必威·「BetWay」官方网站一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉pdf一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，包括控制机构、支撑架体和立式双层壳体，立式双层壳体的顶部中心处开设有一个检修口，该检修口处设置有用于对立式双层壳体内的合金物料进行搅拌的内部多环搅拌组件，且检修口的顶端封堵有挡热阀，内部多环搅拌组件由驱动电机和多环搅拌器组成，驱动电机设置在挡热阀上，并与控制机构连接，多环搅拌器设置在内壳体的内部，该多环搅拌器包括至少两个上下平行设置的水平环组和一根搅拌轴。本实用新型通过对现有熔炼炉结构和熔炼工艺的改进，在相对较低的加热温度和气氛保护条件下，实现对镁合金节能、高效、

　　(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 212482088 U (45)授权公告日 2021.02.05 (21)申请号 5.6 F27D 27/00 (2010.01) C22C 1/02 (2006.01) (22)申请日 2020.07.23 (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (73)专利权人 西格马（河南）高温科技集团有限 公司 地址 471000 河南省洛阳市洛阳国家高新 区洛龙科技园区张衡街 (72)发明人 周森安李县辉安俊超郑传涛 (74)专利代理机构 洛阳公信知识产权事务所 (普通合伙) 41120 代理人 时亚娟 (51)Int.Cl. F27B 14/04 (2006.01) F27B 14/08 (2006.01) F27B 14/14 (2006.01) F27B 14/20 (2006.01) 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (54)实用新型名称 一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉 (57)摘要 一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，包括控 制机构、支撑架体和立式双层壳体，立式双层壳 体的顶部中心处开设有一个检修口，该检修口处 设置有用于对立式双层壳体内的合金物料进行 搅拌的内部多环搅拌组件，且检修口的顶端封堵 有挡热阀，内部多环搅拌组件由驱动电机和多环 搅拌器组成，驱动电机设置在挡热阀上，并与控 制机构连接，多环搅拌器设置在内壳体的内部， 该多环搅拌器包括至少两个上下平行设置的水 平环组和一根搅拌轴。本实用新型通过对现有熔 炼炉结构和熔炼工艺的改进必威·「BetWay」官方网站，在相对较低的加热 温度和气氛保护条件下，实现对镁合金节能、高 U 效、连续、高自动化程度和安全可靠性的熔炼生 8 产，以制备出性能较好，纯度较高的镁合金。 8 0 2 8 4 2 1 2 N C CN 212482088 U 权利要求书 1/2页 1.一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，包括控制机构、支撑架体（1）和固定在支撑架体 （1）上方的立式双层壳体，所述的立式双层壳体包括内壳体（2）和外壳体（3），在内壳体（2） 的外侧壁上绕设有用于进行辅助加热的电阻丝（4），内壳体（2）的内部竖直设置有主加热组 件，在内壳体（2）和外壳体（3）之间还填充有保温材料（5），所述的主加热组件和电阻丝（4） 均与控制机构连接，其特征在于：所述立式双层壳体的顶部中心处开设有一个检修口（6）， 该检修口（6）处设置有用于对立式双层壳体内的合金物料进行搅拌的内部多环搅拌组件， 且检修口（6）的顶端封堵有挡热阀（7），所述的内部多环搅拌组件由驱动电机（21）和多环搅 拌器组成，驱动电机（21）设置在挡热阀（7）上，并与控制机构连接，多环搅拌器设置在内壳 体（2）的内部，该多环搅拌器包括至少两个上下平行设置的水平环组和一根搅拌轴（22），所 述立式双层壳体中位于最上方的水平环组所处的水平面高于主加热组件顶端所处的水平 面，每个水平环组均包括多个同心圆环（23），且所述的同心圆环（23）均避开内壳体（2）内的 主加热组件设置，在上下相对应的同心圆环（23）之间还连接有竖直固定杆（24），所述搅拌 轴（22）的上端延伸出立式双层壳体与驱动电机（21）的输出轴连接，搅拌轴（22）的下端连接 在位于最上方的一个水平环组上，该位于最上方的水平环组上呈辐射状设置有多个水平固 定杆（25），且多个水平固定杆（25）均焊接在搅拌轴（22）上； 在立式双层壳体的顶部还设置有进液口（8）、线）和出液口，其中，进液口（8）与工艺上游晶体镁线）处还设置有用于控制其通断的线），线）与外 设的抽线）连接，惰性气体入口（11）与外设的惰性气体气源（14）连接，出液口处 设置有出液管（15），该出液管（15）的一端置于立式双层壳体内部液态合金液面的下方，出 液管（15）的另一端与工艺下游的镁合金成型模具对接，且所述出液管（15）上还设置有电控 阀（16）和计量泵（17），所述的线）均与控制机构连接。 2.根据权利要求1所述的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，其特征在于：所述立式双 层壳体的顶部还开设有出气口（27），且该出气口（27）上设置有与控制机构连接的电控阀 （16）。 3.根据权利要求1所述的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，其特征在于：所述的进液 口（8）和出液口分别设置在检修口（6）的左右两侧。 4.根据权利要求1所述的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，其特征在于：所述的出液 口设置在内壳体（2）内部的一侧。 5.根据权利要求1所述的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，其特征在于：所述的多个 水平固定杆（25）为一体结构，且多个水平固定杆（25）沿其所在圆圈的周向均匀设置。 6.根据权利要求1所述的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，其特征在于：所述的主加 热组件包括竖直设置在内壳体（2）内部的多个炉内加热管（18），该炉内加热管（18）的下端 延伸出内壳体（2）至外壳体（3）的内底面，并呈开口结构，在每个炉内加热管（18）的内部均 配设有一个呈倒U型的加热元件（19），且每个炉内加热管（18）的下方还设置有一个支撑盖 （20），所述的支撑盖（20）上设置有用于固定加热元件（19）的夹紧装置。 7.根据权利要求6所述的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，其特征在于：所述的炉内 加热管（18）竖直焊接在内壳体（2）的下底面上，且多个炉内加热管（18）在内壳体（2）的内部 2 2 CN 212482088 U 权利要求书 2/2页 均匀设置。 3 3 CN 212482088 U 说明书 1/5页 一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉 技术领域 [0001] 本实用新型涉及工业镁合金熔炼设备技术领域，具体的说是一种气氛保护型高纯 镁合金熔炼炉。 背景技术 [0002] 镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于 铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。镁合金质量 轻，其密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金 和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良 好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、 便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。 [0003] 普通镁合金的主要缺点是耐腐蚀性差，某些环境中易在较短时间内因腐蚀使镁合 金的功能失效，其中的杂质有害元素主要有Fe、Ni、Cu、Be、Si、Sr、Sb、Sn等，这些微量元素的 存在直接影响镁合金的性能和使用寿命。 [0004] 金属镁是镁合金的基体，国标金属镁中的镁含量为99.92-99.98%，但国标测量方 法是仅测量部分杂质的含量，主要这些用于测量的部分杂质的元素含量在0.0001-0.02%之 间，再用合金的总量减去几种测量杂质含量，默认为剩余的就是镁含量。实际上，由于金属 镁中具有较多有害杂质，标准工业镁的实际镁含量是小于99.9%的。而含有有害杂质的镁合 金在各项性能上均明显差于高纯镁金属制备的镁合金，即：在镁合金的制备过程中，如何先 制备出纯度较高的高纯金属镁，再定量进行其他合金元素的添加，将直接影响成品镁合金 的质量和性能。因此，如何制备出高纯度的镁晶体，再将其熔化后进行镁合金的熔炼对于成 品镁合金的性能来说尤为重要。 [0005] 目前，现有技术中用于熔炼镁合金的容器主要有低碳钢坩埚和不锈钢容器，这些 设备在进行高纯镁合金的熔炼时通常存在以下几点显著缺陷：1、由于现有的熔炼设备只在 设备外部进行加热，导热效率低，热量损失大，而低碳钢坩埚和不锈钢容器在合金熔炼高温 下存在自身抗腐蚀性差的，容器内易产生杂质污染镁合金问题；2、镁合金的熔炼过程通常 在在空气中进行的，而高温下，金属镁、金属铁、金属铝等常用金属均存在化学性质活泼的 问题，很容易被空气氧化。在熔炼时，为了防止金属原料的氧化，通常需要在炉体上部加入 覆盖剂，但隔氧性覆盖剂的加入会对炉体内的镁合金带来二次污染，影响其成品纯度；3、现 有的熔炼备熔炼效率较低，且不能自动化连续生产，造成镁合金的成品制备工艺周期较长， 且设备通常体积较大，安全性也无法保证。 发明内容 [0006] 本实用新型的技术目的为：通过对现有熔炼炉结构和熔炼工艺的改进，在相对较 低的加热温度和气氛保护条件下，实现对镁合金节能、高效、连续、高自动化程度和安全可 靠性的熔炼生产，以制备出性能较好，纯度较高的镁合金。 4 4 CN 212482088 U 说明书 2/5页 [0007] 本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种气氛保护型高纯镁合 金熔炼炉，包括控制机构、支撑架体和固定在支撑架体上方的立式双层壳体，所述的立式双 层壳体包括内壳体和外壳体，在内壳体的外侧壁上绕设有用于进行辅助加热的电阻丝，内 壳体的内部竖直设置有主加热组件，在内壳体和外壳体之间还填充有保温材料，所述的主 加热组件和电阻丝均与控制机构连接，所述立式双层壳体的顶部中心处开设有一个检修 口，该检修口处设置有用于对立式双层壳体内的合金物料进行搅拌的内部多环搅拌组件， 且检修口的顶端封堵有挡热阀，所述的内部多环搅拌组件由驱动电机和多环搅拌器组成， 驱动电机设置在挡热阀上，并与控制机构连接，多环搅拌器设置在内壳体的内部，该多环搅 拌器包括至少两个上下平行设置的水平环组和一根搅拌轴，所述立式双层壳体中位于最上 方的水平环组所处的水平面高于主加热组件顶端所处的水平面，每个水平环组均包括多个 同心圆环，且所述的同心圆环均避开内壳体内的主加热组件设置，在上下相对应的同心圆 环之间还连接有竖直固定杆，所述搅拌轴的上端延伸出立式双层壳体与驱动电机的输出轴 连接，搅拌轴的下端连接在位于最上方的一个水平环组上，该位于最上方的水平环组上呈 辐射状设置有多个水平固定杆，且多个水平固定杆均焊接在搅拌轴上； [0008] 在立式双层壳体的顶部还设置有进液口、真空组件连接口、惰性气体入口、合金添 加口和出液口，其中，进液口与工艺上游晶体镁真空熔化炉的出料管对接，进液口处还设置 有用于控制其通断的真空阀，真空组件连接口与外设的抽真空组件连接，惰性气体入口与 外设的惰性气体气源连接，出液口处设置有出液管，该出液管的一端置于立式双层壳体内 部液态合金液面的下方，出液管的另一端与工艺下游的镁合金成型模具对接，且所述出液 管上还设置有电控阀和计量泵，所述的真空阀、抽真空组件、惰性气体气源、电控阀和计量 泵均与控制机构连接。 [0009] 优选的，所述立式双层壳体的顶部还开设有出气口，且该出气口上设置有与控制 机构连接的电控阀。 [0010] 优选的，所述的进液口和出液口分别设置在检修口的左右两侧。 [0011] 优选的，所述的出液口设置在内壳体内部的一侧。 [0012] 优选的，所述的多个水平固定杆为一体结构，且多个水平固定杆沿其所在圆圈的 周向均匀设置。 [0013] 优选的，所述的主加热组件包括竖直设置在内壳体内部的多个炉内加热管，该炉 内加热管的下端延伸出内壳体至外壳体的内底面，并呈开口结构，在每个炉内加热管的内 部均配设有一个呈倒U型的加热元件，且每个炉内加热管的下方还设置有一个支撑盖，所述 的支撑盖上设置有用于固定加热元件的夹紧装置。 [0014] 优选的，所述的炉内加热管竖直焊接在内壳体的下底面上，且多个炉内加热管在 内壳体的内部均匀设置。 [0015] 本实用新型的有益效果： [0016] 1、本实用新型的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，通过在内壳体的内、外部分 别设置具有物料加热功能的主加热组件和辅加热电阻丝，实现了炉体内物料的高效、快速 加热。整个加热过程不仅热传递效率和加热效率高，热量损失小，具有显著的节能功效，降 低了熔炼工艺的生产成本，更重要的是，由于整个炉体的热传递效率高，炉体的内外部无需 为了达到内部物料的熔化温度而承受远远高于合金熔炼温度的高温，从而避免了其自身在 5 5 CN 212482088 U 说明书 3/5页 高温条件下的腐蚀以及对内置物镁合金的污染，进而保证了镁合金熔炼过程中的高纯度。 [0017] 2、本实用新型的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，内壳体中独特结构的内部多 环搅拌组件的设置，可充分适配于内壳体内部呈环状均匀分布的炉内加热管，即避免了相 互之间的工作干涉，又能在镁合金熔炼的过程中，对炉内的金属物料进行较好的搅拌、均质 和混合，以保证成品镁合金品质的均一性，必要时，还可通过向炉内添加一定量的反应添加 剂，通过搅拌作用使反应添加剂与镁合金中的的杂质进行充分接触和反应，并实现反应产 物的沉淀，进而使熔炼炉出液管输送出的镁合金液体纯度更高，性能更好。 [0018] 3、本实用新型的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉通过装置中合金添加口、出料 管、计量泵和电控阀等结构的设置，可在镁合金的熔炼过程中，对炉体内部镁合金液体的品 质和杂质含量进行检测和调控，使其满足要求后，在进行出料后续加工。装置整体可操作性 强，质量把控效果好，安全可靠性高。 附图说明 [0019] 图1为本实用新型的结构示意图； [0020] 图2为本实用新型中立式双层壳体内部的横截面示意图； [0021] 图3为多环搅拌器的结构示意图； [0022] 附图标记：1、支撑架体，2、内壳体，3、外壳体，4、电阻丝，5、保温材料，6、检修口，7、 挡热阀，8、进液口，9、线、计量泵，18、炉内加热管，19、加 热元件，20、支撑盖，21、驱动电机，22、搅拌轴，23、同心圆环，24、竖直固定杆，25、水平固定 杆，26、出料管，27、出气口。 具体实施方式 [0023] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明： [0024] 如图所述，一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，包括控制机构、支撑架体1和固定 在支撑架体1上方的立式双层壳体，所述的立式双层壳体包括内壳体2和外壳体3，在内壳体 2的外侧壁上绕设有用于进行辅助加热的电阻丝4，内壳体2的内部竖直设置有主加热组件， 在内壳体2和外壳体3之间还填充有保温材料5，所述的主加热组件和电阻丝4均与控制机构 连接，所述立式双层壳体的顶部中心处开设有一个检修口6，该检修口6处设置有用于对立 式双层壳体内的合金物料进行搅拌的内部多环搅拌组件，且检修口6的顶端封堵有挡热阀 7，所述的内部多环搅拌组件由驱动电机21和多环搅拌器组成，驱动电机21设置在挡热阀7 上，并与控制机构连接，多环搅拌器设置在内壳体2的内部，该多环搅拌器包括至少两个上 下平行设置的水平环组和一根搅拌轴22，所述立式双层壳体中位于最上方的水平环组所处 的水平面高于主加热组件顶端所处的水平面，每个水平环组均包括多个同心圆环23，且所 述的同心圆环23均避开内壳体2内的主加热组件设置，在上下相对应的同心圆环23之间还 连接有竖直固定杆24，所述搅拌轴22的上端延伸出立式双层壳体与驱动电机21的输出轴连 接，搅拌轴22的下端连接在位于最上方的一个水平环组上，该位于最上方的水平环组上呈 辐射状设置有多个水平固定杆25，且多个水平固定杆25均焊接在搅拌轴22上所述的多个水 平固定杆25为一体结构，且多个水平固定杆25沿其所在圆圈的周向均匀设置。 6 6 CN 212482088 U 说明书 4/5页 [0025] 在立式双层壳体的顶部还设置有进液口8、线和出液口，其中，进液口8和出液口分别设置在检修口6的左右两 侧，出液口还设置在内壳体2内部的一侧，进液口8与工艺上游晶体镁线处还设置有用于控制其通断的线，线与外设的抽线和出气口27 上均设置有用于控制其通断的电控阀16，出液口处设置有出液管15，该出液管15的一端置 于立式双层壳体内部液态合金液面的下方，出液管15的另一端与工艺下游的镁合金成型模 具对接，且所述出液管15上还设置有电控阀16和计量泵17，所述的线均与控制机构连接。 [0026] 所述的主加热组件包括竖直设置在内壳体2内部的多个炉内加热管18，该炉内加 热管18的下端延伸出内壳体2至外壳体3的内底面，并呈开口结构，所述的炉内加热管18竖 直焊接在内壳体2的下底面上，且多个炉内加热管18在内壳体2的内部均匀设置，在每个炉 内加热管18的内部均配设有一个呈倒U型的加热元件19，且每个炉内加热管18的下方还设 置有一个支撑盖20，所述的支撑盖20上设置有用于固定加热元件19的夹紧装置。 [0027] 本实用新型的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉在炉内加热管损坏时，可采用以 下方法进行相应的检修。首先，取下支撑盖上的夹紧装置，再打开炉内加热管底部的安装法 兰即支撑盖，此时，即可从炉内加热管中取出损害的加热元件，进行相应的更换和检修。检 修完成后，在依次固定炉内加热管底部的安装法兰，并将加热元件U形硅碳棒的底端通过夹 紧装置固定在安装法兰上。 [0028] 本实用新型中的立式双层壳体中的组件均为不锈钢材质，发热管也为不锈钢材 料，不锈钢管上部为盲头，下部与真空炉体的底部焊接在一起必威·「BetWay」官方网站，U硅碳棒发热元件从下至上 插入炉罐内，发热元件的冷端设置有支撑盖状的挡板。 [0029] 本实用新型的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉，其特点为：1、通过立式双层壳 体上部检修口处挡热阀和进液口处真空阀的闭合，可实现立式双层壳体内的抽真空和惰性 气体填充处理，实现熔炼炉内的气氛为惰性气体，有利于避免高纯金属镁合金的氧化，保证 了其纯度；2、通过立式双层壳体上部进液口处真空阀的开启，可将上游镁晶体熔化炉内的 高纯金属镁液体输送至不锈钢质的立式双层壳体；3、实现在熔炼炉加热前，首先关闭炉体 上部的真空阀必威·「BetWay」官方网站，打开合金添加口进行合金的添加；4、关闭立式双层壳体顶部的挡热阀不仅 可以避免炉内热量的损失；5、可实现镁合金在惰性气氛环境下冷却成型；6、加热组件的显 著特征为双系统加热，即以U型发热元件插入炉管形成的炉内加热系统为主，以炉罐四周保 温材料内表面设置的电炉丝为辅，进行协同加热。采用加热炉管插入炉罐内进行物料加热 的方式，发热体发出的热量通过炉管直接传递给物料，热效率提高，实现了节能；7、利用加 热管插入炉体内的内加热方法有利于提高加热效率，实现节能，并缩短加工工艺周期，降低 了熔炼工艺的生产成本，同时，热传递效率高还使炉体的内外部无需为了达到内部物料的 熔炼温度而承受大大高于合金熔炼温度的高温，从而避免了其自身在高温条件下的腐蚀以 及对镁合金的污染，进而保证了镁合金熔炼过程中的高纯度。 [0030] 本实用新型的一种气氛保护型高纯镁合金熔炼炉在具体熔炼时间的步骤为： [0031] a.通过控制机构调控立式双层壳体进液口8处的线和合金添加口12关闭，控制外设的抽线对立式双层壳体内部进行抽线] b.通过控制机构调控外设的惰性气体气源14经由惰性气体入口11对立式双层壳 体的内部进行惰性气体填充，至立式双层壳体内压强为0.1MPa； [0033] c.通过控制机构调控立式双层壳体进液口8处的线打开，使工艺上游晶体镁 真空熔化炉中的液态金属镁经由其出料管26被输送至立式双层壳体中； [0034] d. 通过控制机构调控经由合金添加口12，按照不同镁合金的成分要求加入预设 的合金元素，例如，分别加入99.999%的高纯金属铝、99.999%的高纯金属硅、及其他金属，就 可以制备Mg-AI-Si合金；分别加入不同种其他高纯微量元素或者合金，就可以生产新的合 金； [0035] e.通过控制机构调控主加热组件和电阻丝4对立式双层壳体内的物料进行加热， 使立式双层壳体内的温度升高至700-780℃，使内部物料充分熔化； [0036] f.通过控制机构调控内部多环搅拌组件进行物料搅拌3-5min； [0037] g.通过控制机构调控电控阀16和计量泵17，从立式双层壳体内抽取液态镁合金样 品进行检测，如符合镁合金要求，则控制电控阀16和计量泵17开启，经由出液管15抽出液态 镁合金至工艺下游的镁合金成型模具进行后续成型； [0038] h.如不符合要求，则通过控制机构调控，再次经由合金添加口12向立式双层壳体 内加入预设的合金元素，并调控内部多环搅拌组件进行物料搅拌，之后，调控内部多环搅拌 组件关闭，保持立式双层壳体内物料静置5-10min，并通过控制机构调控电控阀16和计量泵 17，从立式双层壳体内抽取液态镁合金样品进行检测，直至其符合镁合金要求，然后，再通 过控制机构调控控制电控阀16和计量泵17开启，经由出液管15抽出液态镁合金至工艺下游 的镁合金成型模具进行后续成型。 [0039] 本实用新型在工艺中加入的合金在经由合金添加口进行加料前要进行预热，预热 温度为200±20℃。 [0040] 所述的各种泵、阀均为电控组件，可通过plc式的控制机构实现自动控制。 8 8 CN 212482088 U 说明书附图 1/2页 图1 图2 9 9 CN 212482088 U 说明书附图 2/2页 图3 10 10

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