CN1011671B - 加工液体金属的装置 - Google Patents

Abstract

一种加工液体金属的装置，包括起供应液体金属(66)的容器作用的容器(60)、离心装置和使液体金属在离心装置内旋转的电磁感应器，离心装置有一个轴对称的以喇叭形或双曲线体形向上扩展延伸的导流面(62)。在导流面的外表面上布置了一个或几个感应器(70)，并且容器(60)通过一段轴向的连接部分与导流面(62)的内表面相连；导流面(62)在有感应器的一侧设置有冷却系统；还有一个用于测量和调节容器内液体金属面高度的测试器(65、67、68)。

Description

本发明涉及用旋转感应磁场的离心力直接作用在液体金属上，使液体金属在一个轴对称的容器壁内旋转，以加工金属材料的装置。

使液体金属分散并冷却以制造分散得极细的粉末或细丝的装置是公知的。

冷却的速度决定了制造出来的产品的组织;极快的冷却速度甚至会产生气态组织;即非晶体组织。

已知的制造上述产品的装置很多。其中的一种是使要雾化和冷却的金属经加热熔化后在压力下从熔炉中通过一个开有相当小的孔口的出料管流出来，然后再用气流或者高速旋转的并且常常是被冷却的板、中空的球形容器、圆桶等等。将其分散和冷却。也有提出把这几种方法组合起来的。

其它用于快速冷却液体金属的方法是把它导入一股液体中，用离心力使这一股液体垂直地撞在一堵容器壁上。

然而，这些已知的装置都有这样的缺点，即需要有高速旋转的部件，而在这样高的速度下会产生平衡问题和污染问题。

在本说明书一开始所说的装置中，就没有这个问题，这种装置见于法国专利文献FR-A-2，391，799。根据这种装置，液体金属的旋转运动是用感应的方式造成的。因而就不再需要运动的部件了。然而，这种已知的装置有一个缺点，就是液体金属是在一根管 子里旋转的，这根管子的底部封闭，只在中心开了一个小小的孔作为出料管。液体金属就通过这个小孔从管子中流出来。由于这个出料管小，首先是使产量受到限制，其次是这个出料管有堵塞的危险，而且磨损很快。此外，由于离心力的作用，液体金属在旋转运动过程中撞在管子的内壁上，本身也是管子的形状，因而很难有机会通过布置在轴线上的出料管逸出。

在已知的法国专利文献FR-A-2391799所公开的装置中，液体金属既不是用离心力甩成越来越薄的薄膜的。也不是用离子力来雾化的。因为在这个已知的装置中，是在感应旋转磁场之外实现雾化的，事实上是由离心力在排料口上所造成的压力增加来实现的。

本发明的目的是创立一种新的装置。这种新装置不再有公知的缺点，都能提供更好的应用途径。

为达到此目的，在本说明书一开始所说的装置上加进了这样的特征，即利用离心力把液体金属扩展成一层旋转的薄膜，这层薄膜沿着处于感应磁场中的导流面逐渐变得越来越薄，并使其撞在器壁上。

实现本发明的有创造性的装置，包括起供应液体金属的容器作用的容器、离心装置和使液体金属在离心装置内旋转的电磁感应器，其特征在于离心装置有一个轴对称的以喇叭形或双曲线体形向上扩展延伸的导流面，在导流面的外表面上布置了一个或几个感应器，并且容器通过一段轴向的连接部分与导流面的内表面相连;导流面在有感应器的一侧设置有冷却系统;有一个用于测量和调节容器内液体金属面高度的测试器。导流面布置在圆筒形承受冲击的器壁的里面，并且两者轴线重合。承受冲击的器壁受到冷却装置的作用。承受冲击的器壁与帽罩和集料斗一起，形成一个包围在离心装置和供料炉膛周围的真 空密闭腔。

呈喇叭形地或逐步地继续向上扩大锥体，并在这样形成的导流面上设置若干个感应器，效果特别好。这几个感应器可以具有同样的旋转速度。不过，如果把各感应器设计成，或者输入的电参数使它们的旋转速度自下而上地增大，就最有利。导流面的上部具有双曲线体形或喇叭形的排料形状时效果最好。

本发明并不排除在这种装置，即使液体金属在具有合理布置的双曲线体形或喇叭形排料口的锥形导流面上的感应旋转运动之外辅以这些零件的机械旋转运动。

同样，也可以对着扩展形导流面的上端设置一个扁平的感应器，使得在排料口与扁平的感应器之间形成一圈环形缝隙。

扩展形容器的下部一般是一块平底板或园盘形底板，在底板与锥形部件之间有一个基本上呈园筒形的连接套筒。

对这个从下方或上方导入要进行加工的液体金属的下部园筒，最好进行加热。

下部的锥形和/或圆筒形部分最好以向上呈螺旋形的方式配置可控感应器，使得流入下部的液体金属以可控制的方式流入受到围绕着锥形部分安装的大功率离心感应器作用的区域，并在该区域进一步进行处理。

已经指出过，该装置运转时可以用，也可以不用控制流量的出料管。如果工作时需要用一个控制流量的出料管。那么，这根控制流量的出料管应能输送液体金属通过锥体或扩展形导流面的轴线，向下流到底板上，使流到那里的液体金属以受控的方式排出。在这种情况下，供料容器位于本装置的上方。这样安排具有不影响作离心运动的液流 的优点。

在另一种情况下，可以把要雾化的液体金属从下方导入，例如。通过一根U形管导入到底板上或圆筒形部分内。

还具有一种情况是可以把圆筒形部分和/或锥体的一部分设计成一个感应炉那样，在那里熔化要雾化的金属或将其加热到或保持在所要求的温度上。

能作螺旋状运动排出的金属量可以用最下面的感应器来控制。

此外，还发现，装在锥形或双曲线体形表面上的感应器同样也可以使液体金属产生向下或向上的螺旋状运动。

上述装置中，至少受到感应器作用的各部分应该用非磁性材料或非导电材料制造。

从上所述可知，导入本装置下部的待加工的液体金属，如果需要。可在那里加热，然后向上输送，在扩展部分受到大功率感应器的离心力的作用（如果必要，几个感应管可布置在若干个平面上），并由此离心力驱动沿着扩展的导流面向上运动，使得它在锥形体的上端或锥体的喇叭形展开部分以很高的速度甩出去并且雾化。

这种金属流动的方向与重力的方向相反的装置，同样也很适合于制造极细的细丝，例如，可以把锥形排料口做成双曲线体形的，并在这种形状的排料口上加设沟槽或肋。这样制造出来的细丝可立即收集在用液体冷却的容器里。

本发明的这种装置同样也能使液体金属向某一特定的方向甩出去并雾化，这样做对于许多应用场合是很有利的，例如，在增厚镀复时这时，锥体的上部有一个盖子，而在锥体本身上，在要镀复产品的方向上，有一条或几条缝，这时能使用于雾化或镀复的、被很细地分散 开来的金属从缝隙中排出来，剩余的金属可以通过管道返回该装置的底部。在这种情况下，把该装置摆成倾斜一个角度，或者水平地放置，可能更好些。

如果把本装置的结构做成这样，即受到液体金属浸渍的部分，例如，带有或不带有圆筒形下部的锥体（必要时还有双曲线体形的上部）能很容易地与该装置的其它部件拆开和组装，例如与感应器，必要时还有加热系统和冷却系统等部件能很容易地拆下和组装在一起，就特别有利。这样做的理由是因为有磨损，以及为了提高雾化金属的质量。

下面结合实施例并参照附图对本发明进行更详细的描述，图中，同一个零件都标以同样的标号。其中：

图1是本发明的第1个实施例;

图2是图1中的实施例的变型;

图2A是图2中导流面上部的细节。

图1中的装置包括炉膛1，里面装有液体金属2，金属的温度由感应器3控制。液体金属通过管道1a流入该装置的容器60内，此容器是一个圆筒形的料罐，需要时可用感应器61加热，它由耐热并且耐蘑的导流面62向上延伸，此导流面扩展开来，呈喇叭形或双曲线体形。整个导流面62，或者至少它的最上面的部分，由通过蛇形冷却管流动的，或者装在一个封闭的空间内的液体进行冷却，冷却的液体由进口63处导入，从出口64处排出。也可以用雾化喷嘴来进行冷却。测试器65通过控制器67和定位器68操纵一根塞杆69和/或使作为节流阀用的感应器5发生动作，保证容器60内的熔融金属液66保持在固定的高度。沿导流面62的下面布置了一组感应 器，液体金属首先由感应器70a进行加速，然后依次由感应器70b、70c和70d进行加速。这几个感应器既能使液体金属产生简单的旋转运动，也能使它产生螺旋运动，这时，下方的感应器70a和70b产生向上的螺旋运动，而必要时使上方的感应器70c和70d产生向下的螺旋运动，以便使液体金属受到离心力作用的时间尽可能地长。同样，也可以把加在从70a到70d这几个感应器上的频率逐步增大。例如，在大多数情况下，感应器70a用电源的频率。即50Hz进行工作就可以了，这时，感应器70b最好用200Hz，感应器70c用1000Hz，而感应器70d用2000Hz。很容易明白，金属在离开导流面62时带有巨大的离心力，因而也就雾化得很细。

如果要使离开导流面62的金属粒子具有更高的加速度，可以在扩展的导流面62上方附加一个装有扁平感应器72的环73，使得在导流面62与环73的边缘之间形成一个环形缝隙74，金属粒子在通过环形缝隙74时，进一步加速。为了防止金属在这个环形缝隙里凝固，可以将环73加热，例如，用感应器72来加热。

与已经指出过的一样，上述装置相对于承受冲击的器壁的上下运动。或者，反过来，器壁75相对于上述装置上下运动，能使所制造的产品更加均匀。

同样，在这个装置的导流面的排料面上设置增高的部分和/或肋76，也能用来制造细丝。在有肋的部位积聚起一定量的液体金属。然后浸入充满液体的，必需时还能旋转的承接器77内，使液体金属流束以极快的速度冷却，就能制出相当长的细丝（见图1的左边）。

同样，上述装置也能用来镀覆金属带，这种金属带以螺旋形，或 者临时弯成管子形状，被环绕地拉着通过这个装置。

上述装置能在整个圆周上产生离心力。但，如果需要向某一个固定的方向甩金属，例如要制造细丝或者要用气体的射流进一步使它雾化时，可以把这个装置安装成倾斜一个角度，或者水平地安装。

根据图1中的装置的另一个实施例示于图2。图2中的这个装置是专门设计成用离心力向一侧甩的，例如，为了镀覆的目的，或者为了用气体的射流进一步雾化。此外，这个装置还显示，能够用安装在该装置旁边的炉子向该装置供料。图2中的装置的工作原理与图1中的相似，差别在于受到离心力作用的金属是通过开口或缝隙81，或者三条缝隙81、82和83（见图2A）甩出去的，并且，能把过量的金属收集在集料槽84里，通过回收管85再输送回炉子里。当通过缝隙排料时，可以用气体喷嘴86把已经分散得很细的金属进一步雾化和冷却，或者进一步输送到一个辗压装置中去。此外，还可以在顶部用盖子把这种装置封闭起来。

如图2所示，炉膛1的位置在离心装置的旁边，利用连通管原理，通过管道87与供料容器60连通。

通到炉膛1内的回收管85最好围有加热线圈88，以防止金属过早凝固。

因为和离心力相比重力可以忽略不计，所以这种装置也可以水平安装，或者斜一个角度安装。这种安装方式特别适用于按照图2的方式工作的、液体金属料通过导流面上的开口或缝隙排出去的装置。扩展形的导流面的与液体金属进口相对的那一面可以封闭起来。

总之，应该强调的是，上面所描述的具有代表性的实施例有一一共同的特征。即，最晚在液体金属从中心进入轴对称形的导流面时。 就被由感应方式产生的旋转运动的离心力形成了一个整体的液体金属坯料，液体金属坯料被离心力甩成空心的形状。然后，在离心力的作用下，沿导流面的内壁呈锥形地扩展成喇叭形。紧贴在该导流面上形成一层连续的液体金属膜，这层金属膜的厚度随直径的增加而减薄。在导流面进口处的流量，以及感应旋转磁场的倾率和强度都应与导流面的尺寸相适宜，使得在导流面出口边缘上的液体金属薄膜是如此之薄，以至于被撕裂，然后被完全雾化。

Claims (15)

1、一种加工液体金属的装置，包括起供应液体金属(66)的容器作用的容器(60)、离心装置和使液体金属在离心装置内旋转的电磁感应器，其特征在于离心装置有一个轴对称的以喇叭形或双曲线体形向上扩展延伸的导流面(62)，在导流面的外表面上布置了一个或几个感应器(70)，并且容器(60)通过一段轴向的连接部分与导流面(62)的内表面相连；

导流面(62)在有感应器的一侧设置有冷却系统；

还有一个用于测量和调节容器内液体金属面高度的测试器(65、67、68)。

2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在导流面（62）的喇叭开口的对面设有一个扁平的、轴对称的环形感应器（73），它与导流面（62）的外侧边缘形成一个环形的排料缝隙（74）。

3、按照权利要求1所述的装置，其特征在于炉膛（1）的位置在容器（60）的上方，并且在炉膛（1）和该容器的中间有一根沿导流面（62）轴线延伸的连接管道（1a）。

4、按照权利要求1所述的装置，其特征在于炉膛（1）的位置在喇叭形导流面（62）的旁边，并且用连通管（87）与容器（60）连通。

5、按照权利要求3至4中任一项所述的装置，其特征在于有加热装置（61）围绕在容器（60）的周围。

6、按照权利要求3所述的装置，其特征在于配置在导流面上的感应器（70）由若干个分段的感应器（70a、70b、70c、70d）组成。

7、按照权利要求6所述的装置，其特征在于，随着导流面（62）的扩展，分段的感应器（70a、70b、70c、70d）中所输入的电流的频率相应地越来越高。

8、按照权利要求1所述的装置，其特征在于导流面（62）布置在圆筒形承受冲击的器壁（75）的里面，并且两者轴线重合。

9、按照权利要求8所述的装置，其特征在于承受冲击的器壁（75）受到冷却装置的作用。

10、按照权利要求8所述的装置，其特征在于，在承受冲击的器壁（75）的外部布置有电磁感应器，该感应器产生一个感应旋转磁场，作用在甩到承受冲击的器壁（75）内壁上的金属粒子上。

11、按照权利要求8所述的装置，其特征在于承受冲击的容壁（75）能绕其本身的长轴和导流面（62）的对称轴旋转。

12、按照权利要求8所述的装置，其特征在于承受冲击的器壁（75）与帽罩和集料斗一起，形成一个包围在离心装置和供料炉壁膛（1）周围的真空密闭腔。

13、按照权利要求1所述的装置，其特征在于喇叭形的导流面（62）在外边缘附近有排料缝隙（81、82、83）。

14、按照权利要求4所述的装置，其特征在于，在导流面（62）上部外边缘上有一个集料槽（84），并且集料槽通过加热的回收管（85）与炉膛（1）连通。

15、按照权利要求13所述的装置，其特征为，在导流面（62）的最外部边缘上有朝着从导流面甩出来的金属粒子的压缩气体排出喷嘴（86）。

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