[发明专利]在线式合金熔配方法与装置

说明书

一种在线式合金熔配方法与装置，将待添加的合金化金属预先制备成丝材，根据原铝液在流槽中的流量计算配置特定成分合金所需的送丝速度，在连续铸锭过程中将丝材按送丝速度连续稳定地注入原铝液的流槽中，实时成形合金配置。本发明能够避免熔体长时间静置产生比重偏析，显著提高合金化效率的同时能够实现梯度材料制备。

技术领域

本发明涉及的是一种合金制造领域的技术，具体是一种在线式合金熔配方法与装置。

背景技术

铝合金通常含有多种合金元素，在制备过程中需要向原铝液中添加相应的合金组元。合金组元的添加形式既可以是纯金属(如Mg、Zn、Cu、Si等)，也可以是中间合金(如Al-Fe、Al-Ni、Al-Zr、Al-Sr等)。在实际生产中，往往在保温炉中将所有的合金加入并熔化静置后开始浇铸过程。存在的主要问题是由于不同种类添加元素的密度不同，合金元素添加后容易在大型保温炉中产生比重偏析，如密度较大的Cu和Zn元素会在保温炉的下部富集，而密度较小的Mg、Li等元素则会在保温炉的上部富集，需要进行较大强度的搅拌使熔体保持均匀。即使如此，仍然容易出现化学成分不达标，成分不均匀的现象，导致熔配合金质量不合格。

发明内容

本发明针对当前大型保温炉内熔配合金易出现比重偏析和元素分布不均匀的问题，提出一种在线式合金熔配方法与装置，能够避免熔体长时间静置产生比重偏析，显著提高合金化效率的同时能够实现梯度材料制备。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种在线式合金熔配方法，将待添加的合金化金属预先制备成丝材，根据原铝液在流槽中的流量计算配置特定成分合金所需的送丝速度，在连续铸锭过程中将丝材按送丝速度连续稳定地注入原铝液的流槽中，实时成形合金配置。

所述的丝材为合金丝或纯金属丝。

所述的送丝速度，根据流槽中铝液的流速V_l确定送丝速度V_丝，即V_丝＝kV_l，k为固定常数，一般情况下k为5～10，流速单位为m/s，送丝速度单位为cm/s。

所述的实时成形是指：为使丝材迅速溶入原铝液，在送丝同时利用高频瞬时加热方式将待添加合金化金属熔化，使之导流进入铝液后实现快速混合达到所需的合金元素浓度。

所述的合金化金属是指：用于使纯铝合金化的中间合金或纯金属，例如Al-Mn、Al-Fe、Al-Cr、Cu、Zn等。

本发明涉及一种实现上述方法的装置，包括：铝液流槽以及设置于其中的至少一个带有送丝装置的导向管，其中：送丝装置设置于导向管的输入端并与运动控制装置相连以调整丝材的导入速度，导向管的输出端设有温度控制装置以调整丝材进入铝液流槽时的温度。

所述的导向管为空心弯管状，其内部设有丝材且弯折方向与铝液流槽中铝液的流向相同。

所述的导向管位于铝液流槽中的深度根据流槽的深度确定，优选为流槽深度的1/2～2/3。

所述的运动控制装置包括：运动控制器模块和分别与之相连的驱动模块、执行模块以及反馈传感器模块，其中：驱动模块将来自运动控制器的控制指令转换为电流或电压控制电平，反馈传感器模块将执行模块的位置输出至运动控制器。

所述的温度控制装置包括：电动温度变送器模块、电子电位差计模块、电动控制器模块以及可控硅电压调整器模块，其中：温度变化由热电偶测量通过电动温度变送器转化为型表的标准信号10mA以下直流电流信号，传送到电子电位差计进行记录，同时传送给电动控制器，控制器按偏差的大小、方向，通过预定控制规律的运算后，输出10mA以下直流电流信号给可控硅电压调整器，调节交流电压，实现自动控制。

附图说明

图1为本发明装置示意图；