CN102042755A - 真空感应快速熔铸电炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空感应快速熔铸电炉，它有一个机架，在机架上设有抽真空系统、水冷系统和中频电源，其特殊之处是：在机架上安装有熔铸炉，熔铸炉是由视察镜座和底座、绝缘炉筒以及呈螺旋状预设在绝缘炉筒内的感应器铜管构成，视察镜座与抽真空系统的真空管道密封连接，在视察镜座上设有视察镜，感应器铜管的两端分别为进、出水口且分别由绝缘炉筒引出，感应器铜管对应熔铸炉中部的一段与中频电源电联接，在机架上位于熔铸炉下方设有往复升降机构，在往复升降机构上端设有托盘。优点是：可实现边熔化、边浇铸，熔铸后的产品成品率高，产品合格率可达85%以上，特别适合熔铸形状复杂的产品；熔铸时间短，生产效率高；产品密度高、质量好。

Description

真空感应快速熔铸电炉

技术领域

本发明属于一种熔铸设备，特别涉及一种真空感应快速熔铸电炉。

背景技术

现有的真空感应熔炼电炉是由双层金属炉壳、设在金属炉壳内的坩埚、感应器和模具、设在金属炉壳一侧的抽真空系统、设在金属炉壳另一侧的转动电极以及与转动电极连接的中频电源构成。这种熔炼电炉存在的问题是：1、模具需事先加热到适宜浇铸的温度再放入金属炉壳内，由于该熔炼电炉是先在坩埚内熔炼成钢液再浇铸到模具内，在熔炼过程中模具会有较大的热损耗，因此待原料熔炼成钢液后模具的温度会有较大的下降，导致浇铸形状较复杂的产品时成品率低，产品合格率只能达到45%，生产成本高；2、由于是先熔炼、后浇铸，每熔炼浇铸一炉钢一般需要90分钟，生产效率低；而且由于浇铸时是通过人工控制坩埚翻转，浇铸量难以准确控制，因此浇铸的产品密度差，产品质量低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可实现边熔化、边浇铸，能够大大提高生产效率和成品率，生产成本低，产品质量好的真空感应快速熔铸电炉。

本发明采取的技术解决方案是：它有一个机架，在机架上设有抽真空系统、水冷系统和中频电源，其特殊之处是：在机架上安装有熔铸炉，所述的熔铸炉是由上下布置的视察镜座和底座、连接视察镜座和底座的绝缘炉筒以及呈螺旋状预设在绝缘炉筒内的感应器铜管构成，所述的视察镜座与抽真空系统的真空管道密封连接且真空管道与熔铸炉内腔通过设在视察镜座上的抽真空孔连通，在视察镜座的上端口处密封固设有视察镜，所述的感应器铜管的两端分别为进、出水口且分别由绝缘炉筒的上、下部引出，进、出水口分别与水冷系统通过管路连通，感应器铜管对应熔铸炉中部的一段与中频电源电联接，在机架上位于熔铸炉的下方设有往复升降机构，在往复升降机构的上端设有升起后可将熔铸炉底口封死的托盘。

上述的真空感应快速熔铸电炉，在视察镜座上方设有斜置的视察反射镜，以便于在下面观察熔铸炉内的熔铸情况。

上述的真空感应快速熔铸电炉，所述的视察镜座的下部和底座上部分别被包裹在绝缘炉筒内。 

上述的真空感应快速熔铸电炉，在视察镜座下部和底座上部分别设有矩形螺旋槽，所述的感应器铜管的上、下部分别缠绕在视察镜座下部和底座上部的螺旋槽上，以提高熔铸炉的强度。

上述的真空感应快速熔铸电炉，所述的往复升降机构是由固定在机架上的导向架和气缸座，垂直安装在导向架两侧且相互平行的两根导柱，垂直安装在气缸座上的阻尼式气缸，以及固定在阻尼式气缸的缸杆上端且两端分别套装在导柱上的支撑盘构成，所述的托盘通过圆周均布的连接螺栓和压力弹簧与支撑盘弹性连接，以实现准确控制托盘的上升位置，确保托盘对熔铸炉实现密封，同时也能避免因托盘与熔铸炉发生撞击而损坏熔铸炉。

上述的真空感应快速熔铸电炉，在机架上对于熔铸炉处固定有绝缘板，所述熔铸炉的底座通过钢带和螺栓固定在绝缘板上，以避免感应器铜管对机架产生电磁感应发热，从而避免感应器产生功率损耗。

上述的真空感应快速熔铸电炉，在所述的底座下端面镶有下密封圈，以确保托盘升起后对熔铸炉的密封效果。

上述的真空感应快速熔铸电炉，在所述的底座下部设有环形冷却水道，环形冷却水道与水冷系统连通，以对下密封圈进行冷却。

上述的真空感应快速熔铸电炉，所述的对应熔铸炉中部的一段感应器铜管上焊接有两个极板，两个极板由绝缘炉筒一侧引出且分别通过母线排与中频电源电联接。

上述的真空感应快速熔铸电炉，所述的抽真空系统是由通过真空管道依次连接的旋片式真空泵、罗茨真空泵、真空过滤器、予真空储藏罐和连接视察镜座的矩形法兰，设在旋片式真空泵与罗茨真空泵之间的真空压差阀，依次设在予真空储藏罐与矩形法兰之间的高真空阀、真空充气阀和真空放气阀构成，以使熔铸炉在连续工作时能够快速达到所需的真空度，从而进一步提高生产效率。

上述的真空感应快速熔铸电炉，在高真空阀与矩形法兰之间的真空管道上还设有真空计传感器并接有压力表管道，真空计传感器通过导线连接有电阻真空计，压力表管道另一端接有真空压力表，以便于准确测量熔铸炉内的真空度，从而提高产品质量。

上述的真空感应快速熔铸电炉，在真空压差阀与罗茨真空泵之间以及罗茨真空泵与真空过滤器之间分别设有真空波纹管，以避免相互间的震动干扰。

本发明的有益效果是：由于熔铸炉是由底座和视察镜座、连接底座和视察镜座的绝缘炉筒以及呈螺旋状预设在绝缘炉筒内的感应器铜管构成，感应器铜管对应熔铸炉中部的一段与中频电源电联接，通过将待熔铸棒料垂直插在模具上并通过往复升降机构送入熔铸炉内，感应器铜管通电后便可使待熔铸棒料产生集肤效应，棒料外缘熔化后会沿着棒料自身流入模具，因此该电炉可实现边熔化、边浇铸，使预先加热后的模具无需长时间等待棒料熔化，模具热损耗很小，熔铸后的产品成品率高，产品合格率可达85%以上，特别适合熔铸形状复杂的产品；由于实现了边熔边铸，只需2～3分钟即可完成一次熔铸，大大缩短了熔铸时间，提高了生产效率；由于棒料是在集肤效应的作用下熔化，通过控制中频电源输出中频功率的大小便可控制棒料的熔化速度，使棒料连续均匀地流入模具内腔，因此熔铸的产品密度高，产品质量好。   

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是本发明熔铸炉的结构示意图；

图5是本发明往复升降机构的结构示意图。

图中：机架1，旋片式真空泵2，真空压差阀3，罗茨真空泵4，真空波纹管5，予真空储藏罐6，托盘7，定位止口701，视察镜8，视察反射镜9，熔铸炉10，绝缘板11，钢带12，电阻真空计13，真空压力表14，往复升降机构15，仪表盘16，真空过滤器17，高真空阀18，真空管道19，真空计传感器20，反射镜支架21，矩形法兰22，母线排23，支撑盘24，导柱25，导向架26，阻尼式气缸27，气缸座28，空压机29，水冷系统30，中频电源31，真空充气阀32，真空放气阀33，压力表管道34，视察镜座35，抽真空孔3501，绝缘炉筒36，感应器铜管37，进水口3701，出水口3702，下密封圈38，底座39，冷却水道3901，螺旋槽40，极板41，上密封圈42，连接螺栓43，压力弹簧44。

具体实施方式

如图所示，该真空感应快速熔铸电炉有一个机架1，在机架1上设有抽真空系统、水冷系统30、中频电源31和熔铸炉10，在机架1后面设有空压机29。所述的抽真空系统包括通过真空管道19依次连接的旋片式真空泵2、罗茨真空泵4、真空过滤器17、予真空储藏罐6和与熔铸炉10连接的矩形法兰22，在旋片式真空泵2与罗茨真空泵4之间设有真空压差阀3，在真空压差阀3与罗茨真空泵4之间以及罗茨真空泵4与真空过滤器17之间分别设有真空波纹管5，在位于予真空储藏罐6与矩形法兰22之间的真空管道19上依次设有高真空阀18、真空充气阀32和真空放气阀33，在位于高真空阀18与矩形法兰22之间的真空管道19上还设有真空计传感器20并接有压力表管道34，真空计传感器20通过导线连接有电阻真空计13，压力表管道34另一端接有真空压力表14，所述的电阻真空计13和真空压力表14分别设在位于机架1前面的仪表盘16上，所述的高真空阀18、真空充气阀32和真空放气阀33均为气动阀且分别由空压机29控制。所述的真空过滤器17采用半固态油脂过滤，可防止设备在熔铸过程中所产生的金属粉尘通过真空管道19进入泵腔。

所述的熔铸炉10设在机架1的前上部，具体由上下布置的方形视察镜座35和圆形底座39、连接视察镜座35和底座39的耐高温的绝缘炉筒36以及呈螺旋状预设在绝缘炉筒36内的感应器铜管37构成。所述的绝缘炉筒36是由耐高温树脂和密封胶复合而成，视察镜座35的下部和底座39上部分别被包裹在绝缘炉筒36内，在视察镜座35下部和底座39上部分别设有矩形螺旋槽40，所述的感应器铜管37的上、下部分别缠绕在视察镜座35下部和底座39上部的螺旋槽40上，在感应器铜管37外壁包裹有一层高强度绝缘层。在视察镜座35上设有与熔铸炉10内腔相通的抽真空孔3501，视察镜座35与抽真空系统的真空管道19密封连接，真空管道19与熔铸炉10内腔通过抽真空孔3501连通。在视察镜座35的上端口处密封固设有视察镜8，在视察镜8与视察镜座35之间设有上密封圈42。在视察镜座35上方设有斜置的视察反射镜9，在矩形法兰22上固定有一个反射镜支架21，所述的视察反射镜9通过螺栓安装在反射镜支架21上，以便于在下面观察熔铸炉10内的熔铸情况。在机架1上对应熔铸炉10处固定有绝缘板11，所述熔铸炉10的底座39通过围在底座39下部的U形不锈钢钢带12和螺栓固定在绝缘板11上。在所述的底座39下端面镶装有下密封圈38，在底座39下部设有环形冷却水道3901，冷却水道3901与水冷系统30通过管路连通，从而实现对下密封圈38的冷却。所述的感应器铜管37的两端分别为进水口3701、出水口3702且分别由绝缘炉筒36的上、下部引出，进水口3701、出水口3702分别与水冷系统30通过管路连通，感应器铜管37对应熔铸炉10中部的一段焊接有两个极板41，两个极板41由绝缘炉筒36一侧引出且分别通过母线排23与中频电源31电联接。

在机架1上位于熔铸炉10的下方设有往复升降机构15，所述的往复升降机构15是由固定在机架1前侧的导向架26和气缸座28，垂直安装在导向架26两侧且相互平行的两根导柱25，垂直安装在气缸座28上且对应两根导柱25之间的阻尼式气缸27，以及固定在阻尼式气缸27的缸杆上端且两端分别通过直线轴承套装在导柱25上的支撑盘24构成。所述的阻尼式气缸27与空压机29连接，在往复升降机构15的上端设有升起后可将熔铸炉10底口封死的托盘7，托盘7通过圆周均布的连接螺栓43与支撑盘24连接，在连接螺栓43上位于支撑盘24和托盘7之间分别套有压力弹簧44，在托盘7上表面设有用于定位熔铸模具的定位止口701。所述的往复升降机构15也可采用其它机械往复升降机构，如通过丝杠丝母传动机构实现的往复升降机构或通过卷扬机构实现的往复升降机构等。

工作时，首先通过空压机29控制阻尼式气缸27缩回，降下托盘7，将待熔铸棒料垂直插在熔铸模具上并将熔铸模具和棒料放置在托盘7的定位止口内，控制往复升降机构15升起，将熔铸模具和棒料送入熔铸炉10内并通过托盘7将熔铸炉10底口封死；然后开启旋片式真空泵2，打开高真空阀18，开始对真空管道19和熔铸炉10抽真空，当真空压力表14显示的系统真空度接近或等于760Pa时，罗茨真空泵4自动启动继续抽真空，直到电阻真空计13显示系统真空度为6.67*10^-1Pa时，关闭高真空阀18，通过高真空充气阀32向熔铸炉10内充入氩气或其它惰性气体，直至真空压力表14显示压力为0.4～0.5MPa时，关闭高真空充气阀32，启动中频电源31，感应器铜管37中部通电后产生磁场，使待熔铸棒料产生集肤效应，棒料外缘在集肤效应的作用下开始熔化，熔化后的液体会沿着棒料自身流入模具，实现边熔边铸，二分钟左右即可完成熔铸过程，通过视察反射镜9可实时观察熔铸炉10内的熔铸情况。最后待熔铸完成以后，打开真空放气阀33，使熔铸炉10内变成常压，降下往复升降机构15，取出熔铸模具，进入下一个工作循环。此时，旋片式真空泵2与罗茨真空泵4不停止工作，继续对真空管道19抽真空，通过予真空储藏罐6储存负压，当下一个工作循环打开高真空阀18时，能够使熔铸炉10快速达到所需的真空度。

Claims (11)

1.一种真空感应快速熔铸电炉，它有一个机架，在机架上设有抽真空系统、水冷系统和中频电源，其特征是：在机架上安装有熔铸炉，所述的熔铸炉是由上下布置的视察镜座和底座、连接视察镜座和底座的绝缘炉筒以及呈螺旋状预设在绝缘炉筒内的感应器铜管构成，所述的视察镜座与抽真空系统的真空管道密封连接且真空管道与熔铸炉内腔通过设在视察镜座上的抽真空孔连通，在视察镜座的上端口处密封固设有视察镜，所述的感应器铜管的两端分别为进、出水口且分别由绝缘炉筒的上、下部引出，进、出水口分别与水冷系统通过管路连通，感应器铜管对应熔铸炉中部的一段与中频电源电联接，在机架上位于熔铸炉的下方设有往复升降机构，在往复升降机构的上端设有升起后可将熔铸炉底口封死的托盘。

2.根据权利要求1所述的真空感应快速熔铸电炉，其特征是：在视察镜座上方设有斜置的视察反射镜。

3.根据权利要求1所述的真空感应快速熔铸电炉，其特征是：所述的视察镜座的下部和底座上部分别被包裹在绝缘炉筒内。

4. 根据权利要求1所述的真空感应快速熔铸电炉，其特征是：在视察镜座下部和底座上部分别设有矩形螺旋槽，所述的感应器铜管的上、下部分别缠绕在视察镜座下部和底座上部的螺旋槽上。

5.根据权利要求1所述的真空感应快速熔铸电炉，其特征是：所述的往复升降机构是由固定在机架上的导向架和气缸座，垂直安装在导向架两侧且相互平行的两根导柱，垂直安装在气缸座上的阻尼式气缸，以及固定在阻尼式气缸的缸杆上端且两端分别套装在导柱上的支撑盘构成，所述的托盘通过圆周均布的连接螺栓和压力弹簧与支撑盘弹性连接。

6.根据权利要求1所述的真空感应快速熔铸电炉，其特征是：在机架上对于熔铸炉处固定有绝缘板，所述熔铸炉的底座通过钢带和螺栓固定在绝缘板上。

7.根据权利要求1所述的真空感应快速熔铸电炉，其特征是：在所述的底座下端面镶有下密封圈。

8.根据权利要求1所述的真空感应快速熔铸电炉，其特征是：所述的对应熔铸炉中部的一段感应器铜管上焊接有两个极板，两个极板由绝缘炉筒一侧引出且分别通过母线排与中频电源电联接。

9.根据权利要求1所述的真空感应快速熔铸电炉，其特征是：所述的抽真空系统是由通过真空管道依次连接的旋片式真空泵、罗茨真空泵、真空过滤器、予真空储藏罐和连接视察镜座的矩形法兰，设在旋片式真空泵与罗茨真空泵之间的真空压差阀，依次设在予真空储藏罐与矩形法兰之间的高真空阀、真空充气阀和真空放气阀构成。

10.根据权利要求9所述的真空感应快速熔铸电炉，其特征是：在高真空阀与矩形法兰之间的真空管道上还设有真空计传感器并接有压力表管道，真空计传感器通过导线连接有电阻真空计，压力表管道另一端接有真空压力表。

11.根据权利要求9所述的真空感应快速熔铸电炉，其特征是：在真空压差阀与罗茨真空泵之间以及罗茨真空泵与真空过滤器之间分别设有真空波纹管。

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