CN104976888B - 一种真空自耗冶炼炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空自耗冶炼炉，包括内置坩埚的炉体，炉体上方竖向设置有真空室壳体，真空室壳体外连接有抽真空系统，真空室壳体内套设有竖向正对坩埚设置的电极，电极包括位于上方的过渡电极和焊接在过渡电极下方的自耗电极，过渡电极上部连接在升降主轴上，升降主轴上部通过滑动密封结构可滑动地穿过真空室壳体，所述电极上端通过电极夹持装置固定在升降主轴下端，其特征在于，所述电极上端和升降主轴下端之间还设置有用于实现电极自动对中的对接结构。本发明夹持定心定位方法精巧稳定，操作简便，电极重复定位精度高、速度快，大大减少了操作人为误差，提高了工作质量与效率。

Description

一种真空自耗冶炼炉

技术领域

本发明涉及真空炉冶金工业领域，尤其涉及一种真空自耗冶炼炉。

背景技术

真空自耗电极电弧炉简称真空自耗冶炼炉，是在真空环境中利用电弧作为热源熔炼金属的一种电炉。主要用于熔炼难熔金属及稀有金属,尤其是在钛及钛合金熔炼领域中应用非常广泛。真空自耗电极电弧炉的结构，包括内置坩埚的炉体，炉体内坩埚外设置有夹层式的冷却水室，炉体上方竖向设置有真空室壳体，真空室壳体外连接有抽真空系统，真空室壳体内套设有竖向正对坩埚设置的电极，电极包括位于上方的过渡电极和焊接在过渡电极下方的自耗电极，过渡电极上部连接在升降主轴上，升降主轴上部通过滑动密封结构可滑动地穿过真空室壳体，还设置有用于控制真空室壳体以及升降主轴进行升降的升降控制系统。其中现有的电极和升降主轴连接方式，是通过端平面对接后，靠升降主轴上的夹具对电极进行夹紧固定。

这种真空自耗冶炼炉工艺过程如下，待重熔的金属先制成自耗电极，和过渡电极同心牢固焊接形成电极，升降主轴上的夹具将过渡电极夹紧，自耗电极装进炉体坩锅内，自耗炉密闭，抽真空至定值，升降主轴下降将自耗电极送至近坩锅底，坩锅底上放有底垫和起弧剂，在空载电压下借助于自耗电极与起电弧剂之间的瞬时接触产生弧光放电进而达到稳定的电弧燃烧，形成一定量的金属熔池．起弧成功后转入正常熔炼．正常熔炼时合理控制电流，电压，熔炼速度和真空度，金属中的气体及低熔点的杂质就能得到脱除。

在真空自耗电极电弧重熔工艺中，自耗电极的直径和坩锅直径应有一合理的比例，电极直径太大(接近坩锅直径)，影响排气，太小则会使热损失过大，熔池温度不均匀．适中的电极直径和坩锅直径按一定比例制成，但如果电极与坩锅对中不良，即电极外圆周表面与坩锅内圆周面距离不均，或者电极与坩锅因对中不良甚至有接触点，则容易产生边弧烧坏坩锅壁，因坩锅壁外是冷却水，如发生上述事故击穿坩锅则将严重损坏设备及危害操作人员人身安全。而现有真空自耗冶炼炉升降主轴下端面与过渡电极配合面选用平面配合，平面配合方式当电极与主轴配合同心度良好时才能保证面接触良好，导电良好。如主轴与电极不同心，则因重力作用电极中心线与主轴中心线会出现一定夹角，配合面将难以避免的产生配合间隙，主轴与过渡电极配合不良将产生大量打弧现象，影响冶炼电流，并易损坏主轴下端面或过渡电极相应配合面，过渡电极损耗大。现有真空自耗冶炼炉主轴与过渡电极在夹持方面主要选用垂直夹具，此夹具缺点是只能保证夹头和电极持夹位夹紧，不能在电极夹持安装中起到自动对中作用，因而现有技术设计不能方便地完成电极与主轴以及后继与坩锅保证对中的操作要求．在实际操作中操作人员为了对好中心，往往多次夹持，多次上升下降不断调整电极与坩锅的对中情况等，并且只能靠眼睛去判断实际对中量，此方法精度很低，人为误差较大，难以防止电极轴向与主轴定位中心线及坩锅中心线之间发生径向位移，从而引起真空冶炼中因电极对中不良而产生边弧现象损坏坩锅壁，现有技术操作复杂，电极重复定位精度低、操作速度慢，难以满足批量生产时电极批量更换与及高精度重复快速定位的要求，大大降低了生产效率。

另外，现有的真空自耗冶炼炉冶炼时，均是电极插入安装好后直接通电加温，这样新电极如不做处理就急剧升温可能出现炸裂或掉块的现象；影响安全性且更严重的影响是新电极坯料炸落进入熔池后，因坯料端头与熔池温差过大不可避免的造成结晶器内熔池温度骤然降低，打破正常熔炼环境。从而使钢锭出现勒壳、渣沟、成份不均、含杂等质量缺陷，严重影响了钢锭冶炼质量。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够更好地实现对电极的夹持对中，能减少主轴与过渡电极配合面配合不良产生的打弧现象，能使主轴与过渡电极夹持精巧稳定，操作简便的真空自耗冶炼炉，使其电极重复定位精度高、速度快，并能适应大规模生产所需进行的电极批量更换以及高精度快速重复定位要求，并进一步使其具有预热功能提高其安全性，提高钢锭冶炼质量。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种真空自耗冶炼炉，包括内置坩埚的炉体，炉体内坩埚外设置有夹层式的冷却水室，炉体上方竖向设置有真空室壳体，真空室壳体下端和炉体上端可分离地密封对接，真空室壳体外连接有抽真空系统，真空室壳体内套设有竖向正对坩埚设置的电极，电极包括位于上方的过渡电极和焊接在过渡电极下方的自耗电极，过渡电极上部连接在升降主轴上，升降主轴上部通过滑动密封结构可滑动地穿过真空室壳体，还设置有用于控制真空室壳体以及升降主轴进行升降的升降控制系统；所述电极上端通过电极夹持装置固定在升降主轴下端，其特征在于，所述电极上端和升降主轴下端之间还设置有用于实现电极自动对中的对接结构。

其中，所述对接结构包括位于升降主轴下端同轴设置的安装孔，安装孔下部具有一个小直径端向上的锥筒段，对接结构还包括位于电极上端靠近端部的一个同轴设置的锥台段，锥台段小直径端向上设置，所述电极上端插入到升降主轴下端安装孔后，锥台段能够和锥筒段完成贴紧配合。

这样，当自耗电极焊接到过渡电极上形成电极整体结构后，安装电极时，将电极上端插入到升降主轴下端安装孔内，靠电极上端的锥台段和升降主轴下端安装孔内的锥筒段贴紧配合，可以完成对电极轴心的自动对中，然后再靠电极夹持装置实现对电极固定。这样就能够更好地实现对电极的夹持对中，能减少主轴与过渡电极配合面配合不良产生的打弧现象，使其电极重复定位精度高、速度快。

作为优化，所述安装孔下部过盈配合套设有一个铜套形成所述锥筒段，铜套内表面为锥筒形外表面为圆柱形。

这样，单独采用铜套形成锥筒段的定位配合面，铜套利于导电且表面更加光滑耐磨，同时当定位面磨损后，可以通过拆卸更换铜套的方式，保证定位精确效果。

作为优化，所述电极上部锥台段下方位置还沿周向向外设置有两圈夹持用的凸台。这样，方便对电极的夹持移动以实现安装定位。

作为优化，所述电极夹持装置，包括位于升降主轴下端安装孔内且固定于电极上端端部的一个和电极同轴设置的夹持头，夹持头下部为向内收缩的弧形面且在下端通过同轴竖向设置的连接柱固定连接在电极的锥台段上端轴心位置，电极夹持装置还包括一根芯轴，芯轴竖向同轴设置在升降主轴轴心处的轴心孔中，芯轴上端通过芯轴升降机构安装在升降主轴上端且能够靠其控制升降，芯轴下端固定连接有一个水平设置的夹爪安装盘，夹爪安装盘周边均匀开设有多个安装槽且在各安装槽内可竖向转动地铰接安装有活动夹爪，活动夹爪整体围成小直径端向下的锥套形状，且围成的锥套下部内腔和夹持头外形匹配，活动夹爪围成的锥套外表面和周向设置在升降主轴下端安装孔内壁上的一圈限位凸台配合，使得芯轴向下运动时能够靠限位凸台迫使活动夹爪下端向内转动并将夹持头夹紧固定。

这样，当电极对接定位后，芯轴升降机构控制芯轴向下移动，使得活动夹爪和升降主轴内孔中的限位凸台接触并被迫转动，将夹持头夹紧固定；实现对主轴的夹持紧固。这样使得电极对接定位后，从内部进行夹持固定。采用的夹持结构能够极大地保证夹持的同轴度要求，实现无间隙配合自动对心定位夹持，防止电极轴向方向与主轴定位中心线发生径向位移，造成真空冶炼中发生因电极对中不良而产生边弧烧坏坩锅壁，出现冶炼事故，同样大大减少主轴与过渡电极配合面因配合不良产生的打弧现象。

作为优化，所述升降主轴下端安装孔内位于限位凸台上方还设置有滑槽，所述活动夹爪外表面上部具有外凸配合在滑槽内的滑台。这样可以更好地保证配合过程中，活动夹爪围成的锥套和升降主轴以及电极之间的同轴度，确保电极对中效果。

作为优化，所述活动夹爪外方的升降主轴下端安装孔内套接嵌设有绝缘套，所述限位凸台和滑槽均形成于所述绝缘套内表面。这样，单独嵌设的绝缘套，可以利于该位置内腔结构的设置成形，同时磨损后方便更换以保证配合精度，保证对中效果。同时绝缘套还可以实现绝缘，避免芯轴上端产生打弧现象。进一步地，所述芯轴下端和夹爪安装盘连接处具有一段绝缘材料段。以进一步对芯轴进行绝缘，避免芯轴上端产生打弧现象而破坏装置。

作为优化，所述芯轴升降机构包括固定安装在升降主轴上端端部的缸体，缸体高度方向的内腔中部具有隔板将缸体内腔分隔为上下两个腔室，所述芯轴上端可滑动地向上穿过缸体，且芯轴和缸体上下两端以及中部的隔板之间均分别设置有密封圈实现动密封，芯轴位于缸体内腔上下两个腔室内的部分各自水平固定设置有一个活塞将缸体内腔分隔为高度方向依次排布的四个气压室，缸体上还设置有四个分别和四个气压室连通的气孔接口。

这样，通过气压控制的方式，控制芯轴的升降，控制方便快捷且结构简单可靠。

作为优化，所述升降控制系统，包括一个位于炉体一侧且底部固定于地面的转盘，转盘上方设置有液压升降装置，液压升降装置的升降端和真空室壳体固定连接并用于带动其升降，液压升降装置的升降端上端还固定设置有主轴升降装置和升降主轴固定连接并用于带动升降主轴升降。所述主轴升降装置包括一根竖向设置于液压升降装置的升降端上端的丝杠，丝杠和丝杠控制电机连接并能够靠其控制旋转，丝杠上配合设置有一个螺母构成丝杠螺母传动副，螺母通过连接臂和升降主轴固定连接。

这样，升降控制系统能够实现真空室壳体和升降主轴的同步升降控制，也可以实现对升降主轴的单独升降控制，具有结构简单，控制方便快捷，运动过程稳定可靠的特点，同时能够实现真空室壳体和升降主轴的旋转控制，以方便装卸维修等操作。

作为优化，所述抽真空系统包括和真空室壳体连接的抽气管道，抽气管道上远离真空室壳体一端串联设置有两个罗茨真空泵和一个滑阀真空泵，两个罗茨真空泵后端以及前端和滑阀真空泵之间的抽气管道上还分别设置有一个前级控制阀，抽气管道上还设置有和两个罗茨真空泵及其后端的前级控制阀并联的旁路管道，旁路管道上设置有旁路控制阀，旁路管道后方的抽气管道上还连接有带开关阀的第一旁通管，两个罗茨真空泵前端的前级控制阀和滑阀真空泵之间的抽气管道上还连接有带开关阀的第二旁通管。其中，抽真空时气流流动方向为前方。

这样，抽真空系统采用了两套管路，抽真空时，可以先关闭第一旁通管和第二旁通管；开启旁路管道和两个罗茨真空泵前端的前级控制阀，关闭两个罗茨真空泵后端的前级控制阀，关闭第二旁通管，通过滑阀真空泵进行预抽真空。预抽到一定程度后，关闭旁路管道上的旁路控制阀，开启两个罗茨真空泵前端的前级控制阀，打开第二旁通管，靠两个罗茨真空泵进行深度抽真空。这样保证了抽真空过程的快捷，可靠，抽真空程度高且不易损伤设备，延长设备使用寿命。当冶炼完毕后，可以开启第一旁通管进行放气，带炉体内气压平衡后，再移开真空室壳体，保证气压冲击带来安全隐患。

故本发明能够更好地实现对电极的夹持对中，能减少主轴与过渡电极配合面配合不良产生的打弧现象，能使主轴与过渡电极夹持精巧稳定，操作简便，使其电极重复定位精度高、速度快，并能适应大规模生产所需进行的电极批量更换以及高精度快速重复定位要求，并进一步具有预热功能提高其安全性，提高钢锭冶炼质量。

作为进一步优化，炉体旁还进一步设置有电极预热装置，电极预热装置具有一个竖向设置且上端开口的能够供电极下端插入的加热腔室，还具有能够用于对插入的电极加热的加热装置。这样，可以在冶炼前进一步实现对电极的预热，提高冶炼安全性，提高钢锭冶炼质量。

综上所述，本发明夹持定心定位方法精巧稳定，操作简便，电极重复定位精度高、速度快，可满足批量生产中电极批量更换与及高精度快速重复定位的需求，大大减少了操作人为误差，提高了工作质量与效率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的结构示意图。

图2为图1中单独炉体、升降主轴和真空室壳体部分的结构示意图。

图3为本发明具体实施时可以进一步增加的电极预热装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合最优实施方式及其附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1-3所示，一种真空自耗冶炼炉，包括内置坩埚的炉体12，炉体内坩埚外设置有夹层式的冷却水室，炉体12上方竖向设置有真空室壳体15，真空室壳体15下端和炉体上端可分离地密封对接，真空室壳体外连接有抽真空系统，真空室壳体内套设有竖向正对坩埚14设置的电极，电极包括位于上方的过渡电极1和焊接在过渡电极1下方的自耗电极13，过渡电极1上部连接在升降主轴7上，升降主轴7上部通过滑动密封结构16可滑动地穿过真空室壳体，还设置有用于控制真空室壳体以及升降主轴进行升降的升降控制系统；所述电极上端通过电极夹持装置固定在升降主轴下端，其中，所述电极上端和升降主轴下端之间还设置有用于实现电极自动对中的对接结构。

其中，所述对接结构包括位于升降主轴7下端同轴设置的安装孔，安装孔下部具有一个小直径端向上的锥筒段，对接结构还包括位于电极上端靠近端部的一个同轴设置的锥台段，锥台段小直径端向上设置，所述电极上端插入到升降主轴下端安装孔后，锥台段能够和锥筒段完成贴紧配合。

这样，当自耗电极焊接到过渡电极上形成电极整体结构后，安装电极时，将电极上端插入到升降主轴下端安装孔内，靠电极上端的锥台段和升降主轴下端安装孔内的锥筒段贴紧配合，可以完成对电极轴心的自动对中，然后再靠电极夹持装置实现对电极固定。这样就能够更好地实现对电极的夹持对中，能减少主轴与过渡电极配合面配合不良产生的打弧现象，使其电极重复定位精度高、速度快。

其中，所述安装孔下部过盈配合套设有一个铜套2形成所述锥筒段，铜套2内表面为锥筒形外表面为圆柱形。

这样，单独采用铜套形成锥筒段的定位配合面，铜套利于导电且表面更加光滑耐磨，同时当定位面磨损后，可以通过拆卸更换铜套的方式，保证定位精确效果。

其中，所述电极上部锥台段下方位置还沿周向向外设置有两圈夹持用的凸台。这样，方便对电极的夹持移动以实现安装定位。

其中，所述电极夹持装置，包括位于升降主轴下端安装孔内且固定于电极上端端部的一个和电极同轴设置的夹持头，夹持头下部为向内收缩的弧形面且在下端通过同轴竖向设置的连接柱固定连接在电极的锥台段上端轴心位置，电极夹持装置还包括一根芯轴6，芯轴6竖向同轴设置在升降主轴轴心处的轴心孔中，芯轴6上端通过芯轴升降机构安装在升降主轴上端且能够靠其控制升降，芯轴下端固定连接有一个水平设置的夹爪安装盘4，夹爪安装盘4周边均匀开设有多个安装槽且在各安装槽内可竖向转动地铰接安装有活动夹爪3，活动夹爪3整体围成小直径端向下的锥套形状，且围成的锥套下部内腔和夹持头外形匹配，活动夹爪围成的锥套外表面和周向设置在升降主轴下端安装孔内壁上的一圈限位凸台配合，使得芯轴向下运动时能够靠限位凸台迫使活动夹爪下端向内转动并将夹持头夹紧固定。

这样，当电极对接定位后，芯轴升降机构控制芯轴向下移动，使得活动夹爪和升降主轴内孔中的限位凸台接触并被迫转动，将夹持头夹紧固定；实现对主轴的夹持紧固。这样使得电极对接定位后，从内部进行夹持固定。采用的夹持结构能够极大地保证夹持的同轴度要求，实现无间隙配合自动对心定位夹持，防止电极轴向方向与主轴定位中心线发生径向位移，造成真空冶炼中发生因电极对中不良而产生边弧烧坏坩锅壁，出现冶炼事故，同样大大减少主轴与过渡电极配合面因配合不良产生的打弧现象。

其中，所述升降主轴下端安装孔内位于限位凸台上方还设置有滑槽，所述活动夹爪外表面上部具有外凸配合在滑槽内的滑台。这样可以更好地保证配合过程中，活动夹爪围成的锥套和升降主轴以及电极之间的同轴度，确保电极对中效果。

其中，所述活动夹爪外方的升降主轴下端安装孔内套接嵌设有绝缘套5，所述限位凸台和滑槽均形成于所述绝缘套5内表面。这样，单独嵌设的绝缘套，可以利于该位置内腔结构的设置成形，同时磨损后方便更换以保证配合精度，保证对中效果。同时绝缘套还可以实现绝缘，避免芯轴上端产生打弧现象。进一步地，所述芯轴下端和夹爪安装盘连接处具有一段绝缘材料段。以进一步对芯轴进行绝缘，避免芯轴上端产生打弧现象而破坏装置。

其中，所述芯轴升降机构包括固定安装在升降主轴上端端部的缸体17，缸体高度方向的内腔中部具有隔板将缸体17内腔分隔为上下两个腔室，所述芯轴6上端可滑动地向上穿过缸体17，且芯轴和缸体上下两端以及中部的隔板之间均分别设置有密封圈实现动密封，芯轴位于缸体内腔上下两个腔室内的部分各自水平固定设置有一个活塞将缸体内腔分隔为高度方向依次排布的四个气压室，四个气缸室由上到下依次排布为第一气缸室11，第二气缸室10，第三气缸室9和第四气缸室8，缸体上还设置有四个分别和四个气压室连通的气孔接口。

这样，通过气压控制的方式，控制芯轴的升降，控制方便快捷且结构简单可靠。

其中，所述升降控制系统，包括一个位于炉体一侧且底部固定于地面的转盘26，转盘上方设置有液压升降装置，液压升降装置的升降端18和真空室壳体15固定连接并用于带动其升降，液压升降装置的升降端18上端还固定设置有主轴升降装置和升降主轴7固定连接并用于带动升降主轴7升降。所述主轴升降装置包括一根竖向设置于液压升降装置的升降端上端的丝杠27，丝杠27和丝杠控制电机连接并能够靠其控制旋转，丝杠上配合设置有一个螺母构成丝杠螺母传动副，螺母通过连接臂和升降主轴7固定连接。

这样，升降控制系统能够实现真空室壳体和升降主轴的同步升降控制，也可以实现对升降主轴的单独升降控制，具有结构简单，控制方便快捷，运动过程稳定可靠的特点，同时能够实现真空室壳体和升降主轴的旋转控制，以方便装卸维修等操作。

其中，所述抽真空系统包括和真空室壳体连接的抽气管道28，抽气管道28上远离真空室壳体一端串联设置有两个罗茨真空泵22、23和一个滑阀真空泵25，两个罗茨真空泵后端以及前端和滑阀真空泵之间的抽气管道上还分别设置有一个前级控制阀21、24，抽气管道上还设置有和两个罗茨真空泵及其后端的前级控制阀并联的旁路管道，旁路管道上设置有旁路控制阀20，旁路管道后方的抽气管道28上还连接有带开关阀的第一旁通管19，两个罗茨真空泵前端的前级控制阀和滑阀真空泵之间的抽气管道上还连接有带开关阀的第二旁通管29。其中，抽真空时气流流动方向为前方。

这样，抽真空系统采用了两套管路，抽真空时，可以先关闭第一旁通管和第二旁通管；开启旁路管道和两个罗茨真空泵前端的前级控制阀，关闭两个罗茨真空泵后端的前级控制阀，关闭第二旁通管，通过滑阀真空泵进行预抽真空。预抽到一定程度后，关闭旁路管道上的旁路控制阀，开启两个罗茨真空泵前端的前级控制阀，打开第二旁通管，靠两个罗茨真空泵进行深度抽真空。这样保证了抽真空过程的快捷，可靠，抽真空程度高且不易损伤设备，延长设备使用寿命。当冶炼完毕后，可以开启第一旁通管进行放气，带炉体内气压平衡后，再移开真空室壳体，保证气压冲击带来安全隐患。

本发明具体实施时，炉体旁还可以进一步设置电极预热装置，如图3所示，电极预热装置具有一个竖向设置且上端开口的能够供电极下端插入的加热腔室，还具有能够用于对插入的电极加热的加热装置。这样在金属电极坯料进行冶炼之前对电极坯料端头进行预热，可以防止金属电极进入熔渣后，电极坯料端头急剧升温而出现炸裂或掉块的现象；也可防止电极坯料进入熔池后，因熔池温度骤降低而使电渣锭出现勒壳、渣沟、成份不均、含杂等质量缺陷。故提高了安全性和冶炼效果。

其中，所述电极预热装置包括壳体8′，壳体8′内部设置有耐火绝缘材料9′并在中部形成加热腔室，所述耐火绝缘材料9′内埋设有绕加热腔室升降式盘旋设置的感应线圈10′形成加热装置。

这样，耐火绝缘材料可以隔温和绝缘，形成良好的保护层，延长使用寿命。加热装置采用感应线圈的非接触式加热，在线圈高频电磁场的感应下，使伸入加热腔室的电极坯料端头快速发热，升温快，热量损失小，温度均匀性高，可以具有良好的加热效果和效率，同时感应线圈铺设在耐火耐高温绝缘材料保护层内避免了和电极接触，以防实际操作不当损坏感应线圈，如使用中电极坯料端头夹持不正或伸缩位置不当，使其与感应圈碰撞或接触打弧损坏感应线圈等问题，解决了其技术中存在的安全隐患问题。其可长期使用不需更换，使用寿命长，安全、高效、节能。

其中，感应线圈10′内部中空形成线圈冷却水通道，壳体8′侧面上还设置有和线圈冷却水通道高度方向的两端接通的线圈冷却水进口11′和线圈冷却水出口12′。这样，线圈采用冷却水冷却，防止线圈自身温度过高，提高对线圈保护效果，延长使用寿命。

其中，所述壳体内还设置有保护气体通道13′，保护气体通道13′内端出气口位于加热腔室底部，外端进气口用于外接保护气源。这样，预热时可以提供惰性气体保护，避免电极坯料端头在预热过程中存在的氧化现象，防止活泼元素的烧损，防止钢中的氧含量增高，保证冶炼效果。

其中，所述保护气体通道13′为高于加热腔室内底面设置的环形通道结构，所述出气口为绕环形通道周向均匀分布的多个且绕圆周沿相同的倾斜方向斜向下连通到加热腔室底部。这样，可以使得出气孔出气后能够从保护装置内侧下方向上环形流动，能够更好地将原本炉腔内的空气排挤出炉腔内部空间，提高保护效果，

其中，所述壳体8′整体呈圆桶形，加热腔室为同轴设置的圆柱形，壳体顶部盖设固定有匹配的壳盖14′，壳盖14′中部设置有和加热腔室同轴的过孔，过孔直径大于电极外径且小于加热腔室直径。这样，壳体和加热腔室横截面均为圆形，可以节省设备空间，提高加热效率，设置的壳盖能够限制电极插入的位置，防止电极和加热腔室内壁接触而产生破坏，同时壳盖可以限制保护气体外溢，提高气体保护效果，提高对电极保护效果。另外，壳盖为可拆卸式的盖设固定设置，可以方便壳体内部结构的安装设置和检修维护。

其中，所述加热腔室内位于感应线圈上方位置还设置有温度传感器15′，温度传感器15′为非接触式温度传感器且和一位于壳体外的报警器相连。这样，可准确测量电极坯料端头预热时的实际温度。从而使电极坯料端头达到十分良好的预热效果。当检测到温度过热时，可以由报警器发出警报，防止过热，提高对电极保护效果。采用非接触式温度传感器避免和电极接触而导致破坏，报警器可以采用蜂鸣器或警示灯。

其中，所述壳体8′底部还设置有冷却水腔室16′，冷却水腔室16′一侧设置有进水管道17′，另一侧设置有出水管道18′。这样，冷却水腔室可以进一步冷却保护电极预热装置，延长装置寿命。

Claims (9)

1.一种真空自耗冶炼炉，包括内置坩埚的炉体，炉体内坩埚外设置有夹层式的冷却水室，炉体上方竖向设置有真空室壳体，真空室壳体下端和炉体上端可分离地密封对接，真空室壳体外连接有抽真空系统，真空室壳体内套设有竖向正对坩埚设置的电极，电极包括位于上方的过渡电极和焊接在过渡电极下方的自耗电极，过渡电极上部连接在升降主轴上，升降主轴上部通过滑动密封结构可滑动地穿过真空室壳体，还设置有用于控制真空室壳体以及升降主轴进行升降的升降控制系统；所述电极上端通过电极夹持装置固定在升降主轴下端，其特征在于，所述电极上端和升降主轴下端之间还设置有用于实现电极自动对中的对接结构；所述对接结构包括位于升降主轴下端同轴设置的安装孔，安装孔下部具有一个小直径端向上的锥筒段，对接结构还包括位于电极上端靠近端部的一个同轴设置的锥台段，锥台段小直径端向上设置，所述电极上端插入到升降主轴下端安装孔后，锥台段能够和锥筒段完成贴紧配合；

所述电极夹持装置，包括位于升降主轴下端安装孔内且固定于电极上端端部的一个和电极同轴设置的夹持头，夹持头下部为向内收缩的弧形面且在下端通过同轴竖向设置的连接柱固定连接在电极的锥台段上端轴心位置，电极夹持装置还包括一根芯轴，芯轴竖向同轴设置在升降主轴轴心处的轴心孔中，芯轴上端通过芯轴升降机构安装在升降主轴上端且能够靠其控制升降，芯轴下端固定连接有一个水平设置的夹爪安装盘，夹爪安装盘周边均匀开设有多个安装槽且在各安装槽内可竖向转动地铰接安装有活动夹爪，活动夹爪整体围成小直径端向下的锥套形状，且围成的锥套下部内腔和夹持头外形匹配，活动夹爪围成的锥套外表面和周向设置在升降主轴下端安装孔内壁上的一圈限位凸台配合，使得芯轴向下运动时能够靠限位凸台迫使活动夹爪下端向内转动并将夹持头夹紧固定。

2.如权利要求1所述的真空自耗冶炼炉，其特征在于，所述安装孔下部过盈配合套设有一个铜套形成所述锥筒段，铜套内表面为锥筒形外表面为圆柱形。

3.如权利要求1所述的真空自耗冶炼炉，其特征在于，所述电极上部锥台段下方位置还沿周向向外设置有两圈夹持用的凸台。

4.如权利要求1所述的真空自耗冶炼炉，其特征在于，所述升降主轴下端安装孔内位于限位凸台上方还设置有滑槽，所述活动夹爪外表面上部具有外凸配合在滑槽内的滑台。

5.如权利要求4所述的真空自耗冶炼炉，其特征在于，所述活动夹爪外方的升降主轴下端安装孔内套接嵌设有绝缘套，所述限位凸台和滑槽均形成于所述绝缘套内表面。

6.如权利要求1所述的真空自耗冶炼炉，其特征在于，所述芯轴升降机构包括固定安装在升降主轴上端端部的缸体，缸体高度方向的内腔中部具有隔板将缸体内腔分隔为上下两个腔室，所述芯轴上端可滑动地向上穿过缸体，且芯轴和缸体上下两端以及中部的隔板之间均分别设置有密封圈实现动密封，芯轴位于缸体内腔上下两个腔室内的部分各自水平固定设置有一个活塞将缸体内腔分隔为高度方向依次排布的四个气压室，缸体上还设置有四个分别和四个气压室连通的气孔接口。

7.如权利要求1所述的真空自耗冶炼炉，其特征在于，所述升降控制系统，包括一个位于炉体一侧且底部固定于地面的转盘，转盘上方设置有液压升降装置，液压升降装置的升降端和真空室壳体固定连接并用于带动其升降，液压升降装置的升降端上端还固定设置有主轴升降装置和升降主轴固定连接并用于带动升降主轴升降；

所述主轴升降装置包括一根竖向设置于液压升降装置的升降端上端的丝杠，丝杠和丝杠控制电机连接并能够靠其控制旋转，丝杠上配合设置有一个螺母构成丝杠螺母传动副，螺母通过连接臂和升降主轴固定连接。

8.如权利要求1所述的真空自耗冶炼炉，其特征在于，所述抽真空系统包括和真空室壳体连接的抽气管道，抽气管道上远离真空室壳体一端串联设置有两个罗茨真空泵和一个滑阀真空泵，两个罗茨真空泵后端以及前端和滑阀真空泵之间的抽气管道上还分别设置有一个前级控制阀，抽气管道上还设置有和两个罗茨真空泵及其后端的前级控制阀并联的旁路管道，旁路管道上设置有旁路控制阀，旁路管道后方的抽气管道上还连接有带开关阀的第一旁通管，两个罗茨真空泵前端的前级控制阀和滑阀真空泵之间的抽气管道上还连接有带开关阀的第二旁通管。

9.如权利要求1所述的真空自耗冶炼炉，其特征在于，炉体旁还设置有电极预热装置，电极预热装置具有一个竖向设置且上端开口的能够供电极下端插入的加热腔室，还具有能够用于对插入的电极加热的加热装置。