[發(fā)明專利]攪拌金屬液的裝置

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• 申請?zhí)枺?/td>: 89103415.3
• 申請日: 1989-05-19
• 公開（公告）號: CN1039106A
• 公開（公告）日: 1990-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬克·安德里;安德里·根德羅恩;布魯諾·加里彼;馬克·奧格
• 申請（專利權(quán)）人: 阿爾肯國際有限公司
• 主分類號: F27D23/04
• 分類號: F27D23/04;C22B9/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利代理部
• 代理人: 鄭松宇

本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的攪拌在熔爐中熔化及合金化的金屬（例如鋁）液的裝置。

快速而有效地?cái)嚢杞饘偃鄢貎?nèi)的金屬液的工序十分重要，以致于人們一直在竭力設(shè)計(jì)出達(dá)到此目的新型方法和裝置。通過攪拌，促進(jìn)金金屬的初始熔化和在熔化的熔料中添加的固體金屬的熔化，并促進(jìn)為合金化或晶粒化而加入的其他金屬添加劑的混合，或者改善溫度控制促使金屬熔體保持其均勻溫度和成分。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行攪拌還可以節(jié)約熔化金屬和保持其熔融狀態(tài)所需要的能量。

隨著各種合金，特別是鋁合金的發(fā)展，有效地?cái)嚢栌又匾榱耸购辖鹪跐沧⑶坝芯鶆虻某煞趾蜏囟龋仨氝M(jìn)行攪拌。一種廣泛用于鋁熔化爐的機(jī)構(gòu)是用一種連接到一根安裝在起重車上的吊桿之一端的工具，在熔池中來回地移動這種工具，達(dá)到攪拌的目的。但是，這種機(jī)構(gòu)有缺點(diǎn)，即對耐火爐襯有機(jī)械沖擊作用，更重要的是，金屬液面受到擾動，使浮渣增多。另外，在操作時(shí)要打開爐門讓攪拌工具進(jìn)入，這就造成額外的熱量損失。

被用過的另一種攪拌方法是用一個(gè)或多個(gè)噴管將氣體在壓力下噴入金屬熔池，但這也會引起浮渣增多和爐襯侵蝕。對于常用的寬而淺的鋁熔化爐來說，這種方法的效率比機(jī)械攪拌低得多，因?yàn)閲姽艿淖饔梅秶怯邢薜模@就要求增加噴管數(shù)目，或要求一個(gè)噴管或幾個(gè)噴管圍繞著熔池移動。

還有兩種不同類型的電動攪拌機(jī)構(gòu)，即電磁攪拌器和機(jī)械的或電磁的浸沒式泵。電磁攪拌器有一個(gè)位于熔爐下方并在金屬中發(fā)出電磁攪拌力的大感應(yīng)圈。這種攪拌器可用于任何形式的熔爐，它的優(yōu)點(diǎn)，除了攪拌效率高以外，另外，沒有同熔融金屬直接接觸的部分。但是，相對來說，其成本較高，1988年，為60噸熔爐安裝的這種設(shè)備，在加拿大的報(bào)價(jià)大約為600，000～850，000美元浸沒式式泵是浸入置于爐缸中的金屬液內(nèi)的小型裝置，僅限于帶有這種爐缸的熔爐應(yīng)用。雖然這種裝置的設(shè)備成本低得多，但就在浸漬于熔融金屬中工作的苛刻條件下而言，它要求進(jìn)行經(jīng)常性的維修。

另一種已被廣泛研究的機(jī)械裝置就是一般所謂的噴射泵，它有一根構(gòu)成一個(gè)與熔爐連接的管狀蓄液器的管子，依靠真空將一部分熔融金屬抽入管內(nèi)，然后通過氣壓和/或重力將它排回熔池。通過適當(dāng)選擇參數(shù)（噴嘴直徑、初始金屬流速等），這樣間歇地噴射運(yùn)行著的金屬液可輸送多倍于金屬本身體積的量，并能在操作開始的幾分鐘內(nèi)可攪動整個(gè)爐子內(nèi)的金屬液。

例如，F(xiàn)itzpatrick等人發(fā)明并轉(zhuǎn)讓給Alcan研究與發(fā)展公司的美國專利NO.4，008，884，公開過這種間歇式噴射攪拌裝置，具有一根鑄鐵管，由熔爐的一側(cè)壁以大致與垂直線成40°～50°的角度向下延伸，管子一端連接一個(gè)靠近爐底板的噴嘴，噴嘴在水平的和縱向的方向朝著熔爐的另一側(cè)壁。管子的上端連接一個(gè)氣動噴射器，噴射器作定時(shí)的有規(guī)律的動作，產(chǎn)生真空，將熔融金屬抽入管內(nèi)，直到其液面高于熔池液面為止。當(dāng)液面達(dá)到上限時(shí)，通入壓縮空氣取代真空，通過噴嘴將熔融金屬以高速噴射的方式排回熔池Fitzpatrick等人提出，對于一個(gè)大約40～50噸的熔爐，所用管子的內(nèi)橫截面積約為738cm²（45英寸²），長度3m（9英尺），就能在每次循環(huán)容納和排出金屬液的90～115Kg（200～250磅）。金屬液是用直徑3.8cm（1.5英寸）的噴嘴以大約32Km/h（20英里/小時(shí)）的速度排出的。每個(gè)循環(huán)的抽吸時(shí)間約6～7秒，而加壓時(shí)間僅約0.5-1秒，這就要求壓縮空氣的壓力為1.4～2.8Kg/cm²（20～60磅/英寸²）。

一些專利還公開過類似形式的使用一根側(cè)入式向上傾斜的管子的裝置，例如，美國專利No.3，599，831;4，235，626????4，236，917;4，355，789;4，463，935;英國專利申請公開說明書No.2，039，761A和2，039，765A;日本專利申請No.1983-136982和1984-70200。

美國專利3，424，186公開一種叫做循環(huán)裝置的攪拌機(jī)構(gòu)它有一個(gè)置于熔爐的側(cè)爐缸內(nèi)的空腔室，用一扇豎直的壁將該腔室隔開為兩部分。腔室頂部的真空系統(tǒng)，通過各自的孔口將金屬液從熔爐和爐缸同時(shí)抽出，直到金屬液流超過豎壁的頂部為止。通向爐子的孔口比通向爐缸的孔口大得多，故金屬流入較快，但是被豎壁相隔的腔室中從爐缸入口的那一部分的體積較大，這就引起金屬液從爐子方面向爐缸方面流動。金屬液又通過與爐子連接的正常孔口從爐缸流回爐內(nèi)。