專利名稱:一種含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液攪拌方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液的電磁攪拌方法及裝置。
背景技術(shù)：
公開號(hào)CN86104510A，發(fā)明名稱“組合式多功能液態(tài)金屬電磁攪拌器”上，和公開號(hào)CN87104014A，發(fā)明名稱“連續(xù)鑄鋼電磁攪拌裝置”上，闡述了金屬液體的常規(guī)電磁攪拌方法——旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)攪拌、行波磁場(chǎng)攪拌和螺旋磁場(chǎng)攪拌方法。上述攪拌方法針對(duì)相應(yīng)的金屬液，可以很好地解決均勻攪拌問(wèn)題。但是，對(duì)于含有輕質(zhì)固體顆粒的偽合金液，如鋁-石墨、銅-鍍鎳石墨等，上述方法很難實(shí)現(xiàn)偽合金液中輕質(zhì)固體顆粒的均勻分布。在旋轉(zhuǎn)、行波或螺旋電磁攪拌作用下，鋁-石墨、銅-鍍鎳石墨等偽合金液中以固體顆粒形式存在的石墨或鍍鎳石墨等顆粒或是在浮力作用下產(chǎn)生上浮或是在周向運(yùn)動(dòng)中偏聚到偽合金液中央，極易造成石墨或鍍鎳石墨等的偏析，因此，采用常規(guī)電磁攪拌方法很難攪拌出輕質(zhì)固體顆粒分布均勻的偽合金液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有電磁攪拌方法存在的“產(chǎn)生輕質(zhì)固體顆粒偏析”的不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)輕質(zhì)固體顆粒均勻分布在偽合金液中的攪拌方法及裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是采用常規(guī)旋轉(zhuǎn)電磁攪拌與內(nèi)壁布有直葉片石墨坩堝相結(jié)合方式對(duì)含有輕質(zhì)固體顆粒的偽合金液進(jìn)行攪拌；利用旋轉(zhuǎn)電磁攪拌使偽合金液產(chǎn)生周向運(yùn)動(dòng)，利用石墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的偽合金液移到周圍、將上部的偽合金液移到下部，從而阻止輕質(zhì)固體顆粒的上浮和中央偏聚運(yùn)動(dòng)，得到輕質(zhì)固體顆粒均勻分布的偽合金液。
含有輕質(zhì)固體顆粒的偽合金液的攪拌裝置包括旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置、石墨坩堝、上蓋、Ar氣管、堵塞、底架。
旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置的三對(duì)電磁極對(duì)均布在石墨坩堝周圍，與石墨坩堝外壁之間的距離為5mm，電磁極對(duì)外側(cè)加外罩。
Ar氣管固定于上蓋的孔內(nèi)，堵塞位于石墨坩堝底部。
石墨坩堝采用機(jī)械連接方式固定于底架上，其內(nèi)壁上分布有直葉片，直葉片采用機(jī)械連接方式固定于石墨坩堝內(nèi)壁上。直葉片在石墨坩堝不同高度上呈水平層狀分布，最下層的直葉片下部與石墨坩堝內(nèi)底面的間隔a為10mm，相鄰直葉片層之間的間隔b為20mm，最上層的直葉片上部高出偽合金液上表面的距離c為10mm。在同一直葉片層內(nèi)，三個(gè)直葉片的根部在周向上間隔α為120°均勻分布在石墨坩堝內(nèi)壁上，直葉片長(zhǎng)度d均為石墨坩堝半徑，寬度e均為石墨坩堝半徑的四分之一。每個(gè)直葉片，在長(zhǎng)度方向上，其頭部在指向石墨坩堝水平圓周中心的基礎(chǔ)上，逆著偽合金液的流動(dòng)方向向前傾斜，直葉片與其根部和石墨坩堝水平圓周中心連線的夾角β為20～30°，以便不斷地將內(nèi)部的偽合金液移到周圍；在寬度方向上，迎著偽合金液周向流動(dòng)的前刃部相對(duì)后刃部向上傾斜γ為35～50°，以便不斷地將上部的偽合金液移到下部。相鄰直葉片層內(nèi)的直葉片在同一水平面上的投影其根部在周向上間隔δ為60°均勻分布。
偽合金液的攪拌工藝步驟如下步驟1，將偽合金液倒入石墨坩堝；步驟2，蓋上上蓋，接通Ar氣以防氧化；步驟3，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置對(duì)石墨坩堝內(nèi)的偽合金液進(jìn)行攪拌。
本發(fā)明的有益效果是利用本發(fā)明，可以通過(guò)10～15分鐘的攪拌得到輕質(zhì)固體顆粒分布均勻的偽合金液，解決了現(xiàn)有電磁攪拌方法存在的“產(chǎn)生輕質(zhì)固體顆粒偏析”的問(wèn)題。



圖1為本發(fā)明方法攪拌含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液裝置的主視圖。圖中，電磁極對(duì)1，石墨坩堝2，直葉片3，上蓋4，Ar氣管5，堵塞6，外罩7，偽合金液8，底架9。
圖2為本發(fā)明方法攪拌含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液裝置的A-A局部視圖。
圖3為本發(fā)明方法攪拌含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液裝置的B-B局部視圖。
圖4為本發(fā)明方法攪拌的鋁-7石墨偽合金液的微觀組織。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方法攪拌含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液裝置的具體說(shuō)明如下含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液的攪拌裝置包括旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置、石墨坩堝2、上蓋4、Ar氣管5、堵塞6、底架9。
旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置的三對(duì)電磁極對(duì)1均布在石墨坩堝2周圍，與石墨坩堝外壁之間的距離為5mm，電磁極對(duì)1外側(cè)加外罩7。
Ar氣管5固定于上蓋4的孔內(nèi)，堵塞6位于石墨坩堝2底部。
石墨坩堝2采用機(jī)械連接方式固定于底架9上，其內(nèi)壁上分布有直葉片3，直葉片3采用機(jī)械連接方式固定于石墨坩堝2內(nèi)壁上。直葉片3在石墨坩堝2不同高度上呈水平層狀分布，最下層的直葉片3下部與石墨坩堝2內(nèi)底面的間隔a為10mm，相鄰直葉片層之間的間隔b為20mm，最上層的直葉片3上部高出偽合金液8上表面的距離c為10mm。在同一直葉片層內(nèi)，三個(gè)直葉片3的根部在周向上間隔α為120°均勻分布在石墨坩堝2內(nèi)壁上，直葉片3長(zhǎng)度d均為石墨坩堝2半徑，寬度e均為石墨坩堝2半徑的四分之一。每個(gè)直葉片3，在長(zhǎng)度方向上，其頭部在指向石墨坩堝2水平圓周中心的基礎(chǔ)上，逆著偽合金液8的流動(dòng)方向向前傾斜，直葉片3與其根部和石墨坩堝2水平圓周中心連線的夾角β為20～30°，以便不斷地將內(nèi)部的偽合金液8移到周圍；在寬度方向上，迎著偽合金液8周向流動(dòng)的前刃部相對(duì)后刃部向上傾斜γ為35～50°，以便不斷地將上部的偽合金液8移到下部。相鄰直葉片層內(nèi)的直葉片3在同一水平面上的投影其根部在周向上間隔δ為60°均勻分布。直葉片3的厚度不限。
偽合金液的具體攪拌工藝步驟如下步驟1，將偽合金液8倒入石墨坩堝2；步驟2，蓋上上蓋4，接通Ar氣以防氧化；步驟3，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置對(duì)石墨坩堝2內(nèi)的偽合金液8進(jìn)行攪拌。
在直葉片3長(zhǎng)度方向上向前傾斜β為20°、寬度方向上向上傾斜γ為50°的條件下，攪拌10分鐘后，可得到石墨顆粒分布均勻的鋁-7石墨偽合金液8。
在直葉片3長(zhǎng)度方向上向前傾斜β為25°、寬度方向上向上傾斜γ為45°的條件下，攪拌13分鐘后，可得到鍍鎳石墨顆粒分布均勻的銅-3.5鍍鎳石墨偽合金液8。
在直葉片3長(zhǎng)度方向上向前傾斜β為30°、寬度方向上向上傾斜γ為35°的條件下，攪拌15分鐘后，可得到鍍鎳石墨顆粒分布均勻的銅-3.5鍍鎳石墨偽合金液8。
附圖4為本發(fā)明方法攪拌的鋁-7石墨偽合金液的快速凝固微觀組織，圖中的黑色部分為石墨顆粒，由圖可見，鋁-7石墨偽合金液中的石墨顆粒分布非常均勻，所以，本發(fā)明方法可用于攪拌含有輕質(zhì)固體顆粒的偽合金液。
權(quán)利要求
1.一種含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液攪拌方法，首先將含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液倒入石墨坩堝，蓋上上蓋、接通Ar氣后，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置對(duì)石墨坩堝內(nèi)的含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液進(jìn)行攪拌，其特征在于，采用常規(guī)旋轉(zhuǎn)電磁攪拌與內(nèi)壁布有直葉片石墨坩堝相結(jié)合方式對(duì)含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液進(jìn)行10～15分鐘的攪拌；利用旋轉(zhuǎn)電磁攪拌使偽合金液產(chǎn)生周向運(yùn)動(dòng)，利用石墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的偽合金液移到周圍、將上部的偽合金液移到下部，從而阻止輕質(zhì)固體顆粒的上浮和中央偏聚運(yùn)動(dòng)，得到輕質(zhì)固體顆粒均勻分布的偽合金液。
2.一種含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液攪拌裝置，該裝置包括旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置、石墨坩堝(2)、上蓋(4)、Ar氣管(5)、堵塞(6)、底架(9)；旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置的三對(duì)電磁極對(duì)(1)均布在石墨坩堝(2)周圍，與石墨坩堝外壁之間的距離為5mm，電磁極對(duì)(1)外側(cè)加外罩(7)；Ar氣管(5)固定于上蓋(4)的孔內(nèi)，堵塞(6)位于石墨坩堝(2)底部；其特征在于石墨坩堝(2)采用機(jī)械連接方式固定于底架(9)上，其內(nèi)壁上分布有直葉片(3)，直葉片(3)采用機(jī)械連接方式固定于石墨坩堝(2)內(nèi)壁上；直葉片(3)在石墨坩堝(2)不同高度上呈水平層狀分布，最下層的直葉片(3)下部與石墨坩堝(2)內(nèi)底面的間隔a為10mm，相鄰直葉片層之間的間隔b為20mm，最上層的直葉片(3)上部高出偽合金液(8)上表面的距離c為10mm；在同一直葉片層內(nèi)，三個(gè)直葉片(3)的根部在周向上間隔α為120°均勻分布在石墨坩堝(2)內(nèi)壁上，直葉片(3)長(zhǎng)度d均為石墨坩堝(2)半徑，寬度e均為石墨坩堝(2)半徑的四分之一；每個(gè)直葉片(3)，在長(zhǎng)度方向上，其頭部在指向石墨坩堝(2)水平圓周中心的基礎(chǔ)上，逆著偽合金液(8)的流動(dòng)方向向前傾斜，直葉片(3)與其根部和石墨坩堝(2)水平圓周中心連線的夾角β為20～30°，以便不斷地將內(nèi)部的偽合金液(8)移到周圍；在寬度方向上，迎著偽合金液(8)周向流動(dòng)的前刃部相對(duì)后刃部向上傾斜γ為35～50°，以便不斷地將上部的偽合金液(8)移到下部；相鄰直葉片層內(nèi)的直葉片(3)在同一水平面上的投影其根部在周向上間隔δ為60°均勻分布。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液攪拌方法及裝置，屬于含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液的電磁攪拌研究領(lǐng)域，采用常規(guī)旋轉(zhuǎn)電磁攪拌與內(nèi)壁布有直葉片石墨坩堝相結(jié)合方式對(duì)偽合金液進(jìn)行攪拌，利用旋轉(zhuǎn)電磁攪拌使偽合金液產(chǎn)生周向運(yùn)動(dòng)，利用石墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的偽合金液移到周圍、將上部的偽合金液移到下部，從而阻止輕質(zhì)固體顆粒的上浮和中央偏聚運(yùn)動(dòng)，得到輕質(zhì)固體顆粒均勻分布的偽合金液，解決現(xiàn)有攪拌方法存在的“產(chǎn)生輕質(zhì)固體顆粒偏析”的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)F27D27/00GKCN1919433SQ200610112412
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年8月16日
發(fā)明者張鵬, 杜云慧, 劉漢武 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan