)上設(shè)置有出氣口，實現(xiàn)對所述井式爐(17)內(nèi)環(huán)境的保護(hù)，并且使得氣體能通過氣口排出，所述轉(zhuǎn)子(11)上設(shè)置旋轉(zhuǎn)陀螺(9)，用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子(11)的平衡；所述升降臺(2)與所述支撐板(6)通過緊固螺栓連接，所述儲氣室(8)還連接有方便氣體進(jìn)入的進(jìn)氣管(7)。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12