[实用新型]一种制备多孔泡沫钢的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种熔体发泡法制备多孔泡沫钢的装置，属于多孔材料制造技术领域。

背景技术

泡沫金属是20世纪40年代发展起来的一种新型材料，目前对泡沫金属的研究还主要集中在对低熔点金属的研究上，对于高熔点多孔泡沫钢的研究还处于起步阶段。

现代工业的发展对材料的结构和性能要求越来越高，对于一些特殊材料不仅要求轻质，而且对材料的强度要求也很高，比如使用在航天航空领域中的特殊材料就是如此。相对于目前研究最为广泛的泡沫铝等低熔点泡沫金属来说，泡沫钢更具有突出的优点，比如：高硬度、低成本、高熔点及可与钢结构共容等，尤其是泡沫钢的屈服压应力可以达到90MPa以上，而泡沫铝的屈服压应力仅在30MPa以下，与泡沫铝相比泡沫钢具有明显的高抗压强度等特点，因此无论是在性能方面还是在实际应用方面，泡沫钢比泡沫铝等低熔点泡沫金属具有更加广阔的研究和实用前景，泡沫钢的成功制备将对多孔材料的发展起到推动作用。

目前，制备泡沫钢的方法主要是粉末冶金烧结法。这种用熔体发泡制备多孔泡沫钢的方法主要存在以下难点：(1)钢液温度高，浇铸发泡时冷却速度快，发泡剂在发泡温度区间的停留时间短；(2)钢液浇铸时，产生浮力较大，发泡剂与钢液相比密度小，大量发泡剂上浮到钢液表面而影响发泡效果；(3)浇铸时发泡剂与钢液直接接触，发泡剂迅速升温，分解速度过快，钢液粘度低，气体大量逸出，从而影响泡沫钢质量；(4)产生的气泡不稳定，由于钢液粘度低，产生的气泡受到的阻力小，试样出现大气泡和气泡分布不均匀现象。由于这些技术难点，熔体发泡法制备多孔泡沫钢的方法还一直处于起步阶段。

发明内容

为使发泡剂在浇铸时的上浮显现，改善气泡在试样中的分布状况，制备出稳定孔隙率的泡沫钢，本实用新型提供一种制备多孔泡沫钢的装置。

本实用新型通过下列技术方案完成：一种制备多孔泡沫钢的装置，包括由带盖的外壳，炉衬、炉胆及加热元件构成的加热炉，其特征在于在加热炉的炉胆底部设有防止发泡剂上浮的钢网，炉胆内设有搅拌器，搅拌器穿过炉盖与驱动电机相连。以便钢水浇入炉胆内时，在搅拌器的搅动作用下，使钢水在发泡剂作用下形成泡沫钢，同时通过钢网有效防止发泡剂上浮，延长发泡剂在分解温度区间的停留时间。

所述钢网固定在炉胆底部的发泡剂上方，且钢网网目数设为150～250目，具体目数以阻止发泡剂上浮为宜。

所述炉胆为石墨坩埚，或者陶瓷坩埚。

所述炉胆内还设有测温器，并通过导线与温控器电连接，用于控制炉温。

本实用新型具有下列优点和效果：采用上述方案，可有效防止发泡剂上浮，延长发泡剂在分解温度区间的停留时间，改善了泡沫钢的孔结构和孔的分布状况，从根本上解决了多孔泡沫钢在制备时容易造成发泡剂上浮、气泡过大等不足，保证钢液的发泡质量，最终提高了泡沫钢的质量，本实用新型结构简单，操作方便，实为一理想的制备多孔泡沫钢的装置。

附图说明

图1为本实用新型之结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述，但本实用新型之内容并不局限于此。

本实用新型提供的制备多孔泡沫钢的装置，其加热炉的外壳5顶部为炉盖3，外壳5内设有炉衬4及炉胆6，加热元件9置于炉衬4、炉底衬10与炉胆6之间，其中在加热炉的炉胆6底部设有防止发泡剂上浮的不锈钢钢网7，钢网7的网目数为150目，并通过水玻璃砂8将钢网7固定在炉胆6底部的发泡剂11上方，炉胆6内设有搅拌器2，搅拌器2穿过炉盖3与驱动电机1相连，电机1通过导线16与变频控制器15电连接，用于将电机转速控制在200～800r/min之间，炉胆6采用石墨坩埚，其内还设有测温器——热电偶13，热电偶13通过导线16与温控器14电连接，用于将炉温控制在发泡剂开始分解温度以下50～100℃，防止发泡剂发生分解。

使用时，首先将发泡剂11平铺于石墨坩埚6的底部，把150目的不锈钢钢网7罩在上面，用水玻璃质量分数为3％的水玻璃砂8将其固定，防止发泡剂的上浮。然后将石墨坩埚6放入保温炉胆12内，开启加热元件9，调节温控器14对坩埚6进行加热，此时温控器调节温度保持在发泡剂开始分解温度以下50℃，钢水熔炼后，倒入石墨坩埚6内，盖上盖子3，以防搅拌时钢液飞溅，开动电机1，通过电机变频控制器15调节电机转速为200r/min，倒入钢液后，加热元件9增大功率，通过温控器14控制石墨坩埚内温度，使石墨坩埚内的温度基本恒定在发泡剂分解的温度区间内，从而完成发泡装置的调节过程，待坩埚内钢水保持在发泡剂分解温度区间内的时间为1min时，停止搅拌，取出坩埚空冷，得多孔泡沫钢。