CN113846240B - 一种铝合金熔炼装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝合金熔炼装置及方法，属于铝合金加工技术领域，包括熔炼箱体，所述熔炼箱体上部设置有操作台，该熔炼装置包括进料模块、精炼模块、控温模块以及搅拌模块，所述进料模块包括比例控制板和缓冲装置。本发明在操作台预设原料比例等数据，通过比例控制板精确化原料配比，提高熔炼精度；通过进料管道底部缓冲装置内部的第一/第二缓冲弹簧对掉落的原料进行缓冲，降低原料碰撞设备速度，防止损坏设备；通过精炼模块将氮气与雾化的精炼液同步加入到铝合金熔液中，便于精炼液与铝合金熔液均匀混合，提高效率；通过对称设置的两个搅拌模块对熔炼层的铝合金熔液进行运动式的充分搅拌，确保铝合金熔炼温度一致，提高熔炼效果。

Description

一种铝合金熔炼装置及方法

技术领域

本发明涉及铝合金加工技术技术领域，具体涉及一种铝合金熔炼装置及方法。

背景技术

铝合金密度小，热膨胀系数低，铸造性能和抗磨性能好，用其铸造的合金铸件具有很高的抗击冲击能力和很好的高压致密性，因此在很多行业获得了广泛的应用。它是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。

铝合金熔炼炉能很好地满足铝熔炼工艺中合金成份要求严，生产不连续，单炉容量较大等要求，达到了降低消耗，减小烧损，提高产品质量，降低劳动强度，改善劳动条件和提高生产效率之功效，适用于间歇作业及回炉料多的熔炼。

申请号为CN201520496133.25的专利提供了一种新型的铝合金熔炼搅拌组件，该专利通过电磁搅拌和转子搅拌相配合的方式，提高了熔炼炉各位置的元素分布的均匀性，提高了产品的质量。

虽然该技术在一定程度上提高了铝合金熔炼的均匀性，但是存在搅拌装置固定无法对内部铝合金熔液充分搅拌的问题。

申请号为CN201721674770.X的专利提供了一种铝合金熔炼炉，该专利在炉体上设有进料口和排气口，进料口与排气口均与预热室连通。送料板设于预热室内，送料板用于放置铝合金物料。第一驱动装置用于驱动送料板运动并倾斜，以使送料板形成供铝合金物料滑向进料通道的滑道。这种铝合金熔炼炉同时具备熔化室和预热室，可方便的完成铝合金物料的预热和熔化，预热完成后的铝合金物料可通过送料板方便的送至熔化室。

虽然该技术在一定程度上提高了铝合金熔炼的效率，但是仍然存在一些问题。第一，该方案原料配比不够精确；第二，无精炼液投入便捷设置；第三，防止原料撞毁设备内部的结构未涉及。

由鉴于此，发明一种铝合金熔炼装置及方法是非常必要的。

发明内容

为全面解决上述问题，尤其是针对现有技术所存在的不足，本发明提供了一种铝合金熔炼装置及方法能够全面解决上述问题。本发明可以达到提高原料配比精度，便捷精炼液投入，充分搅拌熔炼液和防止设备损坏的效果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

本发明提供一种铝合金熔炼装置及方法，包括熔炼箱体，所述熔炼箱体上部设置有操作台，该熔炼装置包括进料模块、精炼模块、控温模块以及搅拌模块，所述熔炼箱体上端设有S型的进料模块，所述进料模块侧部安装精炼模块，所述熔炼箱体内部底侧设置有控温模块，所述熔炼箱体内部安装有搅拌模块，所述进料模块包括比例控制板和缓冲装置。

需要说明的是，通过进料模块按比例精确的投入原料，提高铝合金熔炼精度。

进一步的，在熔炼过程中通过控温模块控制熔炼温度，且精炼模块和搅拌模块的配合使用进一步提高熔炼的效果。

优选的，所述比例控制板位于进料管道之中，所述进料管道最上部中间位置安装有分料板，所述分料板两侧比例控制板上部固定设置有压力感应器，所述比例控制板通过其后部的第一转轴与管道内壁连接，所述进料模块上部外侧设有显示器，所述LCD显示器、MBS1900064G6523型压力感应器与操作台内部设置的MSP430F 149单片机控制器电性连接。

具体的，比例控制板按照用户在操作台上预设的各原料比例精确的控制各原料质量，并且在LCD显示器上显示便于用户查看。

优选的，所述缓冲装置上部嵌套有缓冲板，所述缓冲板通过第一弹簧与缓冲装置固定连接，所述缓冲装置一端连接有第二转轴，所述第二转轴两侧固定设置有缓冲轴，所述缓冲轴通过后部的第二缓冲弹簧固定连接在管道内壁上设置的缓冲槽中。

当原料通过进料管道到达底部时由于自身重力获得了较快的速度，若直接投入到熔炼层容易破坏设备，这时通过缓冲装置上部的第一弹簧以及第二缓冲弹簧对各原料进行缓冲，最大化降低各原料进入熔炼层的速度，防止破坏设备。

优选的，所述精炼模块上部设有精炼液进口以及氮气连接口，所述氮气连接口与外部氮气输出装置连接，所述精炼模块一侧设有散热口，所述散热口安装在熔炼箱体上部，所述熔炼箱体内部分搅拌机层和熔炼层，所述熔炼箱体底部侧面设置有出料口。

具体的，外接的氮气输出装置开始工作精炼时间H_精，向精炼模块中输入氮气，精炼模块中的精炼液在氮气的压力作用下雾化且通过连通的喷雾口将氦气及雾化的精炼液均匀的喷射到铝合金熔炼液中。

优选的，所述控温模块为TCU型温控装置，所述熔炼箱体底部设有电热层，所述熔炼箱体内部设置有温度感应器，所述温度感应器为耐热型热电偶式温度传感器。

在使用时，通过温度感应器实时检测熔炼层中温度信息并传输到操作台内部设置的MSPF单片机控制器中进行分析，通过控温模块控制电热层对熔炼箱体内部熔炼层的加热。

优选的，所述搅拌模块由YZR180L-8-15KW型电机驱动，所述搅拌模块对称设置在熔炼箱体内部两侧，所述搅拌模块上部连接有第三转轴，所述第三转轴上部固定连接有搅拌主箱，所述搅拌主箱上部设置有主搅拌电机。

具体的，搅拌模块同步作业，搅拌主箱在第三转轴的带动下0～180°转动，同时第一搅拌棒、第二搅拌轴以及第三搅拌轴在主搅拌电机的带动下开始搅拌铝合金熔炼液。

优选的，所述主搅拌电机底部连接有第一搅拌轴，所述第一搅拌轴底部连接有第一搅拌棒，所述第一搅拌棒两侧固定安装有搅拌端，所述搅拌端上部设有喷雾口，所述喷雾口与精炼模块连通，所述主搅拌电机为YZR180L-8-15KW型驱动电机。

优选的，所述第一搅拌轴上部啮合连接有联通链条，所述联通链条中间段设有第二搅拌轴，所述第二搅拌轴下部连接有第二搅拌棒，所述联通链条远离第一搅拌轴的一端啮合连接有第三搅拌轴，所述第三搅拌轴底部固定连接有第三搅拌棒。

优选的，所述第一搅拌棒、第二搅拌棒以及第三搅拌棒上部一侧都安装有温度感应器，所述温度感应器与操作台电性连接。

优选的，所述铝合金双极时效处理步骤为：

①在操作台设置预热温度T_预、熔炼温度T_熔、熔炼时间H_熔、精炼时间H_精、原料比例P以及铝原料重量M_铝；

②启动设备，控制控温模块开始加热熔炼层直到预热温度T_预；

③同时用户向进料模块中投入各种原料，当符合原料比例P以及铝原料重量M_铝时，比例控制板自动顺时针翻转90°，原料通过进料管道进入熔炼层；

④操作台控制控温模块开始加热熔炼层直到熔炼温度T_熔，并且熔炼H_熔时间；

⑤同时，外接的氮气输出装置开始工作精炼时间H_精，向精炼模块中输入氮气，精炼模块中的精炼液在氮气的压力作用下雾化且通过连通的喷雾口将氦气及雾化的精炼液均匀的喷射到铝合金熔炼液中；

⑥而且，搅拌模块同步作业，搅拌主箱在第三转轴的带动下0～180°转动，同时第一搅拌棒、第二搅拌轴以及第三搅拌轴在主搅拌电机的带动下开始搅拌铝合金熔炼液；

⑦最后，熔炼完成，通过出料口输出成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、精确化原料配比，提高熔炼精度。本发明在操作台预设原料比例P以及铝原料重量M_铝，通过比例控制板精确化原料配比，提高熔炼精度。

2、降低原料碰撞设备速度，防止损坏设备。本发明在进料管道底部设置有缓冲装置，通过缓冲装置内部的第一/第二缓冲弹簧对掉落的原料进行缓冲，降低原料碰撞设备速度，防止损坏设备。

3、便捷精炼操作，提高效率。本发明通过精炼模块将氮气与雾化的精炼液同步加入到铝合金熔液中，便于精炼液与铝合金熔液均匀混合，提高效率。

4、搅拌充分，提高熔炼效果。本发明通过对称设置的两个搅拌模块对熔炼层的铝合金熔液进行运动式的搅拌，确保熔炼温度一致，提高熔炼效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的主视图及熔炼箱体剖视图。

图3是本发明进料模块的结构示意图。

图4是本发明的后侧结构示意图。

图5是本发明的局部剖视图。

图6是本发明图5中A处局部放大示意图。

图7是本发明搅拌模块局部剖视图。

图8是本发明图7中B处局部放大示意图。

图中：

1、熔炼箱体；2、操作台；3、散热口；4、搅拌机层；5、熔炼层；6、进料模块；7、精炼模块；8、控温模块；9、搅拌模块；10、出料口；61、显示器；62、进料管道；63、分料板；64、比例控制板；65、管道内壁；66、缓冲装置；641、第一转轴；642、压力感应器；661、缓冲板；662、第一弹簧；663、第二转轴；664、缓冲轴；665、缓冲槽；666、第二缓冲弹簧；71、精炼液进口；72、氮气连接口；81、电热层；91、第三转轴；92、搅拌主箱；93、主搅拌电机；931、第一搅拌轴；932、第一搅拌棒；933、搅拌端；934、喷雾口；935、温度感应器；936、联通链条；937、第二搅拌轴；938、第二搅拌棒；939、第三搅拌轴；940、第三搅拌棒；T_预-预热温度；T_熔-熔炼温度；H_熔-熔炼时间；H_精-精炼时间；P-原料比例；M_铝-铝原料重量。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

实施例：

如附图1至附图3所示，本发明提供一种铝合金熔炼装置及方法，包括熔炼箱体1，所述熔炼箱体1上部设置有操作台2，该熔炼装置包括进料模块6、精炼模块7、控温模块8以及搅拌模块9，所述熔炼箱体1上端设有S型的进料模块6，所述进料模块6侧部安装精炼模块7，所述熔炼箱体1内部底侧设置有控温模块8，所述熔炼箱体1内部安装有搅拌模块9，所述进料模块6包括比例控制板64和缓冲装置66。

需要说明的是，通过进料模块6按比例精确的投入原料，提高铝合金熔炼精度。

进一步的，在熔炼过程中通过控温模块8控制熔炼温度，且精炼模块7和搅拌模块9的配合使用进一步提高熔炼的效果。

如附图2至附图3所示，上述实施方案中，具体的，所述比例控制板64位于进料管道62之中，所述进料管道62最上部中间位置安装有分料板63，所述分料板63两侧比例控制板64上部固定设置有压力感应器642，所述比例控制板64通过其后部的第一转轴641与管道内壁65连接，所述进料模块6上部外侧设有显示器61，所述LCD显示器61、MBS1900 064G6523型压力感应器642与操作台2内部设置的MSP430F 149单片机控制器电性连接。

具体的，比例控制板64按照用户在操作台2上预设的各原料比例精确的控制各原料质量，并且在LCD显示器61上显示便于用户查看。

如附图3所示，上述实施方案中，具体的，所述缓冲装置66上部嵌套有缓冲板661，所述缓冲板661通过第一弹簧662与缓冲装置66固定连接，所述缓冲装置66一端连接有第二转轴663，所述第二转轴663两侧固定设置有缓冲轴664，所述缓冲轴664通过后部的第二缓冲弹簧666固定连接在管道内壁65上设置的缓冲槽665中。

当原料通过进料管道62到达底部时由于自身重力获得了较快的速度，若直接投入到熔炼层5容易破坏设备，这时通过缓冲装置66上部的第一弹簧662以及第二缓冲弹簧666对各原料进行缓冲，最大化降低各原料进入熔炼层5的速度，防止破坏设备。

如附图1至附图4所示，上述实施方案中，具体的，所述精炼模块7上部设有精炼液进口71以及氮气连接口72，所述氮气连接口72与外部氮气输出装置连接，所述精炼模块7一侧设有散热口3，所述散热口3安装在熔炼箱体1上部，所述熔炼箱体1内部分搅拌机层4和熔炼层5，所述熔炼箱体1底部侧面设置有出料口10。

具体的，外接的氮气输出装置开始工作精炼时间H_精，向精炼模块7中输入氮气，精炼模块7中的精炼液在氮气的压力作用下雾化且通过连通的喷雾口934将氦气及雾化的精炼液均匀的喷射到铝合金熔炼液中。

如附图3至附图6所示，上述实施方案中，具体的，所述控温模块8为TCU型温控装置，所述熔炼箱体1底部设有电热层81，所述熔炼箱体1内部设置有温度感应器935，所述温度感应器935为耐热型热电偶式温度传感器。

在使用时，通过温度感应器935实时检测熔炼层5中温度信息并传输到操作台2内部设置的MSP430F 149单片机控制器中进行分析，通过控温模块8控制电热层81对熔炼箱体1内部熔炼层5的加热。

如附图4至附图6所示，上述实施方案中，具体的，所述搅拌模块9由YZR180L-8-15KW型电机驱动，所述搅拌模块9对称设置在熔炼箱体1内部两侧，所述搅拌模块9上部连接有第三转轴91，所述第三转轴91上部固定连接有搅拌主箱92，所述搅拌主箱92上部设置有主搅拌电机93。

具体的，搅拌模块9同步作业，搅拌主箱92在第三转轴91的带动下0～180°转动，同时第一搅拌棒932、第二搅拌轴937以及第三搅拌轴939在主搅拌电机93的带动下开始搅拌铝合金熔炼液。

如附图4至附图7所示，上述实施方案中，具体的，所述主搅拌电机93底部连接有第一搅拌轴931，所述第一搅拌轴931底部连接有第一搅拌棒932，所述第一搅拌棒932两侧固定安装有搅拌端933，所述搅拌端933上部设有喷雾口934，所述喷雾口934与精炼模块7连通，所述主搅拌电机93为YZR180L-8-15KW型驱动电机。

如附图4至附图8所示，上述实施方案中，具体的，所述第一搅拌轴931上部啮合连接有联通链条936，所述联通链条936中间段设有第二搅拌轴937，所述第二搅拌轴937下部连接有第二搅拌棒938，所述联通链条936远离第一搅拌轴931的一端啮合连接有第三搅拌轴939，所述第三搅拌轴939底部固定连接有第三搅拌棒940。

如附图4至附图6所示，上述实施方案中，具体的，所述第一搅拌棒932、第二搅拌棒938以及第三搅拌棒940上部一侧都安装有温度感应器935，所述温度感应器935与操作台2电性连接。

如附图1至附图8所示，上述实施方案中，具体的，所述铝合金熔炼处理步骤为：

①在操作台2上设置预热温度T_预、熔炼温度T_熔、熔炼时间H_熔、精炼时间H_精、原料比例P以及铝原料重量M_铝；

②启动设备，控制控温模块8开始加热熔炼层5直到预热温度T_预；

③同时用户向进料模块6中投入各种原料，当符合原料比例P以及铝原料重量M_铝时，比例控制板64自动顺时针翻转90°，原料通过进料管道62进入熔炼层5；

④操作台2控制制控温模块8开始加热熔炼层5直到熔炼温度T_熔，并且熔炼H_熔时间；

⑤同时，外接的氮气输出装置开始工作精炼时间H_精，向精炼模块7中输入氮气，精炼模块7中的精炼液在氮气的压力作用下雾化且通过连通的喷雾口934将氦气及雾化的精炼液均匀的喷射到铝合金熔炼液中；

⑥而且，搅拌模块9同步作业，搅拌主箱92在第三转轴91的带动下0～180°转动，同时第一搅拌棒932、第二搅拌轴937以及第三搅拌轴939在主搅拌电机93的带动下开始搅拌铝合金熔炼液；

⑦最后，熔炼完成，通过出料口10输出成品。

工作原理

本发明在使用前，通过精炼液进口71向其中加入足量的精炼液，通过氮气连接口72与外部氮气输出装置连接，接着在操作台2设置预热温度T_预、熔炼温度T_熔、熔炼时间T_熔、精炼时间T_精、原料比例P以及铝原料重量M_铝。

启动设备，控温模块8接收到操作台2中预热温度T_预的数据后控制熔炼箱体1底部设有电热层81开始工作加热熔炼层5，熔炼箱体1内部设置的温度感应器935实时检测熔炼箱体1内部温度，当到达预热温度T_预时电热层81停止作业。

同时，用户向进料模块6中投入各种原料，分料板63两侧比例控制板64上部固定设置的压力感应器642实时检测放置的各原料重量信息传输到操作台2中的MSP430F 149单片机控制器分析，当符合原料比例P以及铝原料重量M_铝时，操作台2中的MSP430F 149单片机控制器控制比例控制板64自动顺时针翻转90°，原料进入进料管道62，在进料管道62底部通过缓冲装置66上安装的第一弹簧662和第二缓冲弹簧666对原料缓冲减速之后进入熔炼层5。

接着，操作台2控制控温模块8开始加热熔炼层5直到熔炼温度T_熔，并且熔炼T_熔时间；在熔炼的同时，外接的氮气输出装置开始工作精炼时间T_精，向精炼模块7中输入氮气，精炼模块7中的精炼液在氮气的压力作用下雾化且通过连通的喷雾口934将氦气及雾化的精炼液均匀的喷射到铝合金熔炼液中。

在开始熔炼铝合金的同时，搅拌模块9同步作业，搅拌主箱92在第三转轴91的带动下0～180°转动，同时第一搅拌棒932、第二搅拌轴937以及第三搅拌轴939在主搅拌电机93的带动下开始搅拌铝合金熔炼液，熔炼结束后通过出料口10输出成品。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种铝合金熔炼装置，包括熔炼箱体(1)，所述熔炼箱体(1)上部设置有操作台(2)，其特征在于，该熔炼装置包括进料模块(6)、精炼模块(7)、控温模块(8)以及搅拌模块(9)，所述熔炼箱体(1)上端设有进料模块(6)，所述进料模块(6)侧部安装精炼模块(7)，所述熔炼箱体(1)内部底侧设置有控温模块(8)，所述熔炼箱体(1)内部安装有搅拌模块(9)，所述进料模块(6)由比例控制板(64)和缓冲装置(66)组成；

所述比例控制板(64)位于进料管道(62)之中，所述进料管道(62)最上部中间位置安装有分料板(63)，所述分料板(63)两侧比例控制板(64)上部固定设置有压力感应器(642)，所述比例控制板(64)通过其后部的第一转轴(641)与管道内壁(65)连接，所述进料模块(6)上部外侧设有显示器(61)，所述显示器(61)、压力感应器(642)与操作台(2)内部设置的MSP430F 149单片机控制器电性连接；

所述缓冲装置(66)上部嵌套有缓冲板(661)，所述缓冲板(661)通过第一弹簧(662)与缓冲装置(66)固定连接，所述缓冲装置(66)一端连接有第二转轴(663)，所述第二转轴(663)两侧固定设置有缓冲轴(664)，所述缓冲轴(664)通过后部的第二缓冲弹簧(666)固定连接在管道内壁(65)上设置的缓冲槽(665)中；

所述精炼模块(7)上部设有精炼液进口(71)以及氮气连接口(72)，所述氮气连接口(72)与外部氮气输出装置连接，所述精炼模块(7)一侧设有散热口(3)，所述散热口(3)安装在熔炼箱体(1)上部，所述熔炼箱体(1)内部分搅拌机层(4)和熔炼层(5)，所述熔炼箱体(1)底部侧面设置有出料口(10)；

所述控温模块(8)为TCU型温控装置，所述熔炼箱体(1)底部设有电热层(81)，所述熔炼箱体(1)内部设置有温度感应器(935)，所述温度感应器(935)为耐热型热电偶式温度传感器；

所述搅拌模块(9)由YZR180L-8-15KW型电机驱动，所述搅拌模块(9)对称设置在熔炼箱体(1)内部两侧，所述搅拌模块(9)上部连接有第三转轴(91)，所述第三转轴(91)上部固定连接有搅拌主箱(92)，所述搅拌主箱(92)上部设置有主搅拌电机(93)；

所述主搅拌电机(93)底部连接有第一搅拌轴(931)，所述第一搅拌轴(931)底部连接有第一搅拌棒(932)，所述第一搅拌棒(932)两侧固定安装有搅拌端(933)，所述搅拌端(933)上部设有喷雾口(934)，所述喷雾口(934)与精炼模块(7)连通，所述主搅拌电机(93)为YZR180L-8-15KW型的驱动电机。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金熔炼装置，其特征在于，所述第一搅拌轴(931)上部啮合连接有联通链条(936)，所述联通链条(936)中间段设有第二搅拌轴(937)，所述第二搅拌轴(937)下部连接有第二搅拌棒(938)，所述联通链条(936)远离第一搅拌轴(931)的一端啮合连接有第三搅拌轴(939)，所述第三搅拌轴(939)底部固定连接有第三搅拌棒(940)；

所述第一搅拌棒(932)、第二搅拌棒(938)以及第三搅拌棒(940)上部一侧都安装有温度感应器(935)，所述温度感应器(935)与操作台(2)电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金熔炼装置，其特征在于，所述铝合金熔炼处理步骤为：

①在操作台(2)设置预热温度T预、熔炼温度T熔、熔炼时间H熔、精炼时间H精、原料比例P以及铝原料重量M铝；

②启动设备，控制控温模块(8)开始加热熔炼层(5)直到预热温度T预；

③同时，用户向进料模块(6)中投入各种原料，当符合原料比例P以及铝原料重量M铝时，比例控制板(64)自动顺时针翻转90°，原料通过进料管道(62)进入熔炼层(5)；

④操作台(2)控制控温模块(8)开始加热熔炼层(5)一直到熔炼温度T熔，并且熔炼H熔时间；

⑤同时，外接的氮气输出装置开始工作精炼时间H精，向精炼模块(7)中输入氮气，精炼模块(7)中的精炼液在氮气的压力作用下雾化且通过连通的喷雾口(934)将氦气及雾化的精炼液均匀的喷射到铝合金熔炼液中；

⑥而且，搅拌模块(9)同步作业，搅拌主箱(92)在第三转轴(91)的带动下0～180°转动，同时第一搅拌棒(932)、第二搅拌轴(937)以及第三搅拌轴(939)在主搅拌电机(93)的带动下开始搅拌铝合金熔炼液；

⑦最后，熔炼完成，通过出料口(10)输出成品。

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