[发明专利]一种内外热平衡式的制浆装置及使用该装置的制浆工艺

说明书

本发明所涉及一种内外热平衡式的制浆装置，包括循环冷却装置，压缩空气供给装置，坩埚主体及其内部的浆料热平衡机构，以及金属熔体浆料。坩埚主体内部设置有浆料热平衡机构；该机构包括横梁支撑架，热平衡冷却棒，循环冷却控制器，压缩空气控制器，以及温度传感器。使用时，先将金属熔体浆料倒入到坩埚主体内部之后，迅速将浆料热平衡机构插入金属熔体浆料中心内部，将金属熔体浆料内部的部分热量通过浆料热平衡机构传递外界，从而达到有效的改善和控制制备金属熔体浆料时的内外热平衡。实现对金属熔体浆料内部温度进行控制调节，改善金属熔体浆料内部的温度均匀性，达到能够制备出大尺寸，高质量、均匀性一致的金属半固态浆料。

【技术领域】

本发明涉及一种浆料加工技术领域，具体是一种用于金属半固态浆料的内外热平衡式的制浆装置及使用该装置的制浆工艺。

【背景技术】

在现有的各种商业化的半固态制浆工艺技术中，其中大部分的制浆工艺原理可分为：第一类制浆方式，通过施加外场作用的直接或间接的对金属半固态浆料进行搅拌，以电磁搅拌或RSF等为代表，此种制浆搅拌方式虽然能够通过搅拌带动浆料的流动达到浆料整体温度的平衡，但是，易于产生卷入式氧化物或气体缺陷。第二类制浆方式，通过在浆料中心处进行冷却交换并向四周扩散实现搅拌，如GISS等为代表，由于此种制浆搅拌时向外部扩散过程中作用逐渐减弱，会导致最外缘处的浆料与中心处浆料的温度难以达到平衡，从而影响半固态的浆料整体的固相分数一致性。第三类制浆方式，通过采用金属坩埚并晃动实现搅拌的目的，以SEED为代表，此种制浆方式为，通过金属坩埚的传热使金属浆料达到热平衡，但是，由于中心部的传热效果比外部的效果差，会导致最终中心部温度高于外部温度，导致浆料一致性难以控制，尤其以大尺寸浆料更为显著。基于上述，现有大部分的制浆方式很难控制或改善搅拌时的浆料热平衡问题，以及很难制备高质量的大尺寸的半固态浆料。

【发明内容】

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种能够制备出大尺寸，高质量、均匀性一致的半固态浆料的内外热平衡式的制浆装置。

本发明目的之二在于提供一种采用上述装置、能够有效的改善和控制制备浆料时的内外热平衡式的制浆装置的制浆工艺。

为此解决上述技术问题，本发明中的技术方案所提供一种内外热平衡式的制浆装置，其包括循环冷却装置，压缩空气供给装置，坩埚主体及其内部的热平衡机构，以及盛装于坩埚主体内部的金属熔体浆料；所述坩埚主体内部设置有用于控制和改善金属熔体浆料内外热平衡的分别与循环冷却装置和压缩空气供给装置连接的浆料热平衡机构；该浆料热平衡机构包括直接悬挂坩埚主体上端面的横梁支撑架，固定在横梁支撑架上的热平衡冷却棒，分别设置于热平衡冷却棒上的循环冷却控制器和压缩空气控制器，以及设置于热平衡冷却棒内部的温度传感器。

进一步限定，所述热平衡冷却棒为采用材质为不与金属熔体发生反应的不锈钢等金属材料或石墨、碳化硅等非金属材料制成的空心圆筒，设置于热平衡冷却棒内部中间位置处的中间隔板，设置于热平衡冷却棒外围边缘的圆环挡板；所述中间隔板将热平衡冷却棒内部的分割成冷却液收容空间和空气收容空间，所述的冷却液收容空间与空气收容空间相互连通。

进一步限定，所述坩埚主体的内表面及热平衡冷却棒的外表面喷涂有用于保持表面光洁的脱模涂料；所述热平衡冷却棒的外径与坩埚主体内径的比例范围介于0.05：1至0.5：1之间。

进一步限定，所述压缩空气控制器包括设置于热平衡冷却棒上端的与空气收容空间相互连通的压缩空气接头，设置于压缩空气接头上端的与压缩空气供给装置连接的压缩空气气管，设置于压缩空气接头上的控制压缩空气的断开或关闭的压缩空气开关，设置于压缩空气接头下端的空气压力表。

进一步限定，所述循环冷却控制器包括设置于热平衡冷却棒上端的与冷却液收容空间相互导通的冷却液接头，连接在冷却液接头上的第一液体导热油管，设置在压缩空气接头上的转接冷却液接头，设置于转接冷却液接头上的冷却液控制开关，连接在转接冷却液接头上的第二液体导热油管；所述第一液体导热油管另一端和第二液体导热油管另一端分别与循环冷却装置相互连接。