[发明专利]一种铝合金精炼用长效复合式石墨搅拌装置及制备方法

说明书

本发明涉及一种铝合金精炼用长效复合式石墨搅拌装置及制备方法，该装置包括空心轴以及安装在空心轴上的下层直叶螺旋混流式叶轮、下套筒、多孔径桨叶、上套筒、上层直叶螺旋混流式叶轮，直叶螺旋混流式叶轮主要是由直叶径流式叶片和以对数螺旋线为型线的螺旋面轴向导水叶片构成。该装置在搅拌叶轮结构上进行了改进，结合了轴流式和径流式搅拌叶轮的优点，并增设了多孔径桨叶，使铝合金熔体能有效地被分散为小尺寸的流体团，提高了铝合金组分搅拌混合均匀程度。另外，对石墨搅拌装置表面进行金属化改性处理，采用新型TiC涂层材料取代传统的涂层材料，增强石墨搅拌装置抗氧化性能和抗腐蚀性能，从根本上解决了现有石墨搅拌装置本身固有的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种铝合金精炼用长效复合式石墨搅拌装置及制备方法，属于铝合金熔炼与铸造技术领域。

背景技术

与铝合金精炼用长效复合式石墨搅拌装置及制备方法相关的已有技术如：西安超码科技有限公司申请的中国发明专利（专利号201610704027.8）所公开的《一种铝熔体净化用整体式炭陶复合材料转子及其制备方法》，其具体涉及一种铝熔体净化用整体式炭陶复合材料转子及其制备方法。又如：沈阳化工大学申请的中国发明专利（申请号201611106412.9）所公开的《一种利用铝电解槽废石墨阴极制备石墨转子的方法》。再如：宋振亚申请的中国发明专利（申请号201710626651.5）所公开的《一种长寿命铝熔体除气转子及其制作方法》，等等。

根据已有技术来看，现有的石墨搅拌装置，涂层与石墨之间结合性能较差。在铝液的腐蚀冲刷下，涂层易于受破坏而脱落，在石墨转轴与铝合金液面的接触界面尤其严重。这导致石墨转轴氧化加剧，以至迅速报废，降低了石墨搅拌装置使用寿命。另外，传统的石墨搅拌装置，其搅拌叶轮主要采用径流式型面结构，该径流式叶轮不利于坩埚内铝合金熔体沿着轴向形成良性的宏观主体循环流动，容易产生搅拌死区；且该径流式叶轮不能使铝合金组分在坩埚熔池内形成均匀悬浮效应，极大限制了铝合金组分间微观尺度的扩散行为，加剧了（细化剂）异质形核粒子的团聚和沉淀，致使铝合金性能没有被充分地挖掘出来。

发明内容

本发明的目的在于克服现有石墨搅拌装置存在的不足与缺点，提供一种铝合金精炼用长效复合式石墨搅拌装置及制备方法，该石墨搅拌装置相对于现有的石墨搅拌装置，在搅拌叶轮结构上进行了改进，结合了轴流式和径流式搅拌叶轮的优点，并增设了多孔径桨叶，使铝合金熔体能有效地被分散为小尺寸的流体团，提高了铝合金组分搅拌混合均匀程度。另外，对石墨搅拌装置表面进行金属化改性处理，采用新型TiC涂层材料取代传统的涂层材料，增强石墨搅拌装置抗氧化性能和抗腐蚀性能，从根本上解决了现有石墨搅拌装置本身固有的缺陷。

本发明目的通过下述技术方案实现：一种铝合金精炼用长效复合式石墨搅拌装置，包括空心轴以及从下往上依次安装在空心轴上的下层直叶螺旋混流式叶轮、下套筒、多孔径桨叶、上套筒、上层直叶螺旋混流式叶轮，所述下层直叶螺旋混流式叶轮和上层直叶螺旋混流式叶轮主要是由置底布置的N片直叶径流式叶片和位于上方的以对数螺旋线为型线的N片螺旋面轴向导水叶片构成，螺旋面轴向导水叶片低端的底端面与直叶径流式叶片的上端面固定连接，N的取值为5～8，所述多孔径桨叶包括对称竖直布置的两个长方形叶片，该长方形叶片上均布加工有若干个大孔、中孔和小孔，大孔直径为5mm～8mm，中孔直径小于大孔直径，小孔直径小于中孔直径，其中，局部的大孔、中孔和小孔组成的图案和该长方形叶片上整体的大孔、中孔和小孔组成的图案具有自相似的结构。

进一步的，所述下层直叶螺旋混流式叶轮、多孔径桨叶、上层直叶螺旋混流式叶轮与空心轴通过螺纹连接，所述下套筒、上套筒与空心轴之间是间隙配合。

进一步的，多孔径桨叶的长方形叶片上，大孔设置于将长方形叶片长边和短边等分成M段的等分线交汇点处，M的取值为3～5，中孔设置于将长方形叶片长边和短边M等分线段等分成3～5段的等分线交汇点处，小孔设置于将长方形叶片长边和短边3M～5M等分线段等分成3～5段的等分线交汇点处，其中，中孔直径是大孔直径的 ，小孔直径是中孔直径的。