專利名稱：旋轉磁場凈化金屬液裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種，新的凈化金屬液的裝置，其特點是結構簡單，除雜效率大大提高，能連續(xù)操作，易于在工業(yè)上實現(xiàn)等。它適合于各種金屬液特別是鋁、鎂、鋼及其合金(包括金屬基復合材料回收物)的凈化。
已有的旋轉磁場凈化金屬液的裝置是使用一個極大的旋轉磁場裝置，以熔池的整個金屬液作為轉子。操作時，金屬液在旋轉磁場的作用下產(chǎn)生旋轉運動，由于非金屬夾雜物與金屬液存在密度差異，則比重比金屬液小的夾雜物向熔池的中心遷移，相互碰撞加劇長大而上浮來除去；密度比金屬液大的夾雜物則向熔池壁遷移，最終附著在壁上而與金屬液分離。該方法的不足之處是1.對那些密度與金屬液差別不大的夾雜物效果不大；2.對高溫金屬液，旋轉速度不能太快，否則熔池壁耐火材料受金屬液沖刷，消耗量大，甚至引入耐材夾雜；3.不能連續(xù)操作；4.投資，運行費用高；5.對液態(tài)夾雜無能為力。因而，該種方法在實際中應用并不廣泛。
本發(fā)明的目的是提供一種新的結構，利用另一種原理，既能除去比重與金屬液有很大差異的夾雜物，又能除去那些密度與金屬液接近的夾雜物，還能去除液態(tài)夾雜。并且，對于那些粒徑細小、用其它方法難以除去的夾雜物(＜40μm)，本方案也能獲得高的去除效率。同時，該方案能實現(xiàn)連續(xù)操作，設備體積大大減小。與泡沫陶瓷過濾器相比，它的優(yōu)點是能在獲得高的夾雜物去除效率的同時，不減小金屬液的壓頭損失，又能去除泡沫陶瓷過濾器無法除去的液態(tài)夾雜物。
本發(fā)明是以如下方式實現(xiàn)的使用一個圓柱形陶瓷塊或者用耐火材料塊，在該物塊中呈輻射狀開有許多管道，管道的形狀可采用圓形、矩形、三角形、梯形這幾種形狀中的任一種，或者這些形狀的變形。管道在圓柱體截面上呈同心園排布。在圓柱體物塊的徑向上，管道之間的間隙可盡量小，但不能連通；在圓周上，管道之間的距離則應盡量與旋轉磁場的極矩接近，或等于極矩的整數(shù)分之一，但不小于極矩值的十分之一。圓柱體物塊的直徑可根據(jù)實際情況采用50-1000mm，相應的旋轉磁場定子套于該物塊上。金屬液流通管道的橫截面積約為圓柱體物塊的五分之一到二十分之一。操作時，圓柱體物塊與兩個熔池相通，分別為進液熔池和出液熔池。兩熔池的金屬液深度應保證至少充滿圓柱體物塊中最大圓周上的兩根相鄰管道。本發(fā)明的原理是這樣的當圓柱體物塊的管道中充滿金屬液(在同一個園周上至少有兩根管中充滿金屬液)時，旋轉磁場將在管道中的金屬液中感生出電流，該電流在磁場的作用下，將使電流的載體——金屬液受到力的作用，該力在圓周上呈切向指向，均勻分布于金屬液中，稱為電磁體積力。金屬液在該力的作用下被壓向管壁，金屬液中的非金屬夾雜物由于不導電，因而不受電磁力的作用，但它將受到周圍金屬液的擠壓，而向逆于電磁力的方向而遷移，最終附著在管壁上而除去。金屬液從圓柱體物塊的一端流向另一端(即從一個熔池經(jīng)圓柱體物塊流向另一個熔池)，則凈化將連續(xù)進行。當管道中的夾雜物數(shù)量聚集到一定程度時(金屬液流速減少70％以上)，更換圓柱體物塊，則凈化就能重新進行。
以下將結合附圖對發(fā)明作進一步的詳細描述


圖1為本發(fā)明的具體結構的橫截面圖。
圖2為本發(fā)明裝置的具體結構的縱截面圖。
圖3為采用的各種管的形狀圖。
參照
圖1、圖2，連在進液槽[6]和出液槽[7]之間的圓柱體物塊[1]的橫截面上開有多個呈同心圓分布的小管道[2]中充滿金屬液，并在兩個熔池[6]、[7]中靠金屬液的導電性組成導電回路，圓柱體物塊[1]的外圍套上旋轉磁場發(fā)生器[4]，該發(fā)生器[4]中的線圈[5]將產(chǎn)生旋轉的磁場，在該旋轉磁場作用下，管道[2]中的金屬液回路中將感生出電流，該電流在旋轉磁場作用下，使金屬液受到力的作用，該力在管道[2]的任一個同心圓上呈切向在金屬液中均勻分布(管道[2]管徑比較小的情況)，在該力的作用下，管道[2]中的金屬液被壓向管壁，而金屬液中的非金屬夾雜物不導電，它將受到周圍金屬液的擠壓，而遷移至管道[2]的另一側，方向與金屬液受到的電磁力相反。顯然，在同一圓周上，管道[2]中非金屬夾雜物的偏聚方向也呈切線方向，與旋轉磁場的旋向正好相反。在徑向上，越靠近圓柱體物塊[1]的中心的同心圓周上的管道的截面積以10-20％的比例遞減，因為在該方向上，電磁力的大小也是遞減的。圓柱體物塊[1]可由ZrO2陶瓷或其它耐熱陶瓷制成，也可以是由耐火材料自身構成。管道[2]可以是在圓柱體物塊[1]上直接開孔，也可以是由另外的陶瓷管插入到圓柱體物塊[1]上而構成，這樣做的目的是便于凈化器的更換，在后一種情形下，更換凈化器時只需將管道[2]從圓柱體物塊[1]中抽出，而不必象前一種情形下將整個圓柱體物塊更換。參照圖3，管道[2]的形狀可以為圓形，也可以為圖3中的三角形、梯形、矩形，還包括這四種管形的各種變形和組合使用。值得注意的是，在采用圖3中的形狀時，必須保持有一個側壁與電磁力方向垂直，也就是與旋轉磁場的旋向垂直，該側壁一般是邊長較長的的那一側。參照
圖1，為了改善磁場在圓柱體物塊[1]中的分布和強度，在圓柱體物塊[1]的軸心可設有一導磁性能較好的鐵磁性圓柱體[8]，其直徑可為圓柱體物塊[1]的五分之一到三分之一，并且，鐵磁性圓柱體[8]是埋沒于圓柱體物塊[1]中，不得裸露于出液槽[7]和進液槽[6]以及管道[2]中。鐵磁性圓柱體[8]也可由鑄鋼或硅鋼片來充當。為了保護旋轉磁場發(fā)生器[4]，在圓柱體物塊[1]和旋轉磁場發(fā)生器[4]之間襯有一定厚度的絕熱材料，而旋轉磁場發(fā)生器[4]的內(nèi)側視實際的需要還可設有冷卻裝置。為了增加電磁力滲透深度，供給旋轉磁場發(fā)生器[4]的電源還可接上變頻器，以提供頻率小于50Hz的低頻電流。
操作時，先將圓柱體物塊[1]用加熱裝置預熱到一定溫度(不致使金屬液流過圓柱體物塊[1]時發(fā)生堵塞)，再給旋轉磁場發(fā)生器[4]通上頻率適中的三相電流，然后再往進液槽[6]中注入待凈化的金屬液，則當出液槽[7]中的金屬液深度達到外圓周上的最底部的任兩根管道中充滿金屬液時，則凈化就已開始，為了保持金屬液回路的形成，出液槽[7]中的金屬液深度最好等于或高于圓柱體物塊[1]的直徑。
權利要求1.一個由進液槽[6]、出液槽[7]，不導電圓柱體物塊[1]及位于其中的金屬液流通管道[2]，旋轉磁場發(fā)生器[4]以及耐火材料內(nèi)襯[3]組成的金屬液凈化裝置，其特征是凈化在位于圓柱體物塊中的呈圓周分布的管道[2]中進行，用于凈化的電磁力由套于圓柱體物塊[1]上的旋轉磁場發(fā)生器[4]和線圈[5]產(chǎn)生的磁場與在管道[2]中的金屬液形成的回路中感生出的電流相互作用來提供。
2.根據(jù)權利要求1規(guī)定的裝置，其特征是既能去除那些比重與金屬液接近的夾雜物，也可以除去比重相差比較大的夾雜物，還能去除液態(tài)夾雜物。
3.根據(jù)權利要求1規(guī)定的裝置，其特征是圓柱體物塊[1]上的金屬液流通管道[2]在圓周上，管道[2]之間的距離與旋轉磁場發(fā)生器的極矩接近或成整數(shù)分之一；在徑向上，管道[2]各層相互之間的距離可以盡量小，但不能相互連通。
4.根據(jù)權利要求2規(guī)定的凈化裝置，金屬液流通管道截面可以是圓形、三角形、梯形、矩形中的一種或幾種形狀組合，也可以采用這四種形狀的變形，在后三種情況中，必須保持各形狀管的邊長較長的那一側作為電磁力的受力面。
5.根據(jù)權利要求3規(guī)定的凈化裝置，圓柱體物塊[1]可以由陶瓷類物質(zhì)構成，也可以是耐火材料構成。
6.根據(jù)權利要求4規(guī)定的凈化裝置，金屬液流通管道[2]可以是圓柱體物塊[1]上開孔形成，也可以是由單獨的陶瓷管或耐火材料管插入圓柱體物塊[1]中的管道中構成。
7.根據(jù)權利要求5規(guī)定的凈化裝置，為了改善圓柱體物塊[1]中的磁場的分布和強度，在圓柱體物塊[1]的中心可設有一鐵磁性圓柱體[8]，該鐵磁性圓柱體不能裸露于圓柱體物塊[1]的內(nèi)外表面。鐵磁性圓柱體物塊[8]的截面積可以是圓柱體物塊[1]的五分之一到三分之一。
8.根據(jù)權利要求1規(guī)定的凈化裝置，凈化的金屬液可以為各種金屬液(包括合金液)-非金屬夾雜物體系，也包括金屬基復合材料回收廢料的重熔液體系。
9.根據(jù)權利要求1規(guī)定的凈化裝置，旋轉磁場發(fā)生器[4]與圓柱體物塊[1]之間既可用絕熱材料絕熱，又可視實際需要在靠近旋轉磁場發(fā)生器[4]內(nèi)壁設置冷卻裝置。
10.根據(jù)權利要求1規(guī)定的凈化裝置，旋轉磁場發(fā)生器[4]實用的電源可以是頻率等于50Hz或低于50Hz的三相電源。
專利摘要本實用新型由旋轉磁場發(fā)生器(4)、不導電圓柱體物塊(1)以及其中呈同心圓排布的金屬液流通管道(2)、進液槽(6)和出液槽(7)組成。該裝置具有凈化效率高、能連續(xù)操作、能有效除去那些比重與金屬液接近的非金屬夾雜物。金屬液流通管道(2)截面形狀可以為圓形、三角形、梯形和矩形中的一種。在圓柱體物塊(1)的徑向上,每層管道(2)之間的距離可以盡量小;在圓周上,管道(2)相互之間的距離盡量與旋轉磁場發(fā)生器的極矩接近或與其呈整數(shù)分之一。當金屬液流通管道(2)中的夾雜物聚集到一定程度,更換金屬液流通管道(2)或圓柱體物塊(1),則凈化又可連續(xù)進行。
文檔編號C22B9/00GK2371194SQ99226560
公開日2000年3月29日 申請日期1999年5月7日 優(yōu)先權日1999年5月7日
發(fā)明者任忠鳴, 鐘云波 申請人:上海大學