[实用新型]一种连续制备金属半固态坯料的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种连续制备金属半固态坯料的装置，属于金属流变学技术领域。

背景技术

制浆是半固态成形技术的基础和关键。目前，金属半固态制浆的方法主要有：机械搅拌法、紊流效应法、激冷形核法、粉末冶金法、喷射成型法、电磁搅拌法、超声波和近液相法浇铸法等不同的制浆方法。它们对应着不同的枝晶向球形晶粒转化的机制。加工技术的生产过程中采用的工艺路线有：以电磁搅拌连续铸造等方法制备金属半固态柸料，根据需要再将柸料定尺切割成锭料，把锭料放入二次加热设备进行二次加热部分重熔，待锭料恢复到半固态状态时，将其放入压铸机的压室中进行半固态压铸成型。该工艺的加工流程较长，工艺较复杂，需要二次加热，且工艺过程难以有效控制，成本较高，在一定程度上限制了该工艺技术的大范围使用。而且半固态流变成形则符合加工短流程的要求，即以某种方法制备出固液混成的半固态浆料，然后直接把这些浆体放入压室中加工成形。

现有技术的相关文献表明，半固态浆料的制备方法都是通过一定的方式打断枝晶，使断裂的部分枝晶重新作为晶核，最终形成半固态组织。但是现有技术得到半固态组织较粗大，仍有部分枝晶或蔷薇状组织。

发明内容

本实用新型提供一种连续制备金属半固态坯料的装置，克服传统半固态制备过程中依靠单一的方法（激冷形核或搅拌打断枝晶）制备半固态晶粒时包含很多蔷薇状和枝晶状的问题；本装置制备的半固态坯料可以直接送入连铸连轧机，不仅实现半固态坯料的连续制备，还可以解决连铸连轧过程容易出现的开裂等问题。

本实用新型连续制备金属半固态坯料的装置的结构由坩埚漏斗1、搅拌装置、坯料成型装置和支架3组成，支架3上自上往下依次固定有坩埚漏斗1、搅拌装置和坯料成型装置，搅拌装置由两根水平设置的搅拌棒平行排列组成，其中一根搅拌棒为带刺搅拌棒5、另一根为通水冷却筒4；坯料成型装置由底部有漏斗10的坩埚6和带槽的冷凝传动轮装置11组成，带槽的冷凝传动轮装置11位于坩埚6的漏斗10的下方。

所述坩埚漏斗1的外部有保温装置，保温装置可以为保温炉A2。坩埚漏斗1可以为V形，下底有直径为5～10cm的漏洞。所述坯料成型装置的坩埚外部有保温装置，保温装置可以为保温炉B9。

所述搅拌装置的通水冷却筒4和带刺搅拌棒5由电机7带动旋转，旋转方式为相互围绕彼此公转。

所述搅拌装置的通水冷却筒4和带刺搅拌棒5之间的距离为20～50cm。

所述搅拌装置与坩埚漏斗的距离为10～20cm，搅拌装置与坯料成型装置的距离为50～80cm。

所述搅拌装置上的带刺搅拌棒5上面分布不规则的实心圆锥棒，圆锥的高度为2～10cm。

本实用新型连续制备金属半固态坯料装置的使用方法是：

（1）将坩埚漏斗1的温度调整为金属的固相线和液相线温度区间，搅拌装置调整转速为50～300r/min，坯料成型装置的坩埚6的温度调整为金属固相线和液相线温度区间；

（2）将金属加热至其液相线温度以上5～30℃，保温5～15min时间，然后将金属液浇入坩埚漏斗1中，金属液从坩埚漏斗1中流出经过搅拌装置、坩埚6，最终流至带槽的冷凝传动轮11后得到连续制得的金属半固态坯料。制得的半固态坯料可以源源不断的供给连铸连轧机。搅拌装置由通有冷却水的空心圆柱钢筒的极冷作用使金属液变成糊状，再通过带刺搅拌棒的搅拌作用形成半固态浆料。

所述金属为一切适用于半固态方法制备坯料的纯金属或合金。例如铝、铝合金、镁、镁合金、铜及铜合金。

所述带槽的冷凝传动轮11的转速与后续要连接的连铸连轧机的转速一致、传动轮的长度根据连铸连轧机需要的坯料的温度和形态相关，长度越长，供应的坯料温度越低。

本实用新型的有益效果是：请补充本装置与最接近现有技术的装置相比，优点是金属液通过通水冷却装置可获得游离粒晶组织，还有部分液相存在浓度梯度和成分过冷，仍有少部分的枝晶或蔷薇组织生成。而本实用新型中通水冷却下面的带刺搅拌棒会将残留的枝晶或蔷薇组织打断成新的晶核，最终形成只有球状组织的半固态浆料；装置上的坯料成型装置可以将半固态浆料直接送入连铸连轧机，克服连铸连轧机制备的成品容易出现的开裂问题。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图；

图中：1-坩埚漏斗，2-保温炉A，3-支架，4-通水冷却筒，5-带刺搅拌棒，6-坩埚，7-电机，8-圆锥棒，9-保温炉B，10-漏斗，11-带槽的冷凝传动轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。