本实用新型专利技术涉及处理熔融金属的旋转装置及旋转装置的转子。旋转装置包括中空轴及在中空轴一端的转子，转子包括：顶部和基部，由多个分隔件间隔开并连接；中心室，限定在顶部与基部之间，分隔件从中心室的外周径向延伸；通道，限定在每对相邻的分隔件之间，每个通道具有位于中心室的径向外侧的入口和在转子的外周表面中的出口；流动路径，被限定成穿过中空轴进入中心室，穿过通道的入口并从出口离开。穿过通道的入口并从出口离开。穿过通道的入口并从出口离开。
【技术实现步骤摘要】
用于处理熔融金属的旋转装置及旋转装置的转子
[0001]本申请涉及一种用于处理熔融金属的旋转装置。具体地，本申请涉及一种用于从熔融金属中去除不需要的杂质(诸如溶解气体和固体夹杂物)的旋转装置。
技术介绍
[0002]对于铸造应用(特别是非铁金属(有色金属，诸如铝或铝合金)的铸造)，熔融金属必须在铸造之前进行处理
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通常通过以下过程中的一个或多个进行处理：
[0003]i)脱气
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熔融金属中的溶解气体的存在可能将缺陷引入固化产物中，并且可能不利地影响其机械性能。例如，氢在液态铝中具有高溶解度，其会随着熔体温度而增加，但是其在固态铝中的溶解度非常低。因此，随着铝冷却，氢气会被排出，这会在固化铸件中产生气孔。固化速率影响气泡的量和尺寸。在某些应用中，针孔孔隙率可能严重影响金属铸件的机械强度和气密性。气体还可能扩散到空隙和间断物质(例如氧化物夹杂物)，这可能导致在生产由铝或铝合金制成的板材、片材和条形材料期间形成气泡。
[0004]ii)晶粒细化
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铸件的机械性能可以通过控制固化金属的晶粒尺寸来改善。铸造金属的晶粒尺寸取决于当液态金属开始固化时存在于液态金属中的核的数量以及冷却速率。较快的冷却速率通常会促成较小的晶粒尺寸，并且向熔体添加特定元素可以为晶粒生长提供额外的核。
[0005]iii)改性
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金属合金的微结构和性能可以通过添加少量的特定“改性”元素(诸如钠或锶)来改善。改性增加了抗热撕裂性，并且改善了合金进料特性，从而降低了收缩孔隙率。
[0006]iv)清洁和除碱
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显著的碱元素浓度可能对合金性能具有不利影响，因此需要去除或减少这些碱元素。例如，在铸造合金中钙的存在可能会干扰其他处理过程(诸如改性)，而过量浓度的钠可能对锻造铝合金的延展性能具有有害影响。在固化金属中夹带有非金属夹杂物(诸如氧化物、碳化物和硼化物)也可能不利地影响金属的物理和机械性能，因此这些也需要被去除。
[0007]上述处理过程可以通过各种方法和设备单独地或同时地进行。
[0008]通常使用旋转脱气单元(“RDU”)进行熔融金属的脱气，所述旋转脱气单元用干燥惰性气体(诸如，氯、氩、氮或其混合物)的细小气泡冲洗熔融金属。RDU通常包括附接有转子的中空轴。在使用中，轴和转子旋转，并且气体沿着轴向下传递并且经由转子分散到熔融金属中。通过转子引入气体会产生大量非常细小的气泡，这些气泡分散到熔体的底部。当这些气泡上升通过熔体时，氢扩散到它们中并且当所述气泡到达表面时被喷射到大气中。上升的气泡还会收集固体夹杂物并将它们携带到熔体的顶部，在那里可以将它们撇掉。除了引入气体来除氢(和氧化物夹杂物)之外，还可以使用旋转脱气单元来通过轴将金属处理剂与惰性气体一起注入熔体中，或者通过与轴相邻的管注入熔体中。
[0009]用于旋转脱气单元中的旋转装置的示例是在WO2004/057045中描述并在图1中示出的“XSR转子”(现有技术转子1)。旋转装置2包括中空轴4，中空轴4具有穿过其中的接孔
4a，接孔4a的一端连接到转子6。转子6通常是盘形的，并且包括与环形基部10间隔开的环形上顶部8。开放腔室12居中设置在基部10中，并且向上延伸至顶部8。顶部8和基部10通过从腔室12的外周向外延伸到转子6的外周的四个分隔件14连接。隔室16被限定在每对相邻的分隔件14、顶部8和基部10之间。顶部8的外周边缘8a设置有多个部分圆形的切口18(在该实施例中，为八个切口)。每个切口18用作其相应的隔室16的第二出口。
[0010]传统上，已经通过将固体石墨块加工成所需形状来制造用于处理熔融金属(诸如铝)的转子。然而，机械加工可能是困难且昂贵的过程，并且不能很好地适合于产生复杂的形状(特别是在转子的内表面上)，这是由于钻孔工具需要视线访问。机械加工还限制了可以制造转子的材料的选择，这是由于钻孔工具可能无法钻穿更耐用或更具磨蚀性的陶瓷材料。此外，机械加工的缺陷可能不利地影响制造材料的强度，因此影响转子的寿命。
[0011]本申请的专利技术人已经发现，通过使用等压(isostatic，均衡压制)压制以围绕牺牲芯部压制制造材料，然后随后移除芯部，可以生产更复杂的转子设计(特别是在转子的内部)，因为不需要视线访问。此外，这种新的制造方法使得能够将更加耐用的材料用于转子，诸如氧化铝、碳结合氧化铝、或者其他难熔的金属氧化物、碳化物或氮化物，这些材料都难以通过机械加工成形。通过围绕牺牲芯部等压压制转子，转子的表面光洁度也可以大大改善，从而具有非常平滑的表面以及高斯与非高斯表面曲率之间的无缝接合。
[0012]因此，本申请旨在提供全新和改进的转子设计，这些转子设计先前不可能通过常规的方法(诸如机械加工)被制造，并且这些转子设计可以由更耐用的材料制成。
技术实现思路
[0013]根据本申请的第一方面，提供了一种用于处理熔融金属的旋转装置，该装置包括中空轴以及在中空轴的一端处的转子。转子包括：顶部和基部，该顶部和基部由多个分隔件间隔开并且连接；中心室，该中心室限定在顶部与基部之间，分隔件从中心室的外周径向延伸；通道，该通道限定在每对相邻的分隔件之间，每个通道具有位于中心室的径向外侧的入口和在转子的外周表面中的出口；以及流动路径，该流动路径被限定成穿过中空轴进入中心室，穿过通道的入口并且从出口离开。基部包括流体地连接到中心室的多个孔，以及被限定在每对相邻的孔之间的径向叶片。
[0014]应当理解，该装置具有沿着中空轴的长度延伸的纵向轴线，并且本文所用的术语“径向”和“径向地”意指，在垂直于纵向轴线的方向上在转子的中心与转子的外周之间延伸。转子的横截面可以是大致圆形的，并且具有在转子的中心与转子的外周之间延伸的半径。通常，转子的顶部和基部位于平行的平面中，所述平行的平面垂直于纵向轴线。
[0015]转子可以与中空轴一体地形成。可选地，转子可以是附接到(例如，旋拧到、通过锁定机构或粘合剂推入配合或固定到)中空轴的分立部件。
[0016]在使用中，径向叶片有助于切碎通过中空轴注入的气体的气泡，以产生更小和更多数量的气泡。减小气泡的尺寸和增加气泡的数量会改善气泡在整个熔体中的分散，从而在给定转速下显著增加脱气和清洁效率，因此减少处理时间，或者以较低的转速保持相同的脱气和清洁效率，从而延长轴和转子的寿命。此外，较小的气泡可以具有通过熔体的较低的上升速度，并且因此在熔体内具有较长的停留时间以使氢气扩散到气泡中。
[0017]多个孔可以位于基部的中心。基部可以是环形的。多个孔可以位于中空轴和/或中
心室的轴向上。在一些实施例中，转子的基部包括至少三个孔和至少三个径向叶片。在一些实施例中，转子的基部包括三个、四个、五个或六个孔和径向叶片。在一些实施例中，径向叶片等距地间隔开，从而形成涡轮状布置。
[0018]在一些实施例中，径向叶片位于基部的平面中，即不从基部的平面向外突出。在可选实施例中，径向叶片是从基部的平面向外突出本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于处理熔融金属的旋转装置，所述装置包括中空轴以及在所述中空轴的一端处的转子，其特征在于，所述转子包括：顶部和基部，所述顶部和所述基部由多个分隔件间隔开并且连接；中心室，所述中心室限定在所述顶部与所述基部之间；通道，所述通道限定在每对相邻的分隔件之间，每个通道具有位于所述中心室的径向外侧的入口和在所述转子的外周表面中的出口；以及流动路径，所述流动路径被限定成穿过所述中空轴进入所述中心室，穿过所述通道的入口并且从出口离开。2.根据权利要求1所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，所述分隔件从所述中心室的周边径向延伸，并且所述基部包括以流体的方式连接到所述中心室的多个孔以及被限定在每对相邻的孔之间的径向叶片。3.根据权利要求2所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，所述基部包括至少三个孔和至少三个径向叶片。4.根据权利要求2所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，所述径向叶片从所述基部的平面向外突出。5.根据权利要求2
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4中任一项所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，所述径向叶片相对于垂直于旋转轴线的平面倾斜地成角度，并且其中，所述径向叶片被配置成减慢通过所述基部进入所述中心室的流体。6.根据权利要求2
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4中任一项所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，所述转子包括至少四个分隔件和限定在其间的至少四个通道，或者其中，所述转子包括至少六个分隔件和限定在其间的至少六个通道。7.根据权利要求2
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4中任一项所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，每个通道包括在所述转子的顶部中的第二出口。8.根据权利要求7所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，每个第二出口是从所述顶部的外周向内延伸的切口。9.根据权利要求8所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，所述切口的横截面为部分圆形或半圆形。10.根据权利要求7所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，所述顶部的内表面包括在所述中心室与至少一个第二出口之间延伸的凹槽。11.根据权利要求2
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4中任一项所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，所述顶部的内表面包括导流构件，所述导流构件用于将所述顶部中的气体气泡向下引导到所述中心室并且朝向所述转子的基部引导。12.根据权利要求2
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4中任一项所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，所述转子由等压压制的耐火材料制成。13.根据权利要求1所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，所述基部包括中心孔和从所述基部向外突出的多个径向导叶，所述径向导叶被围绕所述中心孔的外周布置，并且其中，所述径向导叶朝向所述基部的中心延伸并且至少部分地在所述中心孔上方延伸。
14.根据权利要求13所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，所述转子包括至少四个分隔件和限定在其间的至少四个通道，或者其中，所述转子包括至少六个分隔件和限定在其间的至少六个通道。15.根据权利要求13所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，每个通道包括在所述转子的顶部中的第二出口。16.根据权利要求15所述的用于处理熔融金属的旋转装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：纳根德拉，
申请(专利权)人：福塞科国际有限公司，
类型：新型
国别省市：
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