金属熔炼过程晶粒细化的方法及设备技术

本申请涉及一种金属熔炼过程晶粒细化的方法及设备，应用在金属熔炼领域，该方法包括如下步骤：备料加料：将固相材料预热后投入熔炉；升温熔炼：对熔炉进行阶梯式升温，在达到第一设定温度时对融合物进行搅拌，在达到第二设定温度时对融合物进行检验和成分调整；精炼与扒渣：投入精炼剂，待造精炼完成后扒渣；调温振动成核：将熔炉内的温度降低至第三设定温度，并利用搅拌振动单元对融合物进行振动搅拌。该设备包括箱体以及上述的熔炉和搅拌振动单元；熔炉端口能够经由万向连接装置与箱体端口连接；搅拌振动单元包括设于熔炉的底部的电磁搅拌单元和超声振动单元。本申请具有能够提高金属晶粒细化程度以及简化晶粒细化设备结构的效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
金属熔炼过程晶粒细化的方法及设备


[0001]本申请属于金属熔炼的领域，尤其是涉及一种金属熔炼过程晶粒细化的方法，此外还涉及一种金属熔炼过程晶粒细化的设备。

技术介绍

[0002]金属熔炼是一种常见金属加工方法，其是将固相的金属融化成液相，以能够便于对该金属进行精炼或是在该金属中加入其它的金属，形成合金。
[0003]在金属材料中具有细小的晶粒，金属材料中的晶粒越细化且数量越多越能够使得金属材料在加工的过程中变形均匀、性能优异、塑性好，利于铸造及随后的塑性加工。
[0004]现有技术中为了实现在金属熔炼的过程中形成较多的晶核，往往是通过向熔炉内投入一定的成核剂以辅助形成晶核，从而达到提高晶粒数量的作用，但是该方法会引入较多的杂质，使得产物的纯度降低，品质下降；因此，为了克服上述方法引入杂质的弊端，部分现有技术会通过振动或搅拌的方式，使得液态金属内部的游离原子增加碰撞结合形成原子团的概率，从而达到增加晶核数量，进而提高晶粒数量的效果，但是该现有技术中的方案，是对炉体本身的结构进行改变，在液态金属出炉时实现对液态金属的振动处理，该方案实际上能够对液态金属进行振动的时间短，晶粒细化效果有限。
[0005]有鉴于此，需要提供一种金属熔炼过程晶粒细化的方法。

技术实现思路

[0006]为了改善金属晶粒细化程度，以及晶粒细化设备的结构的问题，本申请提供一种金属熔炼过程晶粒细化的方法及设备。
[0007]本申请第一方面提供一种金属熔炼过程晶粒细化的方法，包括如下步骤：备料加料：准备固相材料，对所述固相材料进行预热，将预热好的所述固相材料投入熔炉；升温熔炼：对所述熔炉进行阶梯式升温，以在达到第一设定温度时对所述熔炉中的融合物进行搅拌，并在达到第二设定温度时对融合物进行检验以及成分调整；精炼与扒渣：向所述熔炉中投入精炼剂，待造精炼完成后将废渣清出；调温振动成核：将所述熔炉内的温度降低至第三设定温度，使得所述熔炉中的融合物处于半凝固状态，并利用搅拌振动单元对所述熔炉中的融合物进行振动搅拌。
[0008]通过采用上述技术方案，对固相材料进行预热能够减少固相材料的融化时间；对熔炉进行阶梯式升温，以维持设定的加热温度与炉膛温度之间温度差，从而能够使得加热时所需的能耗低，且不易使得固相材料的表面迅速氧化产生大量的废渣；精炼剂能够提高液态金属的品质并辅助形成干性的废渣；将融合物维持在半凝固的状态下进行振动搅拌，在半凝固的状态下融合物本身就容易形成一定量的微小结晶体（即是晶核），通过振动搅拌能够使得这些微小的结晶体分布更加均匀，此外还能够使得其中体积较大的部分结晶体被震碎形成更多体积较小的结晶体，从而能够使得形成的晶粒数量更多，从而达到提高晶粒
细化程度的效果，且细化过程在熔炉内进行能够实现较长时间的晶粒细化，使得晶粒细化的效果更好。
[0009]具体地，固相材料包括高纯度金属锭以及中间合金；阶梯式升温中每一阶段的加热温度与窄口熔炉的炉膛温度的温度差值为100至200℃。
[0010]通过采用上述技术方案，选择高纯度的金属锭能够减少杂质的进入，以能够从源头上减少废渣的量，中间合金更易融化能够减少固相材料融化的时间；采用阶梯式升温的方式进行升温加热，且维持设定的加热温度与炉膛温度之间温度差能够使得加热时所需的能耗低，且不易使得固相材料的表面迅速氧化产生大量的废渣。
[0011]本申请第二方面提供一种金属熔炼过程晶粒细化的设备，采用如下技术方案：一种金属熔炼过程晶粒细化的设备，其特征在于：包括箱体以及上述技术方案中所述熔炉和所述搅拌振动单元；所述熔炉和所述搅拌振动单元均容置于所述箱体中，所述熔炉的熔炉端口与所述箱体的箱体端口之间设有万向连接装置，所述熔炉端口能够经由所述万向连接装置与所述箱体端口连接；所述搅拌振动单元包括电磁搅拌单元和超声振动单元，所述电磁搅拌单元和所述超声振动单元均设于所述熔炉的底部。
[0012]通过采用上述技术方案，熔炉能够通过万向连接装置实现与箱体的连接，从而能够使得熔炉的炉体在受到设于熔炉底部的超声振动单元的振动作用时，其能够通过万向连接装置实现熔炉绕至少两个方向的摆动振荡，从而能够使得形成的晶核分布更加均匀，使得最终得到的晶粒的分布也会更加均匀，此外还能够保证炉体不会与箱体的端口发生碰撞；电磁搅拌单元能够在不破坏液态金属的表面氧化层的情况下实现对其内部的搅拌，一方面能够保证不会将已形成的氧化层带入到液态金属的内部，造成产品品质的下降，也能够避免形成新的氧化层造成废渣量增多的情况；另一方面还能够促进液态金属中的游离原子碰撞在一起形成更多的晶核，或是将体积较大的晶核打散形成更多的小晶核以提高晶核的数量，从而能够提高晶粒的数量以及晶粒的细化程度，且还能够使得液态金属中的晶核分布更加均匀，从而使得晶粒的分布更加均匀。
[0013]进一步的，所述万向连接装置包括第一承接环和第二承接环，所述第一承接环上设有相对设置的一对第一转轴，该对第一转轴中的两个轴体的轴线方向一致，为第一轴向，以使得所述第一承接环能够绕所述第一轴向转动；所述第二承接环上设有相对设置的一对第二转轴，该对第二转轴中的两个轴体的轴线方向一致，为第二轴向，以使得所述第二承接环能够绕所述第二轴向转动，且所述第一轴向与所述第二轴向垂直。
[0014]通过采用上述技术方案，使得与万向连接装置连接的熔炉能够实现绕第一轴向以及第二轴向进行摆动，且第一轴向与第二轴向垂直，使得熔炉能够沿两个相垂直的方向进行摆动振荡，从而能够使得形成的晶核分布更加均匀，使得最终得到的晶粒的分布也会更加均匀。
[0015]进一步的，所述第二承接环上形成有承接面，所述熔炉端口处形成有凸缘结构，所述熔炉能够经由所述凸缘结构与所述承接面的配合挂接在所述第二承接环上。
[0016]通过采用上述技术方案，使得熔炉能够通过凸缘结构与承接面的配合挂接在第二承接环上，使得万向连接装置能够形成对熔炉的承接以及对熔炉端口的限位，能够避免熔炉端口与箱体端口之间发生碰撞，且由万向连接装置对熔炉进行了承接后，则无需由设于熔炉底部的电磁搅拌单元或是超声振动单元对熔炉进行承接，使得各部件的功能分配更为
合理。
[0017]进一步的，所述电磁搅拌单元包括电磁发生板，所述电磁发生板与所述熔炉之间设有振动间隙，且所述电磁发生板的中部设有通孔结构。
[0018]通过采用上述技术方案，在电磁发生板与熔炉之间留有振动间隙能够使得熔炉受到超声振动单元的振动作用进行摆动时，不会与电磁发生板发生碰撞，能够保证电磁发生板不易受损，且电磁发生板的中部设至通孔结构能够方便超声振动单元向熔炉传导振动。
[0019]进一步的，所述熔炉的底部设有受振柱，所述受振柱能够穿过所述通孔结构并与所述超声振动单元连接。
[0020]通过采用上述技术方案，通过从熔炉的炉体上延伸出的受振柱来实现超声振动单元与熔炉之间的振动传导，能够便于实现超声振动单元向熔炉的炉体传导水平方向上的振动，从而能够便于实现熔炉绕第一轴向以及第二轴向进行摆动，能够使得晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属熔炼过程晶粒细化的方法，其特征在于，包括如下步骤：备料加料：准备固相材料，对所述固相材料进行预热，将预热好的所述固相材料投入熔炉（1）；升温熔炼：对所述熔炉（1）进行阶梯式升温，以在达到第一设定温度时对所述熔炉（1）中的融合物进行搅拌，并在达到第二设定温度时对融合物进行检验以及成分调整；精炼与扒渣：向所述熔炉（1）中投入精炼剂，待造精炼完成后将废渣清出；调温振动成核：将所述熔炉（1）内的温度降低至第三设定温度，使得所述熔炉（1）中的融合物处于半凝固状态，并利用搅拌振动单元对所述熔炉（1）中的融合物进行振动搅拌。2.根据权利要求1所述的金属熔炼过程晶粒细化的方法，其特征在于：固相材料包括高纯度金属锭以及中间合金；阶梯式升温中每一阶段的加热温度与熔炉（1）的炉膛温度的温度差值为100至200℃。3.一种金属熔炼过程晶粒细化的设备，其特征在于：包括箱体（2）以及权利要求1至2中任一项所述熔炉（1）和所述搅拌振动单元；所述熔炉（1）和所述搅拌振动单元均容置于所述箱体（2）中，所述熔炉（1）的熔炉端口（11）与所述箱体（2）的箱体端口（21）之间设有万向连接装置（3），所述熔炉端口（11）能够经由所述万向连接装置（3）与所述箱体端口（21）连接；所述搅拌振动单元包括电磁搅拌单元（4）和超声振动单元（5），所述电磁搅拌单元（4）和所述超声振动单元（5）均设于所述熔炉（1）的底部。4.根据权利要求3所述的金属熔炼过程晶粒细化的设备，其特征在于：所述万向连接装置（3）包括第一承接环（31）和第二承接环（32），所述第一承接环（31）上设有相对设置的一对第一转轴（33），该对第一转轴（33）中的两个轴体的轴线方向一致，为第一轴向，以使得所述第一承接环（31）能够绕所述第一轴向转动；所述第二承接环（32）上设有相对设置的一对第二转轴（34），该对第二转轴（34）中的两个轴体的轴线方向一致，为第二轴向，以使得所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘宇，包晨侃，王飞，
申请(专利权)人：无锡邦得机械有限公司，
类型：发明
国别省市：