一种合金粉体添加装置和方法

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，特别涉及一种合金粉体添加装置和方法。

背景技术

铝是工业生产中广泛应用的轻金属材料，熔炼时需要加入一种或多种金属元素或非金属元素，以制成不同成分或牌号的铝合金，满足不同的性能要求。实验室对铝合金进行熔炼实验时，需要将各种元素的粉体加入到铝熔液中，常用的元素有硅、铁、铜、锰、钛、铬和锆等,此外还含有大量的钠、氯、氟等元素。实验室通常采用普通的坩埚电阻炉对铝合金进行熔炼实验，通常采用在钟罩上插入输送管把熔剂送入铝熔液的上方，以电机带动搅拌装置对铝熔液进行搅拌以使粉体与铝熔液混合熔炼。混合时间长、混合均匀度不理想，当加入比铝液轻的金属或其它元素的粉体时，容易粘聚在钟罩上，造成加入的料溶解不充分、烧损严重，影响溶体质量。直接影响功能熔剂应有的效果，导致铝熔液质量不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种添加粉末效率高、粉末和熔融合金混合更充分的合金粉体添加装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种合金粉体添加装置，包括底座、炉体转动装置、炉体、炉盖和加料搅拌装置，所述炉体转动装置与底座固定连接，所述炉体转动装置与炉体固定连接并能带动炉体转动，所述炉体内设有上部敞开的炉腔，所述炉盖扣合于炉体上端并与炉体固定连接，所述加料搅拌装置的下部位于炉腔内，所述加料搅拌装置的上部贯穿炉盖并与炉盖转动连接，所述加料搅拌装置固定设置，所述加料搅拌装置的上端设有加料口，所述加料搅拌装置的下端设有第一出料口。

在一些实施方式中，所述加料搅拌装置包括加料主杆、搅拌腿和出料杆，所述加料主杆呈中空状，所述搅拌腿的一端固定于加料主杆的外侧，所述搅拌腿设置为多根并呈发散状分布，所述出料杆呈中空状，所述出料杆的一端固定于加料主杆的中段并与加料主杆的内部连通，所述出料杆的另一端设有第二出料口。

在一些实施方式中，所述炉体包括炉外壳、保温炉衬层、加热层和坩埚体，所述保温炉衬层设置于外壳的内侧，所述坩埚体设置于保温炉衬层的内侧，所述加热层位于保温炉衬层和坩埚体之间。

在一些实施方式中，一种合金粉体添加装置还包括加热温控装置，所述加热温控装置包括电阻丝、温度传感器和温度控制器，所述电阻丝位于加热层并环绕于坩埚体外，所述温度传感器固定于加热层的一端，所述温度控制器固定于底座，所述电阻丝和温度传感器分别与温度控制器电性连接。

在一些实施方式中，所述炉体转动装置包括下支撑架、上支撑架、大齿轮托盘、驱动电机和驱动齿轮，所述下支撑架的下侧与底座固定连接，所述下支撑架的上端与上支撑架的下端转动连接，所述上支撑架的上端与大齿轮托盘的下侧固定连接，所述大齿轮托盘的上侧与炉体的底部固定连接，所述驱动电机与底座固定连接，所述驱动电机的输出端与驱动齿轮固定连接并能带动驱动齿轮转动，所述驱动齿轮与大齿轮托盘啮合。

根据本发明的另一个方面，提供了一种合金粉体添加方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、启动炉体转动装置带动炉体整体转动；

S2、开启温度控制器将温度调节到预定数值，加热炉体的坩埚体内的合金熔液，使坩埚体内的合金熔液的温度上升到并保持恒温；

S3、将合金粉体通过加料搅拌装置加入到坩埚体内与合金熔液混合，加料搅拌装置保持不动，随着整个炉体的转动，使得加料搅拌装置与炉体相对转动使加料搅拌装置对合金粉体与熔融合金进行搅拌以混合均匀；

S4、断掉驱动电机的供电停止转动搅拌，温度控制器控制炉体内的温度使坩埚体内的合金熔液的温度保持恒温。

在一些实施方式中，所述步骤S1进一步包括：启动驱动电机带动驱动齿轮转动，驱动齿轮转动带动大齿轮托盘转动，大齿轮托盘转动带动炉体整体转动。

在一些实施方式中，所述步骤S3进一步包括：将合金粉体从料搅拌装置上端的加料口加入，并从加料搅拌装置下端的第一出料口和加料搅拌装置中部的第二出料口输出到坩埚体内与合金熔液混合。

本发明的有益效果是：将搅拌装置与加料装置合为一体，加料搅拌装置直接将合金粉体加入到熔融合金内部而不是加入其上方。加料搅拌装置保持不动，通过电机带动炉体转动而带动炉体内的合金熔液相对加料搅拌装置转动，使得加料搅拌装置加入的合金粉体能快速与熔融合金能熔合，加料搅拌装置的搅拌腿可对合金熔液进行搅拌以使合金粉体混合均匀。本发明的合金粉体添加装置结构简单、粉末添加过程更简便、添加粉末的利用效率更高、粉末和熔融合金混合更加充分且更加均匀。

附图说明

图1为本发明一实施方式的一种合金粉体添加装置的结构示意图；

图2为图1所示一种合金粉体添加装置的下支撑架和上支撑架的配合结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步详细的说明。

实施例1

图1和图2示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的一种合金粉体添加装置。

参照图1和图2，一种合金粉体添加装置包括底座1、炉体转动装置2、炉体3、炉盖4、加料搅拌装置5和加热温控装置6。炉体转动装置2与底座1固定连接，炉体转动装置2与炉体3固定连接并能带动炉体3转动。炉体3内设有上部敞开的炉腔31，炉盖4扣合于炉体3上端并与炉体3固定连接。加料搅拌装置5的下部位于炉腔31内，加料搅拌装置5的上部贯穿炉盖4并与炉盖4通过滚动轴承7转动连接。加料搅拌装置5固定设置，加料搅拌装置5的上端设有喇叭形的加料口51，加料搅拌装置5的下端设有第一出料口52。

炉体3包括炉外壳31、保温炉衬层32、加热层33和坩埚体34。保温炉衬层32设置于外壳31的内侧，坩埚体34设置于保温炉衬层32的内侧，加热层33位于保温炉衬层32和坩埚体34之间。炉外壳31可以是铁质外壳，保温炉衬层32可以采用耐热砖和耐热砂浆砌筑在炉外壳31内的底部和周面得到砌体层321，后在砌体层321的上缘和内壁铺设一层石棉防火保温层322，保温炉衬层32可以是其它耐高温材料。坩埚体34的底部置于外壳31底部的砌体层321上，加热层33为环绕坩埚体34周面的空腔，以铁质支架35支撑于坩埚体34和保温炉衬层32之间。

加料搅拌装置5包括加料主杆53、搅拌腿54和出料杆55。加料主杆53竖向设置，加料主杆53的中部和下部、搅拌腿54和出料杆55均位于坩埚体34内。加料主杆53呈上下贯通的中空管体状，加料主杆53的上端为加料口51，加料主杆53的下端为第一出料口52。搅拌腿54的一端固定于加料主杆53的外侧，搅拌腿54的另一端侧向延伸，搅拌腿54设置为多根并以加料主杆53为中心呈发散状分布。出料杆55呈中空状，出料杆55的一端固定于加料主杆53的中段并与加料主杆53的内部连通，出料杆55的另一端设有第二出料口56。出料杆55可以设置为多根，设置两个以上出料口可以使合金粉体快速在金属溶体中分布均匀。

加热温控装置6包括电阻丝61、温度传感器62和温度控制器63。电阻丝61位于加热层33并环绕于坩埚体34外，温度传感器62固定于加热层33的一端，温度控制器63固定于底座1上。电阻丝61和温度传感器62分别与温度控制器63电性连接。温度控制器63可以自动控制电阻丝61的通电和断电，温度控制器63可以接收温度传感器62传送的温度信号，并根据温度传感器62传送的温度信号控制电阻丝61的通电和断电以调节炉体3内的温度。在保温炉衬层32的内侧设置多个耐高温的支撑块36，电阻丝61以支撑块36支撑环环绕坩埚体34均匀分布。

炉体转动装置2包括下支撑架21、上支撑架22、大齿轮托盘23、驱动电机24、驱动齿轮25和法兰26。下支撑架21的下侧与底座1焊接固定连接，下支撑架21的上端与上支撑架22的下端转动连接。上支撑架22的上端与大齿轮托盘23的下侧焊接固定连接，大齿轮托盘23的上侧通过法兰26与炉体3外壳31的底部固定连接。法兰26套装在外壳31外并与外壳31焊接固定，法兰26通过螺钉与大齿轮托盘23固定连接。驱动电机24与底座1固定连接，驱动电机24的输出端与驱动齿轮25固定连接并能带动驱动齿轮25转动。大齿轮托盘23的边缘设有齿牙，驱动齿轮25与大齿轮托盘23边缘的齿牙啮合。驱动电机24转动能带动驱动齿轮25转动并带动大齿轮托盘23转动，大齿轮托盘23转动则能带动整个炉体3转动。驱动电机24可以设置为两台并位于大齿轮托盘23的两边，可使大齿轮托盘23受力均衡而确保炉体3平稳转动。

下支撑架21包括底盘211和支撑环座212，上支撑架22包括托盘221和配合环座222。支撑环座212固定于底盘211的中心，支撑环座212和底盘211的中心设有贯通的通孔以用于安装导线。配合环座222固定于托盘221的中心，配合环座222和托盘221的中心设有贯通的通孔以用于安装导线。支撑环座212与配合环座222相配合，支撑环座212中心的通孔边缘设有环形凸缘213，配合环座222中心的通孔边缘设有与环形凸缘配合的凹环223。环形凸缘上设有两块用于连接导线的金属环214，凹环223上设有有两块与金属环214相对应的金属片224。两个金属环214呈相对设置并相互结缘，两块与金属片224相对设置，金属片224的宽度略小于两个金属环214之间的距离。金属环214与金属片224相互接触可实现下支撑架21和上支撑架22之间的电流导通。

实施例2

本实施例提供了应用于实施例1的一种合金粉体添加装置的一种合金粉体添加方法，包括如下步骤：

S1、启动炉体转动装置2带动炉体3整体转动；

启动炉体转动装置2的驱动电机24带动驱动齿轮25转动，驱动齿轮25转动带动大齿轮托盘23转动，大齿轮托盘23转动带动炉体3整体转动。

S2、开启温度控制器63将温度调节到预定数值，温度控制器63控制电阻丝61的电源导通以加热坩埚体34内的合金熔液，使坩埚体34内的合金熔液的温度上升到预定温度值。温度传感器62传送实时温度信号给温度控制器63，温度控制器63根据温度信号并对比预定温度值，当实时温度高于预定温度时，断开电阻丝61的电源，当实时温度低于预定温度时，导通电阻丝61的电源，由此可以保持坩埚体34内合金熔液的温度恒定。

S3、将合金粉体通过加料搅拌装置5的加入到坩埚体34内与合金熔液混合。加料搅拌装置5保持不动，随着整个炉体3的转动，使得加料搅拌装置5与炉体3相对转动使加料搅拌装置5对合金粉体与熔融合金进行搅拌以混合均匀。

将合金粉体从料搅拌装置5上端的加料口51加入，并从加料搅拌装置5下端的第一出料口52和加料搅拌装置5中部的第二出料口56输出到坩埚体34内与合金熔液混合。

S4、搅拌完成后，断掉驱动电机的供电以停止炉体3转动搅拌，温度控制器继续接收温度传感器62传送实时温度信号，调节炉体3内的温度使坩埚体34内的合金熔液的温度保持恒温。可防止因温度降低使合金熔液变粘稠而影响浇注效果。

本发明的合金粉体添加装置在使用前可以先将铝合金在外炉熔化成熔液，再倒入本装置炉体3的坩埚体34内，在倾倒过程温度会降低，进入坩埚体34后通过加热温控装置6加热保持铝合金的熔融状态。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。