CN1480277A - 主动式虹吸管 - Google Patents
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Abstract
主动式虹吸管是一种用于镁和镁合金熔炼和铸造技术的设备，尤其属于镁金属液输送的虹吸管装置。本发明提供一种镁和镁合金熔炼和生产过程中镁熔液在炉子与炉子间、炉子与生产制品设备间的输送转移的主动式虹吸管设备，其特征在于虹吸管一端配备气压泵和能够调节的阀门，从而具备自主启动、暂停和终止输送及调节金属液输送速率的功能。主动式虹吸管适用于镁熔液转炉、铸造、铸锭、牺牲阳极生产、连铸、废镁回收等镁的工业化生产。制造主动式虹吸管的材料要使用无镍耐热钢，要求耐热温度在摄氏温度1000度以上不起皮，防止镁液造成二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于镁和镁合金熔炼和铸造技术的设备，尤其属于镁金属液输送的虹吸管装置。
技术背景
与金属液有关的工业生产过程中，一般都需要把熔化好的金属液输送到下道生产工序的装置。镁液的输送和转移包括在不同炉子间、炉子到模具和生产设备间进行，镁液高度活泼，镁和氧、水、有机物等的化学亲合力很强，极易氧化、燃烧甚至爆炸，所以镁液输送是安全技术关键之一。同时镁液输送不当造成的氧化和氧化皮卷入产品，降低镁产品的质量，甚至使产品报废。因此对镁液输送和转移的要求是平稳、安全、防氧化，并要求输送的速度、金属液量、连续性和间歇性都能及时控制。
目前镁液的转移和输送采用的方法有人工用浇包舀取、从炉子中吊出坩埚再倾倒、炉子翻转倾倒、坩埚底部打洞引流、虹吸等多种方式。镁的熔炼现场处于高温、被有害气体包围，使得劳动条件非常差。在此环境下人工用浇包转移少量的镁液尚可，但生产通常要求短时间内完成数以吨计的镁液转移，劳动强度太大，实难靠人工完成；而且由于镁液能粘包，粘包镁液很快氧化、燃烧，需要熔融熔剂洗包，每浇一次都需要洗包，以防止氧化皮卷入产品，同时熔剂会带来许多问题，尤其是熔剂的挥发造成厂房、设备的腐蚀损坏，因此用浇包转移金属液使生产复杂化。
从炉子中吊出坩埚再倾倒的转移和输送方式，会造成金属液的温度无法在整个浇注过程严格控制，从而影响产品质量。而且坩埚从炉子中吊出因温度变化剧烈及坩埚外壁和大气接触氧化，引起氧化皮脱落，使坩埚寿命大大缩短。坩埚使用次数减少必然增加生产成本。
炉子整体翻转倾倒式实现金属液转移时，由于炉子通常都很高，翻转时液体在很大的落差下倾倒，操作危险性大，存在安全性问题；同时，镁液在落差很大的情况下翻腾，氧化反应十分剧烈，此方式一般要求过程不能很长，所以此方式主要用于铸锭，不适用于要求流量不大的铸造生产。
泵(机械泵、电磁泵)转移和输送金属液时，由于泵的工作条件差，造成泵寿命短，机械故障多，容易卡死，使生产中断，因此可靠性差，同时启动都非常麻烦，必须把金属液先充满管道后，泵才能启动，但目前还没有非常方便地把金属液充满管道的方法。
坩埚底部打洞引流实现金属液转移也存在问题。坩埚底部打洞焊管道后，破坏了坩埚的完整性，引发安全隐患，由于管道的限制，坩埚难于从炉子中取出，也无法执行安全技术规范要求。因此一般不采用坩埚底部打洞引流取液方式。
虹吸管转移和输送金属液，虹吸管最常见形式是一条弯曲的管子，一端管口插入金属液体池中，启动时，须将管内充满液体。虹吸一开始，高液面中液体即通过弯管在另一端管口流出，直至两液面达到同一高度为止，这个过程虹吸管是被动的。用虹吸管转移和输送镁液的最大优点是密封，能防止镁液在输送时被氧化，现在主要用于压铸生产时双联炉间镁合金液的转移。
以上分析可以发现，现有输送和转移镁液的方法都存在着或多或少的问题，不能满足生产需要。劳动强度大、生产环境恶劣、安全事故频繁的现象部分原因与输送和转移镁液的方法有关，因此改善镁工业生产中镁液输送和转移的技术及设备十分有意义。
发明内容
本发明目的是实现镁和镁合金液的主动式虹吸管输送，启动和停止是主动可控、流量可调，可间歇、可连续，设备和操作简单、安全、可靠。适用于镁合金铸造、镁和镁合金铸锭、镁牺牲阳极的生产、镁合金连铸、镁的废品回收等生产领域，改善生产现状。
本发明是在虹吸管的吸液端联接气压泵作成主动式虹吸管，构造设计如图2所示，主动式虹吸管由气压泵(1)、阀门(2)、阀门调节杆(3)、进气管(4)及虹吸管(5)、三通阀(6)组成。三通阀(6)中进气端(7)连接压缩气源，出气端连接气压泵进气管(4)，放气端直接通大气。工作时阀门打开，主动式虹吸管泵体浸于金属液中，金属液自动进入气压泵体，当虹吸管启动时，通过阀门调节杆(3)关闭阀门(2)，三通阀(6)接通压缩气源，压缩气体由进气管(4)进入泵体，气压作用于金属液面，金属液向虹吸管(5)充填，当充满虹吸管(5)后，停止充气，通过阀门调节杆(3)打开阀门(2)，三通阀(6)接通放气口，由三通阀(6)的排气口缓慢放掉气压泵中的气体，在液体静压力的作用下，虹吸管(5)开始输送金属液。需要暂时中断金属液的输送，可关闭阀门(2)，直到再次打开阀门(2)。如果需要完全停止金属液的输送或取出主动式虹吸管，可先关闭阀门(2)并充气使气压泵(1)和虹吸管(5)中的金属液排除干净，此时取出主动式虹吸管。进入气压泵的气体是经减压后的保护气体，如添加了二氧化硫、六氟化硫的干燥空气、干燥二氧化碳、干燥氮气等，气体的工作压力与金属液的静压力相当。为了改变流量，需要调节阀门调节杆(3)的机构，可用人工，也可用各种自动控制装置，如阀门数字控制器等。
如果只要求主动启动，并不要求自主暂停和自主终止及调节金属液的输送速率，则可采用更简单的主动式虹吸管的构造。如图1的结构，主动式虹吸管由气压泵(1)、阀门(2)、进气管(4)、三通阀(6)及虹吸管(5)组成。工作时主动式虹吸管的泵体浸于金属液中，金属液在静压力作用下自动进入泵体。启动时，通过三通阀(6)压缩气体由进气管(4)进入泵体，气体压力作用于液面，阀门(2)关闭，并使金属液充满虹吸管(5)。当通过三通阀(6)的排气口缓慢放掉气压泵体中的气体，在液体静压力的作用下，虹吸管开始输送金属液。当虹吸管两头的金属液液面齐平或金属液被完全排干，主动式虹吸管停止工作。图1主动式虹吸管适用于熔化炉的金属液转移到保温炉的情况。
气压泵(1)泵体的容积一般等于虹吸管中液体的容积。阀门调节杆(3)可对阀门(2)的开启、闭合和调节开口的大小进行控制，可以手动也可自动，虹吸管的直径和长度等可根据不同的生产要求变化。
制造主动式虹吸管的材料要使用无镍耐热钢，要求耐热温度在摄氏温度1000度以上不起皮，防止造成镁液二次污染。
结合附图说明如下：
图1主动式虹吸管结构示意图。
图2可调速率的主动式虹吸管结构示意图。
具体实施方式
实施例一
熔化炉坩埚中的金属液转移到保温炉坩埚中，采用图1形式的主动式虹吸管，同时熔化炉与保温炉采用阶梯安装。
本实施例未述部分与现有技术相同。
实施例二
镁合金板带材双辊连铸，采用图2可调速率的主动式虹吸管。阀门调节杆(3)的上端接阀门数字驱动器，双辊连铸机前箱金属液面传感器发出的信号传到阀门数字驱动器，由阀门数字驱动器调节阀门(2)的开启大小，同时保温静置炉与双辊连铸机采用阶梯安装。
本实施例未述部分与现有技术相同。
实施例三
镁和镁合金铸锭、废料回收等镁液的输送都采用图1主动式虹吸管，设备间采用阶梯式安装。
本实施例未述部分与实施例一相同。
本发明产品经过实验和实际使用，各项性能良好，安全可靠、寿命长、制造方法简单、价格低廉。
Claims (3)
1、一种镁和镁合金熔炼中金属液转移用的主动式虹吸管，主要由气压泵(1)和虹吸管(5)两部分组成，其特征在于虹吸管输入端带有气压泵，具备自主启动功能。
2、根据权利要求1所述的主动式虹吸管，其特征在于气压泵(1)液体输入口阀门(2)做成可以调节的，就具备自主启动、暂停和终止输送及调节金属液输送速率的功能。
3、根据权利要求1所述的主动式虹吸管，其特征在于制造主动式虹吸管的材料要使用无镍耐热钢，要求耐热温度在摄氏温度1000度以上不起皮。
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