专利名称：一种铁-3石墨伪合金液的搅拌方法
技术领域：
本发明涉及一种铁-3石墨伪合金液的搅拌方法。
背景技术：
公开号CN1919433，发明名称“一种含有轻质固体颗粒伪合金液搅拌方法及装 置”上，阐述了铜-3. 5镀镍石墨伪合金液的搅拌方法，即，采用常规旋转电磁搅拌与内壁布 有直叶片石墨坩埚相结合方式对含有3. 5wt%镀镍石墨颗粒的铜-3. 5镀镍石墨伪合金液 进行搅拌。在这种直叶片坩埚+电磁搅拌方法中，旋转电磁搅拌使伪合金液产生规则的周 向层流运动，而坩埚内壁上的直叶片则改变了伪合金液的规则周向层流运动状态，在叶片 长度方向上向前的倾斜角β对伪合金液施加了向外的作用力，使伪合金液产生了从坩埚 内部向外部的附加层流运动；而在宽度方向上向上的倾斜角Y对伪合金液施加了向下的 作用力，使伪合金液产生了从坩埚上部向下部的附加层流运动，这样，通过搅拌可以不断地 将内部的伪合金液移到周围、将上部的伪合金液移到下部，进而阻止了伪合金液中颗粒的 上浮和中央偏聚运动。在专利CN1919433中公开的β为25°、γ为45°条件下，伪合金 液中的颗粒就是依靠13分钟的附加层流运动实现了均勻分布。铁-3石墨伪合金液是含有3wt%石墨颗粒和97wt%铁液的伪合金液，对于铁_3 石墨伪合金液的搅拌，由于铁与石墨颗粒的物性尤其是密度之间的差别比铜与镀镍石墨颗 粒的差别大，铜液密度为8. 2 8. 9g/cm3，镀镍石墨颗粒密度为4. 2 4. 4g/cm3，石墨密度 为1. 9 2. 2g/cm3,铁液密度为7. 0 7. 9g/cm3,因此实现石墨颗粒在铁_3石墨伪合金液 中的均勻分布更困难，也就是说，用于实现石墨颗粒在铁-3石墨伪合金液中的均勻分布的 搅拌时间会更长。对于铁_3石墨伪合金液，在实现石墨颗粒均勻分布的前提下，用于搅拌的时间越 短，能耗越小，成本越低，而且铁-3石墨伪合金液受到的污染也越少，其质量越高，因此可 实现石墨颗粒均勻分布的铁_3石墨伪合金液的搅拌时间越短越好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有搅拌方法“搅拌时间长”的不足，提供一 种能够快速实现石墨颗粒均勻分布的铁_3石墨伪合金液的搅拌方法，进一步缩短实现石 墨颗粒均勻分布的搅拌时间。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是采用直叶片坩埚+电磁搅拌方法， 在直叶片长度方向上向前倾斜β为33 35°、宽度方向上向上倾斜Y为66 68°的条 件下，对铁_3石墨伪合金液进行搅拌。本发明的有益效果是对于伪合金液中的颗粒，要想尽快完成其在伪合金液中的 分散，必须加强搅拌强度。在直叶片坩埚+电磁搅拌方法中，随着叶片Y的增大，伪合金液 在流过叶片后的层流运动状态的变化程度逐渐增大，当Y增大到一定值时，除了产生附加 层流运动以外，还将产生伪合金液的附加紊流运动，该附加紊流运动对伪合金液中的颗粒具有深层次的局部搅拌和分散作用，本发明就是利用β与Y优化组合后产生的附加紊流 运动进一步促进了石墨颗粒在伪合金液中的均勻分布，从而达到了缩短搅拌时间的目的。 利用本发明，对铁-3石墨伪合金液进行搅拌，实现石墨颗粒均勻分布的搅拌时间可缩短到 8分钟，比CN1919433专利的最短搅拌时间10分钟至少又缩短了 20%。
图1为本发明方法搅拌铁_3石墨伪合金液装置的主视图。图中，电磁极对1，陶瓷坩埚2，直叶片3，上盖4，Ar气管5，堵塞6，外罩7，伪合金 液8，底架9。图2为本发明方法搅拌铁_3石墨伪合金液装置的A-A局部视图。图3为本发明方法搅拌铁_3石墨伪合金液装置的B-B局部视图。图4为采用本发明方法搅拌的铁_3石墨伪合金液的微观组织。
具体实施例方式结合附图对本发明方法搅拌铁_3石墨伪合金液装置的具体说明如下铁-3石墨伪合金液的搅拌装置包括旋转电磁搅拌装置、陶瓷坩埚2、上盖4、Ar 气管5、堵塞6、底架9。旋转电磁搅拌装置的三对电磁极对1均布在陶瓷坩埚2周围，与陶瓷坩埚外壁之 间的距离为5mm，电磁极对1外侧加外罩7。陶瓷坩埚2采用机械连接方式固定于底架9上，其内壁上分布有直叶片3，直叶片 3采用机械连接方式固定于陶瓷坩埚2内壁上。直叶片3在陶瓷坩埚2不同高度上呈水平 层状分布，最下层的直叶片3下部与陶瓷坩埚2内底面的间隔a为10mm，相邻直叶片层之 间的间隔b为20mm，最上层的直叶片3上部高出伪合金液8上表面的距离c为10mm。在同 一直叶片层内，三个直叶片3的根部在周向上间隔α为120°均勻分布在陶瓷坩埚2内壁 上，直叶片3长度d均为陶瓷坩埚2半径，宽度e均为陶瓷坩埚2半径的四分之一。每个直 叶片3，在长度方向上，其头部在指向陶瓷坩埚2水平圆周中心的基础上，逆着伪合金液8的 流动方向向前倾斜，直叶片3与其根部和陶瓷坩埚2水平圆周中心连线的夹角β为33 35°，以便不断地将内部的伪合金液8移到周围；在宽度方向上，迎着伪合金液8周向流动 的前刃部相对后刃部向上倾斜Y为66 68°，以便不断地将上部的伪合金液8移到下部。 相邻直叶片层内的直叶片3在同一水平面上的投影其根部在周向上间隔δ为60°均勻分 布。Ar气管5固定于上盖4的孔内，堵塞6位于陶瓷坩埚2底部。一种铁-3石墨伪合金液的搅拌方法，采用直叶片坩埚+电磁搅拌方法即采用常规 旋转电磁搅拌与内壁布有直叶片坩埚相结合方式对含有3wt%石墨颗粒的铁-3石墨伪合 金液进行搅拌，利用旋转电磁搅拌使铁_3石墨伪合金液产生周向运动，利用坩埚内壁上的 直叶片，不断地将内部的铁-3石墨伪合金液移到周围、将上部的铁_3石墨伪合金液移到下 部，从而阻止石墨颗粒的上浮和中央偏聚运动，得到石墨颗粒均勻分布的铁-3石墨伪合金 液，包括以下步骤步骤1，将伪合金液8倒入陶瓷坩埚2 ；
步骤2，盖上上盖4，接通Ar气以防氧化；步骤3，启动旋转电磁搅拌装置对陶瓷坩埚2内的伪合金液8进行搅拌。实施方式一，在直叶片长度方向上向前倾斜β为35°、宽度方向上向上倾斜Y为 66°时，实现石墨颗粒均勻分布的搅拌时间为8分。实施方式二，在直叶片长度方向上向前倾斜β为34°、宽度方向上向上倾斜Y为 67°时，实现石墨颗粒均勻分布的搅拌时间为7分30秒。实施方式三，在直叶片长度方向上向前倾斜β为35°、宽度方向上向上倾斜Y为 68°时，实现石墨颗粒均勻分布的搅拌时间为7分50秒。实施方式四，在直叶片长度方向上向前倾斜β为35°、宽度方向上向上倾斜Y为 67°时，实现石墨颗粒均勻分布的搅拌时间为7分40秒。实施方式五，在直叶片长度方向上向前倾斜β为33°、宽度方向上向上倾斜Y为 66°时，实现石墨颗粒均勻分布的搅拌时间为7分50秒。可见，在直叶片长度方向上向前倾斜β为33 35°、宽度方向上向上倾斜Y为 66 68°条件下，对铁-3石墨伪合金液进行搅拌，实现石墨颗粒均勻分布的搅拌时间可缩 短到8分钟。附图4为采用本发明方法搅拌的铁-3石墨伪合金液的微观组织。图中深色区域为 石墨颗粒，浅色区域为铁基体，可见，石墨颗粒分布非常均勻。可见，本发明可快速实现铁-3 石墨伪合金液中石墨颗粒的均勻分布。
权利要求
1. 一种铁-3石墨伪合金液的搅拌方法，采用直叶片坩埚+电磁搅拌方法即采用常规 旋转电磁搅拌与内壁布有直叶片坩埚相结合方式对含有3wt%石墨颗粒的铁-3石墨伪合 金液进行搅拌，利用旋转电磁搅拌使铁_3石墨伪合金液产生周向运动，利用坩埚内壁上的 直叶片，不断地将内部的铁-3石墨伪合金液移到周围、将上部的铁_3石墨伪合金液移到下 部，从而阻止石墨颗粒的上浮和中央偏聚运动，得到石墨颗粒均勻分布的铁-3石墨伪合金 液，包括以下步骤步骤1，将伪合金液倒入陶瓷坩埚； 步骤2，盖上上盖，接通Ar气以防氧化；步骤3，启动旋转电磁搅拌装置对陶瓷坩埚内的伪合金液进行搅拌； 其特征在于，直叶片在长度方向上向前倾斜β为33 35°，在宽度方向上向上倾斜 Y 为 66 68°。
全文摘要
本发明公开了一种铁-3石墨伪合金液的搅拌方法，属于铁-3石墨伪合金液搅拌研究领域，本发明采用直叶片坩埚+电磁搅拌的方法，在直叶片长度方向上向前倾斜β为33～35°、宽度方向上向上倾斜γ为66～68°的条件下，对铁-3石墨伪合金液进行搅拌，可快速实现石墨颗粒的均匀分布，搅拌时间可缩短到8分钟。
文档编号B01F13/08GK102114394SQ201010599590
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者刘汉武, 张鹏, 杜云慧 申请人:北京交通大学