[發(fā)明專利]一種無卷氣鐵-石墨熔體的高效攪拌方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810010263.9
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN107983245A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鵬;張偉一;杜云慧;王玉潔
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學
• 主分類號: B01F13/08
• 分類號: B01F13/08;F27D27/00;C22C33/04
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務所(普通合伙)11392
• 代理人: 謝建玲,郝亮

1.一種無卷氣鐵-石墨熔體的高效攪拌方法，其特征在于，采用內(nèi)壁布有直葉片的變體積石墨坩堝與高速電磁攪拌相結(jié)合方式對鐵-石墨熔體進行攪拌；利用變體積石墨坩堝，通過減小石墨坩堝的體積，排空石墨坩堝中熔體上部的全部氣體，并且在熔體與外界氣體完全隔絕的條件下，即沒有氣體源的條件下，進行熔體的攪拌，進而從根源上避免熔體卷氣；利用高速電磁攪拌，在無卷氣束縛的情況下，使鐵-石墨熔體產(chǎn)生周向高速攪拌運動，利用石墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的鐵-石墨熔體移到周圍、將上部的鐵-石墨熔體移到下部，進而阻止石墨顆粒的上浮和中央偏聚運動，從而高效率地得到無卷氣的石墨顆粒均勻分布的鐵-石墨熔體，包括以下步驟：

步驟1，制備鐵-石墨熔體，溫度控制在1600℃；

步驟2，將上述鐵-石墨熔體倒入石墨坩堝中，石墨坩堝的預熱溫度為1600℃，由其壁內(nèi)的加熱管實現(xiàn)預熱；

步驟3，啟動上下移動裝置，將體積調(diào)整頭下端的外螺紋降到石墨坩堝上沿兒的內(nèi)螺紋處，關(guān)閉上下移動裝置；啟動體積調(diào)整頭的驅(qū)動裝置，將體積調(diào)整頭的外螺紋旋入石墨坩堝的內(nèi)螺紋內(nèi)，當鐵-石墨熔體開始沿著封塞的圓臺與漏斗形放氣口之間的間隙、從封塞的長方平板的下部溢出時，關(guān)閉體積調(diào)整頭的驅(qū)動裝置；順時針擰緊緊固螺釘，將漏斗形放氣口封住，使熔體與外界氣體完全隔絕；

步驟4，接通熱電偶，利用熱電偶向外部電源與冷卻液供給系統(tǒng)輸入信息，調(diào)節(jié)加熱管和冷卻管，使鐵-石墨熔體的溫度穩(wěn)定在1600℃，啟動高速電磁攪拌裝置，對鐵-石墨熔體進行等溫攪拌，穩(wěn)定攪拌2分鐘；

步驟5，關(guān)閉高速電磁攪拌裝置，逆時針擰松緊固螺釘，使封塞在彈簧的作用下彈起，打開堵塞即可放出鐵-石墨熔體，以供使用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無卷氣鐵-石墨熔體的高效攪拌方法，其特征在于，高速電磁攪拌裝置的轉(zhuǎn)速為900～1200轉(zhuǎn)/分。

3.一種無卷氣鐵-石墨熔體的高效攪拌裝置，該裝置包括：高速電磁攪拌裝置、石墨坩堝2及其體積調(diào)整裝置與上下移動裝置、熱電偶11、堵塞7及底架9；其特征在于：

在石墨坩堝2的內(nèi)壁上部加工有內(nèi)螺紋，與體積調(diào)整頭10下端的外螺紋相互配合；石墨坩堝2的體積調(diào)整裝置由體積調(diào)整頭10、封塞13、緊固螺釘14、彈簧15和驅(qū)動裝置構(gòu)成，用于實現(xiàn)石墨坩堝2的體積調(diào)整；體積調(diào)整頭10，材質(zhì)為石墨，其上部為圓桿，下部為圓盤，在圓盤側(cè)面加工有外螺紋，與石墨坩堝2內(nèi)壁上部的內(nèi)螺紋相互配合；在圓盤上設(shè)有漏斗形放氣口12；封塞13的長方平板左下部帶有與體積調(diào)整頭10的圓盤等厚的圓臺，長方平板右部設(shè)有圓孔，封塞13通過右部圓孔被緊固螺釘14限制在漏斗形放氣口12內(nèi)，封塞13的圓臺與漏斗形放氣口12之間有1mm的間隙；彈簧15套在緊固螺釘14的螺桿上，其作用是頂起封塞13，在體積調(diào)整頭10向下旋入使石墨坩堝2體積減小時，便于石墨坩堝2內(nèi)的空氣排出；順時針旋轉(zhuǎn)緊固螺釘14頂部的長方柄兒，柄兒下面的圓盤便可將封塞13的長方平板壓貼在體積調(diào)整頭10下部圓盤的上表面，使漏斗形放氣口12封住；驅(qū)動裝置由電機18、傳動機構(gòu)19和定位機構(gòu)構(gòu)成，用于驅(qū)動體積調(diào)整頭10向下旋入和向上旋出石墨坩堝2，是實現(xiàn)石墨坩堝2體積調(diào)整的關(guān)鍵裝置；傳動機構(gòu)19由渦輪與蝸桿、齒輪與齒輪傳動構(gòu)成；定位機構(gòu)位于體積調(diào)整頭10的圓桿上部，由上下二個軸瓦16進行橫向定位，由上下二個止推軸承17進行縱向定位；驅(qū)動裝置的電機18、傳動機構(gòu)19和定位機構(gòu)分別采用機械連接方式固定于導向板20上，導向板20可在固定于支架28上的導向槽24內(nèi)進行上下移動；上下移動裝置由電機26、傳動機構(gòu)27、連接滑板21、緩沖彈簧22、連接螺桿23構(gòu)成；傳動機構(gòu)27由齒條25與齒輪、渦輪與蝸桿傳動構(gòu)成，齒條25的下端與連接滑板21采用機械連接方式連接；連接滑板21可在固定于支架28上的導向槽24內(nèi)進行上下移動，并通過緩沖彈簧22和連接螺桿23與導向板20連接，使體積調(diào)整頭10及其驅(qū)動裝置上下移動；在承載連接螺桿23、導向板20、體積調(diào)整頭10及其驅(qū)動裝置、熱電偶11、封塞13、緊固螺釘14、彈簧15等相關(guān)零部件之后，緩沖彈簧22的壓縮量還要大于石墨坩堝2內(nèi)螺紋的最大旋入深度；上下移動裝置的電機26、傳動機構(gòu)27采用機械連接方式固定于支架28上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無卷氣鐵-石墨熔體的高效攪拌裝置，其特征在于，鐵-石墨熔體6的上表面向上高出石墨坩堝2內(nèi)螺紋的最下端的距離d為5～10mm。