[发明专利]用于处理熔融金属的旋转装置

说明书

本发明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。基部包括：流体连接到中心室的多个孔，被限定在每对相邻的孔之间的径向叶片；中心孔和从基部向外突出的多个径向导叶，径向导叶布置成围绕中心孔的周边，径向导叶朝向基部的中心延伸并至少部分在中心孔上方；或者，中心孔和从基部向外突出的多个径向导叶，被布置成围绕中心孔的外周，基部还包括布置在径向导叶之间的多个切口，基部中的切口从转子的外周向内延伸。

技术领域

本发明涉及一种用于处理熔融金属的旋转装置。具体地，本发明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。

背景技术

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-通常通过以下过程中的一个或多个进行处理：

i)脱气-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。

ii)晶粒细化-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。

iii)改性-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。

iv)清洁和除碱-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。

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。

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。

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。