一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置发明专利

专利名称：一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411075285.5

专利申请（专利权）人：锦州钒业有限责任公司,中国中信集团有限公司,中信金属股份有限公司
权利人地址：辽宁省锦州市太和区合金里59号

专利发明（设计）人：发明人:郭爱民,王文军,李杰,张玉驰,于小川,吴银军,刘飞,贾春元,刘林喆,李岩松

专利摘要：本发明涉及合金生产技术领域，尤其是一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置，包括基座，基座上固定有第一横轴，第一横轴上固定有冷却池，冷却池呈长方体形，冷却池内设置有冷却器，冷却器整体呈圆柱状，冷却器安装在支架上，冷却器固定在基座上，冷却器通过传动模组与第一横轴传动连接；冷却器两侧的冷却池内壁分别贯穿开设有一个出液口，出液口外的冷却池外壁上均分别设置有一个抽取器，出液口上方的冷却池内壁上均分别固定有一个过滤盒。本发明通过设置有可左右往复摆动的冷却池，且冷却池内设置有冷却器，可大为提高合金熔液与冷却器的热交换效率，实现了对合金熔液的快速降温，且还可借助设置的抽取器实现自动清除浮渣的功能。

主权利要求：
1.一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置，包括基座（1），其特征在于，所述基座（1）上固定有第一横轴（2），所述第一横轴（2）上固定有冷却池（3），所述冷却池（3）呈长方体形，所述冷却池（3）内设置有冷却器，所述冷却器整体呈圆柱状，所述冷却器平行于冷却池（3）宽度方向设置，所述冷却器可绕其中轴线转动安装在支架（9）上，所述冷却器固定在基座（1）上，所述冷却器通过传动模组（15）与第一横轴（2）传动连接，所述第一横轴（2）传动连接有驱动电机；
所述冷却器两侧的冷却池（3）内壁分别贯穿开设有一个出液口（16），所述出液口（16）外的冷却池（3）外壁上均分别设置有一个抽取器，所述出液口（16）上方的冷却池（3）内壁上均分别固定有一个过滤盒（24），所述抽取器的进液端与出液口（16）连通，所述抽取器的出液端置于过滤盒（24）上方，所述抽取器用于通过出液口（16）将冷却池（3）内的合金熔液抽出，并将合金熔液排入所述过滤盒（24）中；
所述抽取器包括抽取筒（18），所述抽取筒（18）倒立固定在冷却池（3）外壁上，所述抽取筒（18）侧壁上开设有连接孔，所述连接孔与对应的出液口（16）之间通过导流斗（17）连通，所述导流斗（17）中内置有单向阀，所述单向阀用于阻止抽取筒（18）内的液体回流导流斗（17）；所述过滤盒（24）上方设置有分流管，所述分流管与抽取筒（18）之间通过输液管（22）连通，所述抽取筒（18）内安装有活塞（19），所述活塞（19）上固定有拉杆（20），所述拉杆（20）与抽取筒（18）同轴可伸缩连接，所述拉杆（20）与基座（1）之间通过拉绳（21）连接。
2.根据权利要求1所述的纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置，其特征在于，所述冷却器包括滚筒（4），所述滚筒（4）两端密封设置，所述滚筒（4）上部外表面同轴固定有弧形齿条（6），所述弧形齿条（6）上设置有与之啮合的齿轮（7），所述齿轮（7）上同轴固定有一根第二横轴（8），所述第二横轴（8）平行于第一横轴（2）设置，所述第一横轴（2）可转动安装在支架（9）上；所述滚筒（4）内同轴固定有一个分隔环（12），所述分隔环（12）用于与滚筒（4）内壁形成一个环形腔，所述环形腔内还固定有一块分隔板（13），所述分隔板（13）平行于滚筒（4）设置，所述分隔板（13）两侧的滚筒（4）上分别设置一根连通管（14），两个所述连通管（14）均与环形腔内壁连通；
所述传动模组（15）包括两个带轮，两个所述带轮分别同轴固定在第一横轴（2）、第二横轴（8）上，且两个所述带轮对应设置，两个所述带轮之间配合安装有传动带。
3.根据权利要求2所述的纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置，其特征在于，所述滚筒（4）两端分别同轴套设有一个摩擦环（5），所述摩擦环（5）与冷却池（3）内壁保持接触，所述摩擦环（5）与滚筒（4）可拆卸连接。
4.根据权利要求1所述的纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置，其特征在于，所述出液口（16）下方的冷却池（3）内壁上固定有导流体（25），所述导流体（25）整体呈三棱柱状，所述导流体（25）的一个侧面贴合固定在冷却池（3）内壁上，所述导流体（25）下表面与其下方的冷却池（3）内壁表面之间的夹角大于等于90度，所述导流体（25）上表面与其上方的冷却池（3）内壁表面之间的夹角小于90度。
5.根据权利要求1所述的纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置，其特征在于，所述出液口（16）整体向着冷却池（3）内侧倾斜设置。
6.根据权利要求1所述的纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置，其特征在于，所述冷却池（3）底部表面与基座（1）之间设置有若干个支撑弹簧（26），所述支撑弹簧（26）的两端分别与冷却池（3）、基座（1）通过一个万向球连接。 说明书 : 一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置技术领域[0001] 本发明涉及合金生产技术领域，尤其涉及一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置。背景技术[0002] 纳米晶母合金精炼的工艺步骤主要包括以下步骤：向熔炉里装料（铁，硼，铌），升温化料至1500度‑1650度，再后恒温10分钟，关电降温1300度‑1450度，再进行二次加料（硅，铜），升温熔化至1400度‑1550度，再后恒温10分钟，将得到的合金熔液倒入坩埚进行冷却，降温至1000度‑1300度后，浇注至水冷锭模内，最后冷却后出炉。上述步骤中，在坩埚中降温时，自然降温速度慢，增加了生产时间，效率低，还需要手动地将坩埚中合金熔液表面的浮渣撇除，同时长时间较高的会对坩埚造成烧损和侵蚀，降低坩埚使用寿命。为此现有技术中开始采用冷却搅拌装置来对出炉的合金熔液进行快速搅拌降温，但是虽然搅拌可以加速物体的冷却速度，但搅拌速度也不能过快，过快的搅拌速度会带来空气的运动，会形成热空气混合的泡沫层，减慢物体的散热速度从而适得其反，由此导致现有的搅拌装置的降温速度仍然有待提高。发明内容[0003] 本发明的目的是解决现有技术中存在搅拌速度不能过快，降温速度有待提高的缺点，而提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置。[0004] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：[0005] 设计一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置，包括基座，所述基座上固定有第一横轴，所述第一横轴上固定有冷却池，所述冷却池呈长方体形，所述冷却池内设置有冷却器，所述冷却器整体呈圆柱状，所述冷却器平行于冷却池宽度方向设置，所述冷却器可绕其中轴线转动安装在支架上，所述冷却器固定在基座上，所述冷却器通过传动模组与第一横轴传动连接，所述第一横轴传动连接有驱动电机；[0006] 所述冷却器两侧的冷却池内壁分别贯穿开设有一个出液口，所述出液口外的冷却池外壁上均分别设置有一个抽取器，所述出液口上方的冷却池内壁上均分别固定有一个过滤盒，所述抽取器的进液端与出液口连通，所述抽取器的出液端置于过滤盒上方，所述抽取器用于通过出液口将冷却池内的合金熔液抽出，并将合金熔液排入所述过滤盒中。[0007] 优选的，所述冷却器包括滚筒，所述滚筒两端密封设置，所述滚筒上部外表面同轴固定有弧形齿条，所述弧形齿条上设置有与之啮合的齿轮，所述齿轮上同轴固定有一根第二横轴，所述第二横轴平行于第一横轴设置，所述第一横轴可转动安装在支架上；所述滚筒内同轴固定有一个分隔环，所述分隔环用于与滚筒内壁形成一个环形腔，所述环形腔内还固定有一块分隔板，所述分隔板平行于滚筒设置，所述分隔板两侧的滚筒上分别设置一根连通管，两根所述连通管均与环形腔内壁连通；[0008] 所述传动模组包括两个带轮，两个所述带轮分别同轴固定在第一横轴、第二横轴上，且两个所述带轮对应设置，两个所述带轮之间配合安装有传动带。[0009] 优选的，所述滚筒两端分别同轴套设有一个摩擦环，所述摩擦环与冷却池内壁保持接触，所述摩擦环与滚筒可拆卸连接。[0010] 优选的，所述抽取器包括抽取筒，所述抽取筒倒立固定在冷却池外壁上，所述抽取筒侧壁上开设有连接孔，所述连接孔与对应的出液口之间通过导流斗连通，所述导流斗中内置有单向阀，所述单向阀用于阻止抽取筒内的液体回流导流斗；所述过滤盒上方设置有分流管，所述分流管与抽取筒之间通过输液管连通，所述抽取筒内安装有活塞，所述活塞上固定有拉杆，所述拉杆与抽取筒同轴可伸缩连接，所述拉杆与基座之间通过拉绳连接。[0011] 优选的，所述出液口下方的冷却池内壁上固定有导流体，所述导流体整体呈三棱柱状，所述导流体的一个侧面贴合固定在冷却池内壁上，所述导流体下表面与其下方的冷却池内壁表面之间的夹角大于等于90度，所述导流体上表面与其上方的冷却池内壁表面之间的夹角小于90度。[0012] 优选的，所述出液口整体向着冷却池内侧倾斜设置。[0013] 优选的，所述冷却池底部表面与基座之间设置有若干个支撑弹簧，所述支撑弹簧的两端分别与冷却池、基座通过一个万向球连接。[0014] 本发明提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置，有益效果在于：通过设置有可左右往复摆动的冷却池，使得冷却池内的合金熔液可以被左右摇晃，这样冷却池内的合金熔液就可以反复自主冲击冷却器，提高熔液与冷却器的热交换效率；并且冷却池内设置有冷却器，冷却器可以同步地在合金熔液中往复旋转，从而使得冷却器可以相应地搅动合金熔液，进一步提高合金熔液与冷却器的热交换效率，实现了对合金熔液的快速降温，相较于使用带有叶片的搅拌轴进行搅拌的操作，对于合金熔液没有过度搅拌，不会形成热空气混合的泡沫层，降温速度更快；[0015] 还设置有分置在冷却池两侧的抽取器，可以在冷却池左右摆动的过程中，自动地将合金熔液表层的浮渣抽出过滤，实现了自动清除浮渣的功能。附图说明[0016] 图1为本发明提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置的结构示意图一；[0017] 图2为本发明提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置的结构示意图二；[0018] 图3为本发明提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置的内部结构示意图；[0019] 图4为本发明提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置的冷却器结构示意图；[0020] 图5为本发明提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置的冷却器内部结构示意图；[0021] 图6为本发明提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置的抽取器位置示意图；[0022] 图7为本发明提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置的抽取器结构示意图；[0023] 图8为本发明提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置的工作状态示意图一；[0024] 图9为本发明提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置的工作状态示意图二；[0025] 图10为本发明提出的一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置的导流体位置示意图。[0026] 图中：1、基座；2、第一横轴；3、冷却池；4、滚筒；5、摩擦环；6、弧形齿条；7、齿轮；8、第二横轴；9、支架；10、弧形导向轨；11、滑块；12、分隔环；13、分隔板；14、连通管；15、传动模组；16、出液口；17、导流斗；18、抽取筒；19、活塞；20、拉杆；21、拉绳；22、输液管；23、分流器；24、过滤盒；25、导流体；26、支撑弹簧。具体实施方式[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。[0028] 实施例1:参照图1‑5、8‑10，一种纳米晶母合金精炼冷却搅拌装置，包括基座1，基座1上固定有第一横轴2，第一横轴2上固定有冷却池3，冷却池3底部设置有若干根排液管，冷却池3呈长方体形，冷却池3内设置有冷却器，冷却器整体呈圆柱状，冷却器平行于冷却池3宽度方向设置，冷却器可绕其中轴线转动安装在支架9上，冷却器上同轴固定有若干根弧形导向轨10，每根弧形导向轨10内均可滑动安装一个滑块11，滑块11均固定在支架9上。通过弧形导向轨10来对冷却器进行运动限位，使得冷却器只能做小幅度的自转冷却器固定在基座1上，冷却器通过传动模组15与第一横轴2传动连接，第一横轴2传动连接有驱动电机；驱动电机用于驱动第一横轴2带动冷却池3绕其中轴线做往复摆动，进而使得冷却池3内的合金熔液可以被左右摇晃，这样冷却池3内的合金熔液就可以反复自主冲击冷却器；同步地，第一横轴2还通过传动模组15带动冷却器运动，使得冷却器可以在冷却池3内的合金熔液中往复旋转，从而使得冷却器可以相应的搅动合金熔液，从而加速合金熔液与冷却器的换热速度。[0029] 冷却器两侧的冷却池3内壁分别贯穿开设有一个出液口16，出液口16外的冷却池3外壁上均分别设置有一个抽取器，出液口16上方的冷却池3内壁上均分别固定有一个过滤盒24，抽取器的进液端与出液口16连通，抽取器的出液端置于过滤盒24上方，抽取器用于通过出液口16将冷却池3内的合金熔液抽出，并将合金熔液排入过滤盒24中。[0030] 冷却器包括滚筒4，滚筒4两端密封设置，滚筒4上部外表面同轴固定有弧形齿条6，弧形齿条6上设置有与之啮合的齿轮7，齿轮7上同轴固定有一根第二横轴8，第二横轴8平行于第一横轴2设置，第一横轴2可转动安装在支架9上；滚筒4内同轴固定有一个分隔环12，分隔环12用于与滚筒4内壁形成一个环形腔，环形腔用于存储注入的冷却液，环形腔内还固定有一块分隔板13，分隔板13平行于滚筒4设置，分隔板13两侧的滚筒4上分别设置一根连通管14，两根连通管14用于与冷却液循环装置连通，两个连通管14均与环形腔内壁连通；冷却液循环装置通过一根连通管14将冷却液注入环形腔内，由于分隔板13的分隔，使得冷却液需要绕环形腔一圈后，才能到达另一根连通管14，并通过该连通管14流回，这样使得冷却液可以与滚筒4内壁进行充分的换热。滚筒4表面还可沿周向设置有若干辐条，辐条可以在滚筒4运动时，在不大幅度搅动合金熔液的前提下，来提高合金熔液的流动性。[0031] 传动模组15包括两个带轮，两个带轮分别同轴固定在第一横轴2、第二横轴8上，且两个带轮对应设置，两个带轮之间配合安装有传动带。通过该传动模组15可以使得一个驱动电机就可同步驱动冷却池3和冷却器进行动作，同时两者之间的协调性也更好。[0032] 滚筒4两端分别同轴套设有一个摩擦环5，摩擦环5与冷却池3内壁保持接触，摩擦环5与滚筒4可拆卸连接。为了避免滚筒4两侧的液面上的浮渣通过滚筒4两端与冷却池3内壁之间的缝隙流动，造成抽取器无法将靠近的液面的浮渣抽出，因此设置有摩擦环5，利用摩擦环5与冷却池3内壁紧密接触，来阻止浮渣的流动，由于摩擦环5在长时间的使用过程中容易磨损，因此其为可拆卸连接，这样在后期其磨损严重时直接将其就那些更换即可。[0033] 出液口16整体向着冷却池3内侧倾斜设置。倾斜设置的出液口16可以在该侧冷却池3翘起后，更有利于合金熔液带动浮渣进入。[0034] 冷却池3底部表面与基座1之间设置有若干个支撑弹簧26，支撑弹簧26的两端分别与冷却池3、基座1通过一个万向球连接。为了使得冷却池3在进行摆动时，整体更为稳固，因此设置有若干个支撑弹簧26，用于对冷却池3进行支撑，支撑弹簧26两端的万向球使得支撑弹簧26的连接处受力更均匀，避免支撑弹簧26在摆动过程中，由于连接处的频繁受到扭力导致疲劳断裂的情况发生。[0035] 实施例2：参照图6‑7，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于，抽取器包括抽取筒18，抽取筒18倒立固定在冷却池3外壁上，抽取筒18侧壁上开设有连接孔，连接孔与对应的出液口16之间通过导流斗17连通，导流斗17中内置有单向阀，单向阀用于阻止抽取筒18内的液体回流导流斗17；过滤盒24上方设置有分流管，分流管与抽取筒18之间通过输液管22连通，抽取筒18内安装有活塞19，活塞19上固定有拉杆20，拉杆20与抽取筒18同轴可伸缩连接，拉杆20与基座1之间通过拉绳21连接。该抽取器在使用时，其借助冷却池3做往复摆动时的外力，配合拉绳21，来实现了抽取筒18内活塞19的自动动作，如附图8所示，当一个抽取器被冷却池3带着向上摆动时，此时拉绳21会拉动拉杆20，使得拉杆20活塞19，活塞19越过连接孔后，会将靠近的液面处的合金熔液和浮渣吸入抽取筒18。[0036] 出液口16下方的冷却池3内壁上固定有导流体25，导流体25整体呈三棱柱状，导流体25的一个侧面贴合固定在冷却池3内壁上，导流体25下表面与其下方的冷却池3内壁表面之间的夹角大于等于90度，导流体25上表面与其上方的冷却池3内壁表面之间的夹角小于90度。如附图10所示，通过设置导流体25，利用导流体25来阻挡液面上的浮渣下落，同时根据连通器原理，当抽取器将一部分合金熔液抽出后，此时导流体25下方的合金熔液会向上流动，此时导流体25的下表面会将下方向上流动的合金熔液导向远离出液口16的位置，以避免向上流动的合金熔液直接冲击出液口16附近的浮渣，导致浮渣不能进入出液口16的情况发生；同时导流体25的上表面可将合金熔液表层的浮渣导入至出液口16。[0037] 本发明的总体工作流程如下：[0038] 将待冷却的合金熔液倒入至冷却池3中，此时启动驱动电机，驱动电机驱动第一横轴2带动冷却池3绕其中轴线做往复摆动，进而使得冷却池3内的合金熔液可以被左右摇晃，这样冷却池3内的合金熔液就可以反复自主冲击冷却器，从而使得合金熔液可以与冷却器进行快速的热交换；同步地，第一横轴2还通过传动模组15带动冷却器运动，使得冷却器可以在冷却池3内的合金熔液中往复旋转，从而使得冷却器可以相应地搅动合金熔液，进一步加速合金熔液与冷却器的换热速度，实现了对合金熔液的快速降温，整个快速降温过程中，相较于使用带有叶片的搅拌轴进行搅拌的操作，对于合金熔液没有过度搅拌，不会形成热－空气混合的泡沫层，降温速度更快；[0039] 在上述过程中，当冷却池3往复摆动的过程中，由于冷却池3内的冷却器的分隔作用，冷却池3内合金熔液中的浮渣会逐渐漂浮在冷却器两侧的液面上，如附图8‑9所示，由于摆动过程中冷却池3内的液面保持水平，当冷却池3一侧向上翘起时，此时由于冷却池3内的冷却器将两侧的浮渣分隔开，使得冷却池3翘起侧的液面宽度变小，而该侧液面表面的浮渣聚拢在一起，这样更有利于相邻的抽取器将其抽取出去；此时相邻抽取器的抽取筒18内的活塞19由于受到拉绳21的向下拉拽，使得活塞19向下移动，此时抽取筒18通过导流斗17会将该侧出液口16附近的表层浮渣及其熔液抽入抽取筒18内；当该侧冷却池3向下复位时，此时活塞19自动复位，从而将吸入抽取筒18内的合金熔液和浮渣通过输液管22挤入分流管，最后通过分流管落在过滤盒24中，合金熔液被过滤盒24过滤浮渣后，流回冷却池3中，重复几次，就可以实现对合金熔液中的大部分浮渣的自动清除。[0040] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

专利地区：辽宁

专利申请日期：2024-08-07

专利公开日期：2024-10-11

专利公告号：CN118582963B