专利名称：一种镁合金废料再生设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镁合金熔炼以及镁合金废料再生设备，属材料加工设备技术领域。
目前典型的镁合金压铸工艺会产生50％左右的工艺废料，这些废料体表面积比较小，且含有大量的氧化物、气孔，不能象铝合金废料那样直接重熔，必须经过再生才能回用。而镁合金化学性质活泼，尤其是小块废料更容易氧化燃烧，所以必须采用特殊的设备与工艺。
世界著名的镁合金生产企业Hydro公司开发出一种适于大批量回收镁合金废料的再生设备与工艺，参见“US Patent5,167,700，1992”。该设备采用多室结构，以熔剂为介质加热镁合金废料，各分室由带过滤网的小孔相连，镁合金液在各个分室中逐步净化，镁合金废料再生的专业厂家多采用此法。秋山茂等人发明了阻燃镁合金的真空精炼装置，见“日本特許特開平10-280062，1998.”，采用该装置能够有效的去除镁合金中的夹杂物，但由于目前广泛应用的AZ、AM系列镁合金燃点低于熔点，所以该法尚未推广。国外某些企业开发出以熔剂精炼法或者气体精炼法为基础的镁合金再生成套装备，但不同程度上存在价格昂贵、设备适应性差等问题，不能满足我国崭露头角的镁合金压铸企业废料再生的要求。
目前国内个别镁合金原材料厂采用地炉、燃气炉或电阻炉进行废料重熔再生，采用熔剂进行保护和精炼，镁合金熔体暴露在空气中，极易发生氧化与燃烧，不仅浪费熔剂，工作环境恶劣，而且精炼效果差，废料再生锭难以达到ASTM标准。考虑废料运输的成本与安全性，以及重熔时的能耗，镁合金压铸厂废料在本厂再生是最合理的选择。
本发明是通过如下技术方案实现的一种镁合金废料再生设备，主要由炉体、进出料系统和精炼系统组成，所述的炉体主要包括炉壳、耐热保温材料、加热体、坩埚、炉盖、测温装置及电控装置，所述的进出料系统包括加料装置和定量泵；所述的精炼系统包括搅拌器、搅拌器电机、搅拌器提升装置、精炼气体通道以及保护气体通道，其特征在于所述的搅拌器是由带螺旋叶片的搅拌杆和搅拌头组成，在搅拌杆和搅拌头内设有通孔，该通孔通过固定法兰与精炼气体通道相连通；在搅拌杆的上部装有耦合齿轮，该齿轮上面固定有转动法兰，并在转动法兰与耦合齿轮之间设有密封件；搅拌器提升装置通过固定法兰、转动法兰及耦合齿轮与搅拌器相连；在所述耦合齿轮的下面分别设有密封套和与搅拌杆相配合的套筒，该套筒与固定在炉盖上的搅拌器支架固接在一起。
本发明所述的耦合齿轮和转动法兰均与固定法兰为滑动配合结构。
本发明的另一个特征在于采用隔仓加料方式，所述的加料装置由隔仓、可以转动开启的上盖和可以抽出的隔板构成。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果本发明采用动密封结构，使镁合金废料在熔化与精炼过程中均与外界环境隔离，不仅不易发生氧化与燃烧，而且可节省熔剂和保护气体，降低镁合金废料的再生成本，有利于环保。搅拌器内设有与精炼气体通道相连通的通孔，能实现精炼过程中的机械气体复合搅拌功能，可显著增强对镁合金熔体的精炼效果，提高镁合金废料的再生质量和再生效率。采用隔仓加料的方式，不仅减轻了加料过程中镁合金熔体的氧化，而且有效地利用了炉盖的热量，实现废料的预热。由于搅拌器长期浸泡在镁合金熔体中容易受到腐蚀，本发明采用非精炼时期搅拌器脱离液面的方案，提高了它的使用寿命，同时也减轻了它对镁合金熔体的污染。
图2为精炼系统的结构示意图。
图3为为搅拌器的结构示意图。
图4为加料装置的结构示意图。
图中1.漏液报警装置 2.炉壳 3.耐热保温材料 4.坩埚 5.加热体 6.炉盖 7.加料装置 8.保护气体通道 9.搅拌电机 10.搅拌器提升装置 11.精炼气体通道12.搅拌器支架 13.测温热电偶 14.定量泵 15.液面控制器 16.搅拌器 17.控温热电偶 18.电控装置 19.加料仓上盖 20.隔仓 21.加料仓隔板 22.搅拌杆 23.搅拌器螺旋叶片 24.搅拌器通孔 25.搅拌头 26.耦合齿轮 27.中间齿轮 28.提升齿轮 29.固定法兰 30.转动法兰 31.密封件 32.密封套 33.套筒该设备由炉体、进出料系统、精炼系统和报警系统四部分组成。所谓炉体包括炉壳2、加热体5、坩埚4、炉盖6、测温装置和电控装置18；在炉壳2与加热体5之间填充耐热保温材料3，坩埚4安装在炉体中心。测温装置包括插入坩埚中的测温热电偶13和插入加热体5周围的控温热电偶17，加热体5可以采用电阻丝或者硅碳棒，优选使用硅碳棒。
本发明中的进出料系统由加料装置7、定量泵14组成。加料装置7与定量泵14均安装在炉盖6上。加料装置7采用隔仓加料的方式(如图4所示)，即加料装置7由隔仓20、可以转动开启的上盖19和可以抽出的隔板21组成。加料时，首先将上盖19打开，将废料加入隔仓中，利用炉盖的热量预热一段时间，合上上盖19，将隔板21抽出，使废料加入坩埚中，然后将隔板插入复位。出料系统采用商品化定量泵，可选择螺旋泵、电磁泵或者气压泵。
本发明中的精炼系统由搅拌器16、搅拌电机9、搅拌器提升装置10、精炼气体通道11以及保护气体通道8组成。所述的搅拌器是由带螺旋叶片23的搅拌杆22和搅拌头25组成，在搅拌杆和搅拌头内设有中心通孔24，该通孔与精炼气体通道11相连通；在搅拌杆的上部装有耦合齿轮26，该齿轮上面固定有转动法兰30，并在转动法兰与耦合齿轮之间设有密封件31；搅拌器提升装置10通过固定法兰29、转动法兰30及耦合齿轮26与搅拌器16相连；在所述耦合齿轮26的下面分别设有密封套32和与搅拌杆相配合的套筒33，该套筒与固定在炉盖上的搅拌器支架固接在一起。
搅拌电机9通过中间齿轮27、耦合齿轮26与搅拌器16连接，耦合齿轮26固定在搅拌器16上端，这样，电机转动即可带动搅拌器旋转。转动法兰30与耦合齿轮26中间设有密封件31，该密封件可采用耐热纤维。精炼气体通道11与搅拌器16中间的通孔通过固定法兰29相连，他们不随搅拌器一起旋转。此结构实现了在工作状态下设备内外气氛的隔离。搅拌器16通过耦合齿轮26、转动法兰30、固定法兰29悬挂于搅拌器提升装置10上，提升装置10由齿轮28、齿条结构来实现。搅拌器16由带螺旋式搅拌叶片23且中间开孔的搅拌杆22与中间开孔的搅拌头25焊接而成。此种结构保证精炼过程中熔剂、气体与熔体的充分接触。保护气体通道8设在炉盖上。
所述的报警系统由漏液报警装置1、液面控制器15组成。漏液报警装置1穿过炉壳安装于炉膛底部，液面控制器15安装在炉盖6上。
该设备运行时，对于小块的或者含有杂质较多的镁合金废料，可采用熔剂、气体复合精炼进行再生的方式。镁合金废料通过加料装置7加入坩埚中，在覆盖剂的保护下熔化，当熔体达到精炼温度后，加入精炼熔剂，将搅拌器16降到支架12上，启动搅拌电机9，并通过气体精炼通道11通入精炼气体，在机械气体复合搅拌条件下精炼一定时间，然后通过搅拌器提升装置10将搅拌器脱离金属液。去除熔体侧壁、底部以及表面的渣，静置一定时间，采用定量泵14出料。对于大块清洁镁合金废料，可以采取无熔剂再生方式，与上述熔剂、气体复合再生方式不同的是，废料在气体保护条件下加热熔化，精炼过程中不加入精炼熔剂。
权利要求
1.一种镁合金废料再生设备，主要由炉体、进出料系统和精炼系统组成，所述的炉体主要包括炉壳(2)、耐热保温材料(3)、加热体(5)、坩埚(4)、炉盖(6)、测温装置及电控装置，所述的进出料系统包括加料装置(7)和定量泵(14)；所述的精炼系统包括搅拌器(16)、搅拌器电机(9)、搅拌器提升装置(10)、精炼气体通道(11)以及保护气体通道(8)，其特征在于所述的搅拌器是由带螺旋叶片的搅拌杆(22)和搅拌头(25)组成，在搅拌杆和搅拌头内设有通孔(24)，该通孔通过固定法兰(29)与精炼气体通道(11)相连通；在搅拌杆(22)的上部装有耦合齿轮(26)，该齿轮上面固定有转动法兰(30)，并在转动法兰与耦合齿轮之间设有密封件(31)；搅拌器提升装置(10)通过固定法兰(29)、转动法兰(30)及耦合齿轮(26)与搅拌器(16)相连；在所述耦合齿轮(26)的下面分别设有密封套(32)和与搅拌杆相配合的套筒(33)，该套筒与固定在炉盖上的搅拌器支架(12)固接在一起。
2.按照权利要求1所述的镁合金废料再生设备，其特征在于所述的耦合齿轮(26)和转动法兰(30)均与固定法兰(29)为滑动配合结构。
3.按照权利要求1或2所述的镁合金废料再生设备，其特征在于所述的加料装置(7)由隔仓(20)、可以转动开启的上盖(19)和可以抽出的隔板(21)构成。
4.按照权利要求3所述的镁合金废料再生设备，其特征在于所述的密封件(32)采用耐热纤维。
5.按照权利要求1所述的镁合金废料再生设备，其特征在于所述的加热体(5)采用硅碳棒。
全文摘要
一种镁合金废料再生设备，主要由炉体、进出料系统和精炼系统组成。该设备采用由带螺旋叶片的搅拌杆和搅拌头组成的搅拌器，在搅拌杆和搅拌头内设有通孔，该通孔通过固定法兰与精炼气体通道相连通；在搅拌杆的上部采用动密封结构；其加料装置采用隔仓加料的方式，由隔仓、可以转动开启的上盖和可以抽出的隔板构成。本发明可实现精炼过程中的机械气体复合搅拌功能，同时镁合金废料在熔化与精炼过程中均与外界环境隔离。不仅不易发生氧化与燃烧，节省熔剂和保护气体，而且可显著增强对镁合金熔体的精炼效果，提高镁合金废料的再生质量和再生效率，降低再生成本，有利于环保。
文档编号F27B14/00GK1436865SQ0311912
公开日2003年8月20日 申请日期2003年3月14日 优先权日2003年3月14日
发明者李培杰, 王晓强, 曹福洋, 刘群, 曾大本 申请人:清华大学