一種鋁合金高效真空熔煉裝置的製作方法

2023-05-22 08:14:21

本實用新型屬於金屬材料加工技術領域，特別涉及一種鋁合金高效真空熔煉裝置。

背景技術：

鋁的化學活性非常強，在鋁合金熔煉過程中，總會因氧化和操作等許多因素，造成相當的鋁材損耗，習慣上都把它稱之為燒損，它不僅白白損失了大量的鋁材，且造成了許多能源損耗，加上大量熔煉氧化物的產生也會影響鋁液的質量，給鋁製品帶來各種不利的結果。目前生產過程中，鋁合金的製備通常釆用的是井式電阻爐。該設備簡單易操作，但是由於熔劑並不能完全隔絕外界空氣和鋁溶體的接觸，又因為整個操作是在大氣環境下完成，不可避免在攪拌、潘鑄等工序使得合金煉體暴露在空氣中，引起鋁的燒損，降低合金質量；而且由於熔煉或澆注工具和鋁液直接接觸，很容易汙染熔體。

真空熔煉法是伴隨近代高純和超高純金屬及合金的發展而產生的。在真空中進行熔煉時，由於熔池不與空氣或燃燒廢氣及爐渣接觸，可以避免這些因素的沾汙影響。真空條件本身還能比其它熔煉方法更為完全地排除原來存在於金屬中的某些雜質。另外，真空熔煉過程中體系的壓力很低，對熔池中有氣態產物產生的一切反應都能起促進作用，如脫氣、雜質揮發和某些類型的脫氧。

因此採用真空電阻爐生產鋁合金鍋體時，可避免鋁合金熔體與空氣的接觸，降低了鋁的氧化燒損量，又能避免煉劑保護過程中帶入其它元素對熔體的汙染，能夠精確控制鋁合金成分，獲得高純度高質量的合金鍋體。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種鋁合金高效真空熔煉裝置，採用的技術方案是：一種鋁合金高效真空熔煉裝置，包括爐體、爐蓋和頂蓋板，所述爐體為長方體結構，爐體側壁從外到內依次為金屬外層、石棉保溫層、冷卻水管、耐火磚層、加熱電阻絲和爐體內層，所述爐體內層直接和金屬熔體接觸，所述加熱電阻絲安裝在側壁耐火磚層和爐體內層之間，所述爐體下方墊有耐火磚，爐體上方安裝有所述爐蓋；所述爐蓋也為長方體結構，長方體爐蓋的一條邊和爐體鉸鏈連接，爐蓋和爐體相接觸的面之間設有密封墊，所述爐蓋側壁上高度不同的位置開有的三個孔，其中最上部和最下部的孔分別插接導氣管，所述兩個導氣管上分別安裝有上截止閥和下截止閥和過渡連接軟管，兩個導氣管末端匯合成一條導氣管，並和冷卻管連接，所述冷卻管末端連接真空泵，中部的孔用於安裝蝶閥，所述爐蓋的空間被蝶閥閥芯分為上下兩個部分，所述爐蓋上方開有進料口，所述進料口上方覆蓋有所述頂蓋板，所述爐蓋上還開有進氣孔，用於將大氣中的空氣導入爐蓋內，平衡爐蓋內的氣壓，進氣孔內塞有堵頭；所述頂蓋板上鑽有通孔，用於和固定在所述爐蓋上表面的螺栓配合，當螺母擰上螺栓頭時實現蓋板的固定，所述爐體底部位置安裝有出液管，用於將熔融狀態下的液態鋁合金導出熔煉裝置用於鑄造成產品，所述出液管出口處設有塞頭。

進一步地，所述爐體側壁上還設有上液位限制杆和下液位限制杆，所述上液位限制杆安裝在靠近爐體頂部位置，所述下液位限制杆安裝在靠近爐體底部位置，上液位限制杆和下液位限制杆分別通過導線與電源箱連接，所述電源箱上安裝有電源、紅燈和綠燈，紅燈、電源和上液位限制杆組成一個迴路，當爐體內的金屬液碰到上液位限制杆時，所述紅燈亮，綠燈、電源和下液位限制杆組成一個迴路，當爐體內的金屬液碰到下液位限制杆時，所述綠燈亮。

進一步地，所述冷卻水管的進水管的高度低於出水管，使得冷卻水由自來水形成的壓力從熔煉爐的低處流向高處。

進一步地，所述爐蓋側壁上的孔的孔壁和所述導氣管或蝶閥轉軸之間設有耐熱橡膠，用於密封爐蓋側壁。

進一步地，所述蝶閥的邊緣有耐熱橡膠。

進一步地，為了減少加料時熱量流失，所述爐蓋上方的進料口設計成由上至下截面逐漸縮小的結構。

進一步地，固定在所述爐蓋上表面的所述螺栓至少有3個。

進一步地，所述爐蓋和所述頂蓋板之間設有密封圈。

進一步地，所述冷卻管成彎曲螺旋狀，並浸泡在冷卻水中。

進一步地，所述出液管和所述爐體內層縫隙處塗有密封塗料。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型可實現穩定高效的生產。第一，避免鋁合金熔體與空氣的接觸，降低了鋁的氧化燒損量，同時避免煉劑保護過程中帶入其它元素對熔體的汙染，提高了鋁合金的利用率，獲得的鋁合金成品質地緊密，氣泡和雜質含量少；第二，加料時不需要將爐子關閉降溫，可以在熔煉的過程中向熔煉爐內加料，極大地提高了生產效率；第三，澆注時只需打開出液管出口處的塞頭，讓金屬液流入模具內即可，操作方便，安全係數高，利於管理控制，節約了人員和設備管理成本。

2、本實用新型可實現能源高效。本實用新型爐體側壁採用保溫性能優良的材料製成，爐體內金屬液上方呈真空狀態，導熱性較差，減少了熱量的散失，降低能源消耗，且加熱電阻絲貼近爐體內層，增加了加熱工作效率。

3、本實用新型通過設置上液位限制杆和下液位限制杆及時了解熔煉爐內的液位高度是否安全，避免澆築過渡造成爐體內金屬液過少而空載，也防止了加料過多引起安全事故。

4、本實用新型還設有冷卻水系統，當爐體工作完成後需要對爐體內快速冷卻的情況下，開啟冷卻水，其冷卻速度能夠到達自然冷卻速度的3倍，在換爐或換料作業時，極大減少了中間等待的時間，可進一步提高生產效率。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種鋁合金高效真空熔煉裝置，包括爐體、爐蓋2和頂蓋板3。爐體為長方體結構，爐體側壁從外到內依次為金屬外層1、石棉保溫層5、冷卻水管10、耐火磚層4、加熱電阻絲28和爐體內層6。爐體內層6直接和金屬熔體接觸，加熱電阻絲28安裝在側壁耐火磚層4和爐體內層6之間，爐體下方墊有耐火磚33。爐體側壁上還設有上液位限制杆29和下液位限制杆30，上液位限制杆29安裝在靠近爐體頂部位置，所述下液位限制杆30安裝在靠近爐體底部位置。上液位限制杆29和下液位限制杆30分別通過導線32與電源箱31連接，電源箱31上安裝有電源、紅燈和綠燈。紅燈、電源和上液位限制杆29組成一個迴路，當爐體內的金屬液碰到上液位限制杆時，所述紅燈亮；綠燈、電源和下液位限制杆30組成一個迴路，當爐體內的金屬液碰到下液位限制杆時，所述綠燈亮。爐體上方安裝有所述爐蓋2。爐蓋2也為長方體結構，長方體爐蓋2的一條邊和爐體鉸鏈8連接，爐蓋2和爐體相接觸的面之間設有密封墊9。爐蓋側壁上高度不同的位置開有的三個孔，其中最上部和最下部的孔分別插接導氣管20，兩個導氣管上分別安裝有上截止閥17和下截止閥18和過渡連接軟管19，兩個導氣管末端匯合成一條導氣管，並和冷卻管21連接，冷卻管21成彎曲螺旋狀，並浸泡在冷卻水22中。冷卻管21末端連接真空泵23。中部的孔用於安裝蝶閥7，爐蓋側壁上的孔的孔壁和導氣管20或蝶閥7的轉軸之間設有耐熱橡膠16，用於密封爐蓋側壁。蝶閥7的邊緣有耐熱橡膠，爐蓋2的空間被蝶閥7的閥芯分為上下兩個部分。爐蓋2上方開有進料口24，為了減少加料時熱量流失，爐蓋2上方的進料口24設計成由上至下截面逐漸縮小的結構。進料口24上方覆蓋有所述頂蓋板3，爐蓋2和頂蓋板3之間設有密封圈25。爐蓋2上還開有進氣孔34，用於將大氣中的空氣導入爐蓋內，平衡爐蓋內的氣壓，進氣孔34內塞有堵頭35。頂蓋板3上鑽有通孔，用於和固定在所述爐蓋上表面的螺栓27配合，當螺母26擰上螺栓27頭時實現頂蓋板3的固定，螺栓27至少有3個。爐體底部位置安裝有出液管11，出液管11和爐體內層6縫隙處塗有密封塗料13，用於將熔融狀態下的液態鋁合金導出熔煉裝置用於鑄造成產品，所述出液管出口處設有塞頭12。冷卻水管10的進水管14的高度低於出水管15，使得冷卻水由自來水形成的壓力從熔煉爐的低處流向高處。

使用過程中，關上爐蓋，將頂蓋板固定在爐蓋上。保持上截止閥關閉，下截止閥打開，蝶閥閥芯面轉動到豎直方向。開啟加熱電阻絲和真空泵，開始對爐體內的鋁合金粉或塊進行加熱和抽真空。當鋁合金熔化成液態後，打開塞頭進行澆注成鍋體即可。

當需要添加鋁合金時，將蝶閥閥芯面轉到水平方向，此時閥芯邊緣和爐蓋內側壁貼合，爐蓋的空間被蝶閥的閥芯分為上下兩個獨立部分。然後拔出堵頭35，使得大氣中的空氣進入爐蓋上部分空間，平衡爐蓋上部分空間和環境的氣壓。然後打開頂蓋板，將鋁合金塊放入爐蓋上部分空間，再蓋上頂蓋板，將頂蓋板擰緊。然後把堵頭35塞上，開啟上截止閥開始對爐蓋上部分空間抽真空。抽真空完畢後，轉動蝶閥，使得閥芯面轉到豎直方向，鋁合金塊即掉入爐體合金液當中，最後關閉上截止閥。

當需要對爐體內清掃時，將導氣管從過渡連接軟管19中拔出，再用吊機翻開爐蓋，對爐體進行清掃即可。