CN101412110A - 一种旋转开关式下引熔铸装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转开关式下引熔铸装置，在坩埚底部配有石墨底座，石墨底座上开有工艺孔并与一根竖直方向的浇管相接触，浇管的中心开有流道孔，浇管与石墨底座在不同位置的配合使浇管的流道孔与石墨底座的工艺孔相通或相闭，实现流量控制；浇管的外缘呈六方形结构、并套置转动手柄，在炉底上设置螺柱，压紧法兰套置在螺柱上，压紧法兰的中心台阶卡住接套，螺柱上套置压紧法兰后还套有压紧弹簧并由调节链轮锁紧；浇管的下部与结晶器紧密配合。本发明装置具有稳定的液流控制机构和气氛保护系统，能方便的实现熔铸、保温、浇铸一体化生产，液流控制稳定、均匀可靠，适用于在非真空条件下制备纯金属、易氧化金属及合金坯锭。

Description

一种旋转开关式下引熔铸装置

技术领域

本发明涉及一种旋转开关式下引熔铸装置，属于有色金属加工技术领域。

背景技术

易氧化合金通常采用真空设备制备，但是生产效率较低。另外真空设备通常采用定模浇铸，半连续铸造时需要破真空，坯锭锭重受到限制。因此非真空熔铸装备及工艺在铜合金加工领域受到高度关注。

由于考虑到气氛保护，因此下引式炉更容易实现熔铸、保温、浇铸一体化。专利200610085210.0(非真空熔炼及浇铸Cu-Cr-Zr合金的方法)、200610085209.8(非真空熔炼易氧化金属及合金的设备)、200610096327.9(非真空熔炼铸造易氧化金属及合金的设备)、200610098355.4(非真空熔炼及浇铸Cu—Ti合金的方法)中，都涉及到一种易氧化金属及合金的熔铸设备，这些熔铸技术，能够实现易氧化元素的非真空熔炼及铸造，在气氛保护条件下，实现有效的合金化，并降低合金元素的烧损率。

然而，为了达到气体保护以及隔离熔体、防止氧化的目的，需要提高炉体的密闭性要求，因此加料、观察、熔体转移、浇铸等操作过程受到限制，操作灵活性较低。

上述技术方案所涉及的设备中，液流控制分别通过下顶或上压塞棒方式实现，液流可控性及安全不理想。下顶式塞棒不能有效控制液流，而上压式塞棒影响加料操作，降低工作效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术装备存在的不足，提供一种旋转开关式下引熔铸装备，可方便地实现熔铸、保温、浇铸一体化生产，液流控制稳定、均匀可靠。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种旋转开关式下引熔铸装置，包括炉体、炉盖、坩埚、结晶器，炉体带有加热装置，给熔炼过程提供能量，炉体内部设有坩埚，易氧化金属及合金在坩埚中进行熔炼，特点是：在坩埚底部配有石墨底座，石墨底座上开有工艺孔并与一根竖直方向的浇管相接触，浇管的上部嵌入石墨底座中并与石墨底座的内壁紧密配合，浇管的中心开有流道孔，浇管与石墨底座在不同位置的配合使浇管的流道孔与石墨底座的工艺孔相通或相闭，并实现流量控制；所述浇管的外缘呈六方形结构、并套置有接套，在炉底上设置有螺柱，压紧法兰套置在螺柱上，压紧法兰的中心台阶卡住接套，所述螺柱上套置压紧法兰后还套有压紧弹簧并设置调节链轮，在炉体外侧设置有手轮机构，手轮机构上安装有链轮，在手轮机构的链轮上与调节链轮上套置链条；另外，在接套上还连接有旋转手柄；所述浇管的下部与结晶器紧密配合。

进一步地，上述的一种旋转开关式下引熔铸装置，在结晶器的外围安装有保护罩，保护罩的上端与炉底相连，其侧面开观察窗。

再进一步地，上述的一种旋转开关式下引熔铸装置，所述炉盖的内侧装配有保护气体管路。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明设计新颖，旋转开关式下引熔炼、保温、浇铸一体炉，具有稳定的液流控制机构和气氛保护系统，能方便的实现熔铸、保温、浇铸一体化生产，液流控制稳定、均匀可靠。适用于在非真空条件下制备易氧化金属及合金坯锭，尤其适合于制备紫铜、易氧化元素铜合金及铝、镁合金，设备规模小、占地空间小、操作简单、稳定可靠，易于进行小批量、多品种合金牌号的生产及中试试验，经济效益和社会效应显著，市场前景广阔。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明的结构示意图；

图2：熔炼制备铜合金铸坯的工艺流程图。

图中各附图标记的含义见下表：

 

附图标记	含义	附图标记	含义	附图标记	含义
						1	坩埚	2	感应线圈	3	炉体
4	石墨底座	5	浇管	6	接套
						7	转动手柄	8	手轮	9	驱动电机
10	轨道	11	滚轮	12	引锭头
						13	结晶器	14	调节链轮	15	压紧弹簧
16	螺柱	17	压紧法兰	18	炉底
						19	炉盖	20	保护罩

具体实施方式

本发明设计了一种旋转开关液流控制下引熔铸设备，由内套石墨浇管和外套石墨底座构成石墨组件开关，浇管外接转动手柄操纵液流控制机构，具有熔铸、保温、垂直半连铸一体化功能，能够在气氛保护条件下实现易氧化金属及合金的非真空熔炼与铸造。

如图1所示，一种旋转开关式下引熔铸装置，包括炉体3、炉盖19、坩埚1、结晶器13，炉体3带有感应线圈4，给熔炼过程提供能量，炉体3内部设有坩埚1，易氧化金属及合金在坩埚1中进行熔炼，在坩埚1底部配有石墨底座4，石墨底座4上开有浇口并与一根竖直方向的浇管5相接触，浇管5的上部嵌入石墨底座4中并与石墨底座4的内壁紧密配合，浇管5的中心开有流道孔，浇管5与石墨底座4在不同位置的配合使浇管5的流道孔与石墨底座4的浇口相通或相闭，并构成大小不同的变流量窗口；所述浇管5的外缘呈六方形结构、并套置有接套6，在炉底18上设置有螺柱16，压紧法兰17套置在螺柱16上，压紧法兰17的中心台阶孔卡住接套6，所述螺柱16上套置压紧法兰17后还套有压紧弹簧15并由调节链轮14锁紧，调节链轮14的圆周分布有链齿，呈链轮形结构，在炉体外侧设置有手轮机构，手轮机构上安装有链轮，在手轮机构的链轮上与调节链轮14上套置链条。另外，在接套6上还连接有旋转手柄7；所述浇管5的下部与结晶器13紧密配合，由引锭头12引出铸锭。在结晶器13的外围安装有保护罩20，保护罩20的上端与炉底相连，其侧面开观察窗。炉体3可由驱动电机9驱动滚轮11沿轨道10在铸造平台上前后移动。

坩埚1底部开孔，并与旋转式液流控制机构相连，液流控制组件由石墨底座4、浇管5、接套6、转动手柄7、调节链轮14、压紧弹簧15、压紧法兰17组成。石墨底座4、浇管5均采用石墨材质，数控加工内外锥度，石墨底座4上开有工艺孔，石墨底座4与浇管顶端锥面接触，浇管5顶部开有工艺孔与浇管内部的浇道相通，通过旋转转动手柄7带动接套6旋转，使浇管5转动，当浇管5顶部工艺孔与石墨底座上的工艺孔相通时，液流通道打开，两工艺孔分离时，液流通道闭合；即通过旋转转动手柄7，控制两工艺孔的启闭及开口大小，实现液流控制。浇管5与坩埚底部设置了一套手动锁紧机构，由手轮8、调节链轮14、压紧弹簧15、压紧法兰17构成，实现液流控制组件的快速装卸，并确保密封效果，防止熔体漏出。结晶器外围安装保护罩20，保护罩上端与炉底相连，侧面开观察窗，并安装耐热玻璃，通入惰性气体或保护性气氛，防止熔体的吸气、氧化，通过观察窗实施铸造过程的动态观察，进行覆盖操作，保护罩底部开工艺孔，当出现熔体泄漏时可及时将熔体导出道外置砂桶中。选配石墨管向熔体内喷吹惰性气体，实现物理除气。炉盖19内侧装配保护气体管路，炉盖采用水冷降温，观察窗采用耐热石英玻璃，为了便于观察，预留多组内置金属窗帘的观察窗。

浇铸时，浇管5伸入到结晶器13内，铸造过程浇管底部浸入液面以下。根据不同合金铸造过程的保护需求，可以采用敞开式浇铸、结晶器液面覆盖、保护罩气氛保护等保护措施。

采用本发明装置熔炼制备活泼元素铜合金铸坯时，其工艺流程如图2所示，具体步骤为：配料、装炉——气体保护——感应熔炼——精炼、脱氧、除气——合金化、成分检验——调整温度——半连续浇铸。详细的过程通过以下实施例说明。

实施例

采用本发明设备进行Cu-Cr-Zr合金铸坯非真空熔铸，成分配比为Cr：0.45wt％，Zr：0.15wt％，Mg：0.05wt％，其余为铜，如表1所示。烧损上限分别为：Cr：10％，Zr：15％，Mg：20％，Cu：2％。

首先清理炉体、烘干，确认液流控制装置处于关闭状态，冷却水工作状态正常。将配料装炉，关闭炉盖，通入保护气体，送电。

逐渐调整送电加热功率，观察熔体熔化情况，配料全部熔化后，调整功率，进入精炼阶段。脱氧、除气并进行合金化。需要严格控制合金成分时，从炉盖加料窗取样，采用直读光谱快速检验成分，成分合格后准备浇铸，若成分不达标，则需要进行成分调整，二次检验合格后准备浇铸。

通过调整功率控制炉温，需要精确测量炉温时，可采用一次性插入式热电偶测温装置，测量熔体温度。

熔体温度达到1150～1200℃时，打开结晶器冷却水，调整液流控制开关，开始下引半连续铸造。

表1 Cu-Cr-Zr合金非真空熔铸配比

综上所述，本发明设计独特、结构新颖，该旋转开关式下引熔炼、保温、浇铸一体炉，具有稳定的液流控制机构和气氛保护系统，能方便的实现熔铸、保温、浇铸一体化生产，液流控制稳定、均匀可靠。适用于在非真空条件下制备易氧化金属及合金坯锭，尤其适合于制备易氧化元素铜合金及铝、镁合金，设备规模小、占地空间小、操作简单、稳定可靠，易于进行小批量、多品种合金牌号的生产及中试试验。

需要理解到的是：上述说明并非是对本发明的限制，在本发明构思范围内，所进行的添加、变换、替换等，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种旋转开关式下引熔铸装置，包括炉体(3)、炉盖(19)、坩埚(1)、结晶器(13)，炉体(3)带有加热装置给熔炼过程提供能量，炉体(3)内部设有坩埚(1)，金属及合金在坩埚(1)中进行熔炼，其特征在于：在坩埚(1)底部配有石墨底座(4)，石墨底座(4)上开有工艺孔并与一根竖直方向的浇管(5)相接触，浇管(5)的上部嵌入石墨底座(4)中并与石墨底座(4)的内壁紧密配合，浇管(5)的中心开有流道孔，浇管(5)与石墨底座(4)在不同位置的配合使浇管(5)的流道孔与石墨底座(4)的工艺孔相通或相闭；所述浇管(5)的外缘呈六方形结构、并套置有接套(6)，在炉底(18)上设置有螺柱(16)，压紧法兰(17)套置在螺柱(16)上，压紧法兰(17)的中心台阶卡住接套(6)，所述螺柱(16)上套置压紧法兰(17)后还套有压紧弹簧(15)并设置调节链轮(14)，在炉体外侧设置有手轮机构，手轮机构上安装有链轮，在手轮机构的链轮上与调节链轮(14)上套置链条；另外，在接套(6)上还连接有旋转手柄(7)；所述浇管(5)的下部伸入结晶器(13)。

2.根据权利要求1所述的一种旋转开关式下引熔铸装置，其特征在于：在结晶器(13)的外围安装有保护罩(20)，保护罩(20)的上端与炉底相连，其侧面开观察窗。

3.根据权利要求1所述的一种旋转开关式下引熔铸装置，其特征在于：所述炉盖(19)的内侧装配有保护气体管路。

Images