CN105033200A - 一种真空冶炼铸造设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶炼铸造设备及工艺的技术领域，具体的涉及一种真空冶炼铸造设备及工艺。该种真空冶炼铸造设备，包括真空冶炼炉和冷却水系统，在真空冶炼炉的炉体下端设有开孔，该开孔通过连通管道与设于炉体下方的铸造箱相连；在所述连通管道上安装有连通闸阀；所述铸造箱的箱体侧端设有开启式门阀。该真空冶炼铸造设备适用于真空冶炼以及防氧化铸造，通过该铸造设备实现了真空冶炼、保护气体铸造，可以生产出等截面连续铸造材料；解决了因真空罐体空间限制而无法放置相应的铸型模具的问题。
Description
技术领域
本发明属于冶炼铸造设备及工艺的技术领域，具体的涉及一种真空冶炼铸造设备及工艺。
背景技术
金属的冶炼铸造工艺技术已被人类发明应用至今，一般采用在非真空状态下的工艺生产各种金属零部件制品，如转炉冶炼、电弧炉冶炼、中频炉冶炼等；铸造方式通常也采用在非真空状态下的生产工艺，如砂型模铸、连铸、消失模铸造、V法铸造等工艺技术。在20世纪30年代末40年代初，第二次世界大战期间及战后，为了适应军事工业及尖端技术对高性能金属材料及研发新型材料的需要，真空冶金工艺技术及设备在工业发达国家快速发展起来。
目前对于一些高合金钢、易氧化合金、纯净钢的冶炼工艺，需要采用真空冶炼工艺及设备，真空铸造工艺大致分为真空吸铸、真空低压铸造、真空差压铸造方法。在冶炼工艺上可以采用已经成熟的真空炉冶炼设备，在加入各种炉料后关闭炉盖，抽取真空、达到设定的真度后，进行感应冶炼，既在整个冶炼过程中都处于真空状态；也可以采用非真空保护气氛及保护渣冶炼，或者采用VOD、VD、RH工艺。
真空冶炼后的合金钢液都需要进行浇注、铸锭，通常方法是在真空罐内设置模具浇注或者是破真空后吊出钢包浇注：1、真空浇注，通过罐盖上部的观察孔观察，启动坩埚旋转机构，将坩埚内金属液浇注到已放置在罐体内部的铸模内，待温、冷却；该方法真空浇注避免了合金的氧化，但由于真空炉炉体内部空间限制不易操作，这种方式只适合比较小型的真空炉冶炼铸造，浇注成一个整体的铸锭，做为冶炼钢种的试验材料；而不能够满足直接浇注成具有一定形状、长度较大的铸件材料；对于需要铸造成等截面的较长材料，无法实现铸造。在真空炉内浇注，受真空室空间限制，同时真空浇注后冷却缓慢，铸件容易产生偏析及内部缩孔。
2、非真空铸造，在真空冶炼将合金全部熔化后，关闭真空管道阀门，停止真空机组系统运行，开启破真空阀门，将真空炉破真空，待炉内压力与大气压力平衡后，开启真空罐盖，旋转感应炉坩埚，将钢液浇注到中间包内，将中间包吊出炉体，并将中间包中金属液浇注到已准备好的模具中。这种真空冶炼，非真空浇注工艺方法，可以实现在车间内浇注各种形状的铸件，避免了合金冶炼过程的氧化烧损，但在坩埚浇注中间包过程中及中间包浇注铸件过程中都是在大气环境下进行的，浇注过程会产生二次氧化，吸入空气，铸件产生气孔等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种真空冶炼铸造设备及工艺，该真空冶炼铸造设备适用于真空冶炼以及防氧化铸造，通过该铸造设备及工艺实现了真空冶炼、保护气体铸造，可以生产出等截面连续铸造材料；解决了因真空罐体空间限制而无法放置相应的铸型模具的问题，本发明设计采用了真空冶炼、惰性气体保护、在不开启真空罐盖进入空气的情况下，实现了单炉连铸，冷却快速，铸件组织致密，适合于低膨胀合金、金刚石触媒等高合金材料的冶炼、铸造生产。
本发明的技术方案为：一种真空冶炼铸造设备，包括真空冶炼炉和冷却水系统，在真空冶炼炉的炉体下端设有开孔，该开孔通过连通管道与设于炉体下方的铸造箱相连；在所述连通管道上安装有连通闸阀；所述铸造箱的箱体侧端设有开启式门阀。
所述铸造箱内放置有铸造模具。
所述铸造模具的模具浇口与所述真空冶炼炉内置坩埚的坩埚浇口杯之间设有浇道溜槽。
所述铸造箱内安装有水平连铸钢包，在该水平连铸钢包一侧的下部设有水冷式石墨连铸器。
所述水平连铸钢包与所述真空冶炼炉内置坩埚的坩埚浇口杯之间设有浇道溜槽。
一种利用所述真空冶炼铸造设备的工艺，包括以下步骤：
（1）按钢种的配方备料，清锈、称重；
（2）将所需铸型模具放置于铸造箱内，将浇道溜槽放置于模具浇口与坩埚浇口杯之间，关闭铸造箱的箱体侧端的开启式阀门；开启设备冷却水系统；
（3）将步骤（1）配置完毕的炉料按顺序放置于真空冶炼炉内部的坩埚中；启动中频电源，小功率烘炉；关闭真空炉盖；开启真空泵系统，对真空炉抽取真空，达到设定的真空度
10-3Pa～10-1Pa；逐渐增加冶炼功率至额定冶炼功率，进行正常冶炼，在罐盖上部观察孔观察坩埚内炉料熔化情况，待合金全部熔清，中频感应磁场使合金熔液搅拌均匀、温度均匀后；关闭真空系统阀门，停止扩散泵、罗兹泵运行；将氮气管道开启，沿破真空阀将氮气导入真空炉罐体，使炉体内充满氮气；
（4）调整冶炼功率至设定的浇注温度，进行铸造；旋转真空炉坩埚，将金属液体匀速浇注，金属液体沿浇道溜槽注入铸型模具内，完成浇注；
（5）打开上部炉盖，按配料进行下炉次的加料冶炼工作；同时打开铸造箱箱体侧端的开启
式门阀，拉出铸型至车间内放置。
一种利用所述真空冶炼铸造设备的工艺，包括以下步骤：
（1）按钢种的配方备料，清锈、称重；
（2）将水平连铸钢包放置于铸造箱内，将浇道溜槽放置于水平连铸钢包与坩埚浇口杯之间，关闭铸造箱的箱体侧端的开启式阀门；开启设备冷却水系统；
（3）将步骤（1）配置完毕的炉料按顺序放置于真空冶炼炉内部的坩埚中；启动中频电源，
小功率烘炉；关闭真空炉盖；开启真空泵系统，对真空炉抽取真空，达到设定的真空度
10-3Pa～10-1Pa；逐渐增加冶炼功率至额定冶炼功率，进行正常冶炼，在罐盖上部观察孔观察坩埚内炉料熔化情况，待合金全部熔清，中频感应磁场使合金熔液搅拌均匀、温度均匀后；关闭真空系统阀门，停止扩散泵、罗兹泵运行；将氮气管道开启，沿破真空阀将氮气导入真空炉罐体，使炉体内充满氮气；
（4）调整冶炼功率至设定的浇注温度，进行铸造；旋转真空炉坩埚，将金属液体匀速浇
注，金属液体沿浇道溜槽注入水平连铸钢包内，开启引锭机，从水冷式石墨连铸器的连铸
口牵引出冷却成型的圆形棒材或方形连铸坯，将水平连铸钢包中钢液全部连铸成一条等截
面连铸材料。
本发明的有益效果为：本发明所述真空冶炼铸造设备使得冶炼过程全部处于真空状态，在氮气保护下将金属液导流至设置在真空炉下部的铸造箱内的铸造模具或水平连铸钢包中，不受真空罐体空间限制，可以在铸造箱体设置各种尺寸模具、铸造出如细长棒体等形状的铸件；在氮气压力下浇注既避免了在空气中浇注的氧化问题，又减少了真空（无压力）浇注时铸件出现的缩孔现象；同时，在开启上部炉盖后可以马上进行下一炉次的加料工作，提高了冶炼效率。可以连续铸造出所需要的等截面细长棒才，及其他形状的等截面长形铸件，这是原真空冶炼炉所不具备的功能；减少了浇口冒口切割，提高了铸锭的成材率。
该真空冶炼铸造设备适用于真空冶炼以及防氧化铸造，通过该铸造设备及工艺实现了真空冶炼、保护气体铸造，可以生产出等截面连续铸造材料；解决了因真空罐体空间限制而无法放置相应的铸型模具的问题，本发明设计采用了真空冶炼、惰性气体保护、在不开启真空罐盖进入空气的情况下，实现了单炉连铸，冷却快速，铸件组织致密，适合于低膨胀合金、金刚石触媒等高合金材料的冶炼、铸造生产。
附图说明
图1为本发明实施例1中真空冶炼铸造设备的结构示意图。
图2为本发明实施例2中真空冶炼铸造设备的结构示意图。
其中，1为炉体，2为开孔，3为连通管道，4为铸造箱，5为连通闸阀，6为开启式门阀，7为铸造模具，8为坩埚浇口杯，9为浇道溜槽，10为水平连铸钢包，11为水冷式石墨连铸器。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
一种真空冶炼铸造设备，包括真空冶炼炉和冷却水系统，在真空冶炼炉的炉体1下端设有开孔2，该开孔2通过连通管道3与设于炉体1下方的铸造箱4相连；在所述连通管道3上安装有连通闸阀5；所述铸造箱4的箱体侧端设有开启式门阀6。所述铸造箱4内放置有铸造模具7。该铸造模具7的模具浇口与所述真空冶炼炉内置坩埚的坩埚浇口杯8之间设有浇道溜槽9。
利用所述真空冶炼铸造设备的工艺，包括以下步骤：
（1）按钢种的配方备料，清锈、称重；
（2）将所需铸型模具放置于铸造箱内，将浇道溜槽放置于模具浇口与坩埚浇口杯之间，关闭铸造箱的箱体侧端的开启式阀门；开启设备冷却水系统；
（3）将步骤（1）配置完毕的炉料按顺序放置于真空冶炼炉内部的坩埚中；启动中频电源，小功率烘炉；关闭真空炉盖；开启真空泵系统，对真空炉抽取真空，达到设定的真空度
10-3Pa～10-1Pa；逐渐增加冶炼功率至额定冶炼功率，进行正常冶炼，在罐盖上部观察孔观察坩埚内炉料熔化情况，待合金全部熔清，中频感应磁场使合金熔液搅拌均匀、温度均匀后；关闭真空系统阀门，停止扩散泵、罗兹泵运行；将氮气管道开启，沿破真空阀将氮气导入真空炉罐体，使炉体内充满氮气；
（4）调整冶炼功率至设定的浇注温度，进行铸造；旋转真空炉坩埚，将金属液体匀速浇注，金属液体沿浇道溜槽注入铸型模具内，完成浇注；
（5）打开上部炉盖，按配料进行下炉次的加料冶炼工作；同时打开铸造箱箱体侧端的开启
式门阀，拉出铸型至车间内放置。
实施例2
一种真空冶炼铸造设备，包括真空冶炼炉和冷却水系统，在真空冶炼炉的炉体1下端设有开孔2，该开孔2通过连通管道3与设于炉体1下方的铸造箱4相连；在所述连通管道3上安装有连通闸阀5；所述铸造箱4的箱体侧端设有开启式门阀6。所述铸造箱4内安装有水平连铸钢包10，在该水平连铸钢包10一侧的下部设有水冷式石墨连铸器11。所述水平连铸钢包10与所述真空冶炼炉内置坩埚的坩埚浇口杯8之间设有浇道溜槽9。
一种利用所述真空冶炼铸造设备的工艺，包括以下步骤：
（1）按钢种的配方备料，清锈、称重；
（2）将水平连铸钢包放置于铸造箱内，将浇道溜槽放置于水平连铸钢包与坩埚浇口杯之间，关闭铸造箱的箱体侧端的开启式阀门；开启设备冷却水系统；
（3）将步骤（1）配置完毕的炉料按顺序放置于真空冶炼炉内部的坩埚中；启动中频电源，
小功率烘炉；关闭真空炉盖；开启真空泵系统，对真空炉抽取真空，达到设定的真空度
10-3Pa～10-1Pa；逐渐增加冶炼功率至额定冶炼功率，进行正常冶炼，在罐盖上部观察孔观察坩埚内炉料熔化情况，待合金全部熔清，中频感应磁场使合金熔液搅拌均匀、温度均匀后；关闭真空系统阀门，停止扩散泵、罗兹泵运行；将氮气管道开启，沿破真空阀将氮气导入真空炉罐体，使炉体内充满氮气；
（4）调整冶炼功率至设定的浇注温度，进行铸造；旋转真空炉坩埚，将金属液体匀速浇
注，金属液体沿浇道溜槽注入水平连铸钢包内，开启引锭机，从水冷式石墨连铸器的连铸
口牵引出冷却成型的圆形棒材或方形连铸坯，将水平连铸钢包中钢液全部连铸成一条等截
面连铸材料。
Claims (7)
1.一种真空冶炼铸造设备，包括真空冶炼炉和冷却水系统，其特征在于，在真空冶炼炉的炉体下端设有开孔，该开孔通过连通管道与设于炉体下方的铸造箱相连；在所述连通管道上安装有连通闸阀；所述铸造箱的箱体侧端设有开启式门阀。
2.根据权利要求1所述真空冶炼铸造设备，其特征在于，所述铸造箱内放置有铸造模具。
3.根据权利要求2所述真空冶炼铸造设备，其特征在于，所述铸造模具的模具浇口与所述真空冶炼炉内置坩埚的坩埚浇口杯之间设有浇道溜槽。
4.根据权利要求1所述真空冶炼铸造设备，其特征在于，所述铸造箱内安装有水平连铸钢包，在该水平连铸钢包一侧的下部设有水冷式石墨连铸器。
5.根据权利要求4所述真空冶炼铸造设备，其特征在于，所述水平连铸钢包与所述真空冶炼炉内置坩埚的坩埚浇口杯之间设有浇道溜槽。
6.一种利用权利要求3所述真空冶炼铸造设备的工艺，包括以下步骤：
（1）按钢种的配方备料，清锈、称重；
（2）将所需铸型模具放置于铸造箱内，将浇道溜槽放置于模具浇口与坩埚浇口杯之间，关闭铸造箱的箱体侧端的开启式阀门；开启设备冷却水系统；
（3）将步骤（1）配置完毕的炉料按顺序放置于真空冶炼炉内部的坩埚中；启动中频电源，小功率烘炉；关闭真空炉盖；开启真空泵系统，对真空冶炼炉抽取真空，达到设定的真空度10-3Pa～10-1Pa；逐渐增加冶炼功率至额定冶炼功率，进行正常冶炼，在罐盖上部观察孔观察坩埚内炉料熔化情况，待合金全部熔清，中频感应磁场使合金熔液搅拌均匀、温度均匀后；关闭真空系统阀门，停止扩散泵、罗兹泵运行；将氮气管道开启，沿破真空阀将氮气导入真空冶炼炉的炉体内，使炉体内充满氮气；
（4）调整冶炼功率至设定的浇注温度，进行铸造；旋转真空冶炼炉中的坩埚，将金属液体匀速浇注，金属液体沿浇道溜槽注入铸型模具内，完成浇注；
（5）打开上部炉盖，按配料进行下炉次的加料冶炼工作；同时打开铸造箱箱体侧端的开启
式门阀，拉出铸型至车间内放置。
7.一种利用权利要求5所述真空冶炼铸造设备的工艺，包括以下步骤：
（1）按钢种的配方备料，清锈、称重；
（2）将水平连铸钢包放置于铸造箱内，将浇道溜槽放置于水平连铸钢包与坩埚浇口杯之间，关闭铸造箱的箱体侧端的开启式阀门；开启设备冷却水系统；
（3）将步骤（1）配置完毕的炉料按顺序放置于真空冶炼炉内部的坩埚中；启动中频电源，小功率烘炉；关闭真空炉盖；开启真空泵系统，对真空冶炼炉抽取真空，达到设定的真空度10-3Pa～10-1Pa；逐渐增加冶炼功率至额定冶炼功率，进行正常冶炼，在罐盖上部观察孔观察坩埚内炉料熔化情况，待合金全部熔清，中频感应磁场使合金熔液搅拌均匀、温度均匀后；关闭真空系统阀门，停止扩散泵、罗兹泵运行；将氮气管道开启，沿破真空阀将氮气导入真空冶炼炉的炉体内，使炉体内充满氮气；
（4）调整冶炼功率至设定的浇注温度，进行铸造；旋转真空冶炼炉中的坩埚，将金属液体匀速浇注，金属液体沿浇道溜槽注入水平连铸钢包内，开启引锭机，从水冷式石墨连铸器的连铸口牵引出冷却成型的圆形棒材或方形连铸坯，将水平连铸钢包中钢液全部连铸成一条等截面连铸材料。
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