一种镁合金金属屑密闭熔炼处理装置的制作方法

本实用新型涉及一种熔炼炉，特别涉及一种适用于多品种、小批量镁合金金属屑处理的熔炼炉，属于金属熔炼回收与处理技术领域。

背景技术：

镁合金在熔炼、加工过程中不可避免会产生大量的金属屑，对于难以回收利用的镁屑，一般采用溶解、掩埋进行无害化处理，对于可回收利用的镁屑，通常采用熔炼和升华的方法进行回收，实现镁合金材料加工、使用过程中绿色循环利用。

从经济和成本角度考虑，目前极少采用升华方法对镁屑进行回收处理，大量的镁屑通过金属熔炼炉进行熔炼加以回收利用。由于未采用封闭处理，熔炼回收过程中产生大量的烟气和粉尘，污染周边环境。同时为提高生产效率，不同合金牌号的镁屑通常不经分拣、甄别，直接倒入熔炼炉中，加之熔炼炉容量较大，熔炼回收过程耗时也相应增加。

因此，提供一种适用于镁合金金属屑处理的小型、密闭、能够对不同牌号镁合金屑进行处理的镁合金金属屑密闭熔炼处理装置就成为该技术领域急需解决的技术难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种适用于多品种、小批量镁合金金属屑处理的金属屑密闭熔炼处理装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种镁合金金属屑密闭熔炼处理装置，其特征在于：包括控制系统、熔化装置、加热装置、冷却装置、加热坩埚装置和连续加料装置；所述控制系统分别与所述熔化装置、加热装置、冷却装置、加热坩埚装置和连续加料装置电连接；所述熔化装置分别与所述加热装置和冷却装置相连接；所述加热坩埚装置位于所述熔化装置之上；所述加热坩埚装置与所述连续加料装置相连接。

优选地，所述镁合金金属屑密闭熔炼处理装置还设有移动真空系统，分别与所述连续加料装置和所述控制系统相连接。

优选地，所述控制系统采用PID控制，三项交流电380V，最高使用温度900℃。

优选地，所述加热坩埚装置包括炉盖开启机构、安全阀、坩埚盖板、加料压板和坩埚；所述安全阀和加料压板设置于所述坩埚盖板上；所述炉盖开启机构位于所述坩埚一侧并与所述坩埚盖板相连接。

优选地，所述坩埚盖板下面设有金属隔热反射屏。

优选地，所述坩埚选用耐热钢制成，厚度约为10～40mm，优选20mm。

优选地，所述坩埚选的高度为500～1200mm，优选700mm。

优选地，所述坩埚选的直径为300～700mm，优选400mm。

优选地，所述加热装置为电阻丝或交流感应线圈，加热功率为15-40kw，优选25kw。

优选地，所述加热感应线圈的高度，从坩埚底部算起，为0～1/2坩埚高度，优选1/3高度，加热线圈处坩埚具有一定锥度，方便镁液倾倒和汇流。

优选地，所述连续加料装置包括(充)放气阀(也可以称之为充放气阀)、料仓、管道隔离阀、料仓盖、真空阀及连接管道；所述料仓下部通过管道隔离阀和连接管道与加热坩埚装置中的坩埚相连接，所述料仓上部通过真空阀与所述移动真空系统相连接，所述与加热坩埚装置中的坩埚相连接的管道也通过真空阀与所述移动真空系统相连接；所述(充)放气阀设置在所述料仓盖上。

优选地，所述移动真空系统包括软连接、过滤器、真空压力表、(充)放气阀(也可以称之为充放气阀)、真空管道、压差阀、机械泵和移动小车；所述机械泵一端与所述移动小车相连接，另端通过压差阀和真空管道与过滤器相连接，所述真空压力表和(充)放气阀设置在所述过滤器的盖上；所述过滤器的另一侧通过软连接与所述连续加料装置中的真空阀连接。

优选地，所述坩埚的容量约为7-20公斤镁屑，优选10公斤。

本实用新型的优点在于：(1)镁合金屑在梯度加热的坩埚内进行熔炼处理，首先在底部进行熔化，上部的镁屑待下部熔化后顺序进入熔化的镁合金熔液中，上部的镁屑起到一定的封闭、阻挡作用，减少熔炼过程中氧化烧损，同时上部镁合金屑通过传导、辐射得到预热；(2)对于较为干燥、干净的镁合金屑，回收熔炼过程可在一定的真空度下进行，减少氧化烧损现象，提高回收的镁合金熔体纯度；(3)对于较为潮湿、污染较重的镁合金屑，拆除真空机械泵，回收熔炼过程可在非密闭环境下进行，依靠上部的镁屑的屏蔽、阻挡作用，减少熔炼回收过程的氧化烧损；(4)回收熔炼过程中可以进行连续加料，直至镁合金屑处理完毕或坩埚盛满，提高回收效率。

下面通过附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明，但并不意味着对本实用新型保护范围的限制。

附图说明

图1为本实用新型镁合金金属屑密闭熔炼处理装置的结构示意图。

图2为本实用新型镁合金金属屑密闭熔炼处理装置中加热坩埚装置的结构示意图。

图3为本实用新型镁合金金属屑密闭熔炼处理装置中连续加料装置的结构示意图。

图4为本实用新型镁合金金属屑密闭熔炼处理装置中移动真空系统的结构示意图。

主要部件名称

1 控制系统 2 熔化炉

3 三分之一加热器 4 炉盖开启机构

5 安全阀 6 坩埚

7 加料压板 8 (充)放气阀

9 加料系统 9-1 充放气阀

9-2 料仓 9-3 管道隔离阀

9-4 料仓盖 9-5 真空阀

9-6 真空阀 10 金属隔热反射屏

11 真空阀 12 软连接

13 水冷系统 14 过滤器

15 机械泵 16 移动小车

17 坩埚盖板 18 压差阀

19 真空管道 20 真空压力表

21 (充)放气阀

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型镁合金金属屑密闭熔炼处理装置的结构示意图；其中，1为控制系统，2为熔化炉，3为三分之一加热器，4为炉盖开启机构，5为安全阀，6为坩埚，7为加料压板，8为充放气阀，9为加料系统，10为金属隔热反射屏，11为真空阀，12为软连接，13为水冷系统，14为过滤器，15为机械泵，16为移动小车；本实用新型镁合金金属屑密闭熔炼处理装置包括控制系统、熔化装置、加热装置、水冷却装置、镁合金屑加热坩埚装置、镁合金屑连续加料装置和移动真空系统；控制系统分别与熔化装置、加热装置、冷却装置、镁合金屑加热坩埚装置、镁合金屑连续加料装置和移动真空系统电连接；熔化装置分别与加热装置和冷却装置相连接；镁合金屑加热坩埚装置位于熔化装置之上；镁合金屑加热坩埚装置与镁合金屑连续加料装置相连接；镁合金屑连续加料装置与移动真空系统相连接。控制系统1采用PID控制，三项交流电380V，最高使用温度900℃，熔化装置为熔化炉2。

如图2所示，为本实用新型镁合金金属屑密闭熔炼处理装置中加热坩埚装置的结构示意图；镁合金屑加热坩埚装置包括炉盖开启机构4、安全阀5、坩埚盖板17、加料压板7和坩埚6；安全阀5和加料压板7设置于坩埚盖板17上；炉盖开启机构4位于坩埚6一侧并与坩埚盖板17相连接。坩埚盖板17下面设有金属隔热反射屏10，坩埚6选用耐热钢制成，厚度约为10～40mm，优选20mm；坩埚6的高度为500～1200mm，优选700mm。埚选的直径为300～700mm，优选400mm。加热装置为三分之一加热器3，具体为电阻丝或交流感应线圈，加热功率为15-40kw，优选25kw。加热感应线圈的高度，从坩埚底部算起，为0～1/2坩埚高度，优选1/3高度(三分之一加热器3)，加热线圈处坩埚具有一定锥度，方便镁液倾倒和汇流。坩埚的容量约为7-20公斤镁屑，优选10公斤。

如图3所示，为本实用新型镁合金金属屑密闭熔炼处理装置中连续加料装置的结构示意图；镁合金屑连续加料装置包括充放气阀8、料仓9-2、管道隔离阀9-3、料仓盖9-4、真空阀9-5、真空阀9-6、真空阀11及连接管道；料仓9-2的下部通过管道隔离阀9-3和连接管道与镁合金屑加热坩埚装置中的坩埚6相连接，料仓9-2上部通过真空阀9-5和真空阀9-6与移动真空系统中的软连接12相连接，与镁合金屑加热坩埚装置中的坩埚6相连接的管道通过真空阀11与移动真空系统中的软连接12相连接；(充)放气阀9-1设置在料仓盖9-4上。

如图4所示，为本实用新型镁合金金属屑密闭熔炼处理装置中移动真空系统的结构示意图；移动真空系统包括软连接12、过滤器14、真空压力表20、(充)放气阀21、真空管道19、压差阀18、机械泵15和移动小车16；机械泵15一端与移动小车16相连接，另一端通过压差阀18和真空管道19与过滤器14相连接，真空压力表19和(充)放气阀21设置在过滤器14的盖上；过滤器14的另一侧通过软连接12与镁合金屑连续加料装置中的真空阀11相连接。

实施例1：

在对干燥、污染程度较轻的超高强度稀土镁合金EW75M镁合金屑进行熔炼处理时，首先打开炉盖，将EW75M镁合金屑加入熔炼坩埚内，用加料压板将金属屑压实到适宜程度，关闭炉盖，设置熔炼温度为850℃。同时在连续加料装置的料仓内加入后续欲添加的镁屑，关闭并盖紧料仓盖，关闭管道隔离阀，打开三个真空阀门，开启机械真空泵，待真空度达到10Pa左右，关闭真空阀门(真空阀11)及机械泵，之后坩埚内立即充入工业纯氩气，至微正压状态，加热坩埚至预定温度适当时间后，通过加料压板下压未熔化镁屑，直至坩埚内镁屑全部熔化完毕。添加镁合金屑时，打开加料管道隔离阀，加料仓内镁屑在重力作用下进入坩埚，关闭加料管道隔离阀，为下次加料做准备。

需要再一次加入镁合金屑，关闭真空阀(真空阀9-5、9-6)，打开充放气阀(充放气阀9-1)，使料仓与周围压力平衡，打开料仓盖，加入镁合金屑，关闭料仓盖，打开真空阀(真空阀9-6、真空阀11)，开启机械泵，对加料仓进行抽真空，待真空度达到10Pa左右，关闭真空阀门(真空阀11)及真空机械泵，随即立即充入工业纯氩，至微正压，打开真空阀(真空阀9-5)，使料仓及坩埚之间压力平衡，再次等待加热坩埚至预定温度后，通过加料压板下压未熔化镁屑，直至坩埚内镁屑全部熔化完毕。如此反复，直至欲处理镁屑全部熔化完毕，待镁合金液凝固完毕，吊出坩埚，倒出镁合金锭。

实践表明，本发明的梯度加热镁合金屑熔炼坩埚，可以实现一定真空度下镁合金屑的顺序熔化，上部的镁屑在镁合金熔液表面慢慢渗入镁合金熔液内，未熔化的镁合金屑起到一定的封闭、阻挡作用，减少熔炼过程中氧化烧损，提高镁合金液的纯净度；本发明的连续加料装置，可以在熔炼过程中实现镁合金屑的连续加入，而不必每次加料时打开炉盖。

实施例2：

在对污染程度较重的普通变形镁合金AZ31M镁合金屑进行熔炼处理时，拆除移动真空系统(机械泵)，关闭管道隔离阀和真空阀门(真空阀9-5、9-6、11)，打开炉盖，将AZ31M镁合金屑加入熔炼坩埚内，用加料压板将金属屑压实到适宜程度，关闭炉盖，设置熔炼温度为750℃。在连续加料装置的料仓内加入后续欲添加的镁屑，料仓盖可开也可关闭。开启加热装置进行加热，加热至预定温度适当时间后，通过加料压板下压未熔化镁屑，直至坩埚内镁屑全部熔化完毕。

如欲再次添加镁合金屑，打开管道隔离阀，加料仓内镁屑在重力作用下不断进入坩埚，然后关闭管道隔离阀，直至本次加入的镁合金屑熔化完毕。如此反复，直至欲处理镁屑全部熔化，待镁合金液凝固完毕，吊出坩埚，倒出镁合金锭。

实践表明，本发明中的梯度加热镁合金屑熔炼坩埚，也可以实现非真空大气环境下镁合金屑的顺序熔化，上部的镁屑在镁合金熔液表面慢慢渗入镁合金熔液内，未熔化的镁合金屑起到一定的封闭、阻挡作用，减少熔炼过程中氧化烧损，提高镁合金液的纯净度；本发明中的连续加料装置，可以在熔炼过程中实现镁合金屑的连续加入，而不必每次加料时打开炉盖。

本实用新型设计带有移动机械真空泵，对于污染程度不同的镁合金屑，灵活实现具有一定真空度和大气环境下镁合金屑的熔炼回收。通过阀门和胶管，实现与熔炼坩埚的软连接。

本实用新型设计的连续加料装置，可以在一定真空度和大气环境下实现镁合金屑连续加入过程，不需要打开炉盖，确保熔炼回收过程连续稳定性。

本实用新型针对实际生产过程中产生的不同牌号、不同污染程度且数量不多的镁合金屑，为了及时得到处理，设计了专门的、具有梯度加热的、带有真空系统的镁合金屑加热坩埚装置、与移动真空系统和坩埚系统连接的镁合金屑连续加料装置和移动真空系统，使得镁合金屑在坩埚底部首先加热熔化，随后上部的镁屑在加料压板的作用下向下移动，实现坩埚内镁屑真空或大气状态下的顺序熔化，当坩埚内的镁屑全部熔化完毕后，通过镁合金屑连续加料装置进行加料，直至处理完毕或坩埚盛满。