CN107586965A - 熔炼设备以及熔炼方法 - Google Patents

Abstract

一种熔炼设备以及熔炼方法，其中熔炼设备包括：结晶器；拉锭机构，所述拉锭机构与所述结晶器底部相连；振动机构，所述振动机构适于使所述拉锭机构进行振动。本发明在减小了铸锭的晶粒尺寸的同时，简化了金属晶粒细化工序，使得后期TMP(塑性变形和再结晶过程)操作简单，且减少了热处理工序以及设备的投入量，从而显著的降低了生产成本。

Description

熔炼设备以及熔炼方法

技术领域

本发明涉及金属熔炼技术领域，特别涉及一种熔炼设备以及熔炼方法。

背景技术

电子束熔炼炉(Electron Beam Refine Furnace，EB炉)，是利用高速运动电子的动能转换成热能作为热源，将金属熔化成铸锭的一种真空熔炼设备。由于EB炉真空度高，提纯效果好，可以同时去除金属中的非金属元素杂质与低熔点金属杂质，因此广泛用于生产洁净金属，对于高纯难熔金属以及难熔金属合金生产领域发挥着重要作用。

电子束熔炼炉在较高真空条件下用一个或多个电子枪阴极发射的高速电子束轰击高温难熔金属，由电子束动能转化为热能来加热熔化金属形成流动性的金属液滴，金属液滴落入水冷结晶器或铸锭的模具内，聚集成熔池，然后冷凝成铸锭。

然而，现有技术熔炼制造的铸锭的质量有待进一步提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种熔炼设备以及熔炼方法，提高制造的铸锭的质量。

为解决上述问题，本发明提供一种熔炼设备，包括：结晶器；拉锭机构，所述拉锭机构与所述结晶器底部相连；振动机构，所述振动机构适于使所述拉锭机构进行振动。

可选的，所述振动机构位于所述拉锭机构内部。

可选的，所述振动机构位于所述拉锭机构外部且与所述拉锭机构相连接。

可选的，所述振动机构为激振器或振动电机。

可选的，所述拉锭机构包括拉锭底座以及与所述拉锭底座相连的拉锭杆，其中，所述拉锭底座与所述结晶器底部相连。

可选的，所述振动机构与所述拉锭底座相连；或者，所述振动机构位于所述拉锭底座内。

可选的，所述结晶器底部为中空结构，且所述结晶器与所述拉锭底座相连围成器皿区，所述器皿区用于聚集熔融金属形成铸锭。

可选的，所述结晶器具有可移动底座，且所述可移动底座与所述拉锭底座相连，所述可移动底座适于在拉锭机构的作用下移动。

可选的，所述熔炼设备还包括，第一控制系统，用于控制所述拉锭机构的拉锭速率。

可选的，所述熔炼设备还包括，第二控制系统，用于控制所述振动机构的振动参数。

可选的，所述结晶器为水冷坩埚。

可选的，所述熔炼设备还包括，熔炼炉体，且所述结晶器位于所述熔炼炉体内；且所述熔炼炉体内还具有电子枪。

可选的，所述熔炼设备还包括，冷却腔室，所述拉锭机构位于所述冷却腔室内。

可选的，所述冷却腔室的腔壁为夹层结构，且所述夹层结构内设置有冷却循环水。

本发明还提供一种熔炼方法，包括：提供前述的熔炼设备；提供金属坯料；对所述金属坯料进行熔炼形成熔池，所述熔池内具有熔融金属；将所述熔融金属注入至所述结晶器内；采用所述拉锭机构对位于所述结晶器内的熔融金属进行拉锭处理形成铸锭；其中，在所述拉锭处理过程中，所述振动机构使所述拉锭机构进行振动。

可选的，所述拉锭处理过程中，拉锭速率与所述金属坯料熔化速度相同。

可选的，所述振动机构使所述拉锭机构进行振动的参数包括：振动幅度为±3mm，振动频率为10～35khz。

可选的，所述铸锭的材料包括钨、锆、铬、铪、铜、钼、钽、钛或铌中的一种或多种。

可选的，采用电子束熔炼技术进行所述熔炼。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明提供的熔炼设备中，包括结晶器，与结晶器底部相连的拉锭结构；还包括振动机构，所述振动机构适于使所述拉锭机构进行振动。因此，在采用本发明提供的熔炼设备进行熔炼形成铸锭过程中，拉锭机构在拉锭过程中铸锭会受到拉锭机构的振动影响而进行振动，使铸锭内原有的晶粒组织在没有成形之前受到外力作用而破裂，原有的晶粒组织被分割成多个部分，从而达到细晶强化的效果，减小制造的铸锭的晶粒尺寸，提高铸锭的质量。

可选方案中，所述拉锭机构包括与结晶器底部相连的拉锭底座，且所述振动机构位于所述拉锭底座内，使得向铸锭提供的振动源与铸锭之间的距离近，从而减小振动能量的损失。

可选方案中，所述熔炼设备还包括第二控制系统，所述第二控制系统控制所述振动机构的振动参数，因此，针对铸锭的材料不同，可以使振动机构相应输出不同的振动参数。

相应的，本发明提供的熔炼方法中，在进行拉锭处理形成铸锭的过程中，使铸锭振动，使得铸锭内原有的晶粒组织在没有成形之前受到外力作用而破碎，从而到达细化晶粒的效果，使得熔炼制造的铸锭的韧性、塑性以及硬度。与进行拉锭处理形成铸锭，再对所述铸锭进行细晶强化的方案相比，本发明在减小了铸锭的晶粒尺寸的同时，简化了金属晶粒细化工序，使得后期TMP(塑性变形和再结晶过程)操作简单，且减少了热处理工序以及设备的投入量，从而显著的降低了生产成本。

附图说明

图1为本实施例提供的熔炼设备的结构示意图；

图2为本实施例提供的熔炼方法的流程示意图；

图3为图2所示实施例中各步骤结构示意图。

具体实施方式

根据背景技术，现有技术熔炼制造的铸锭的质量有待进一步提高。

现有技术熔炼制造的铸锭的晶粒较粗，使得铸锭的强度、硬度、韧性以及塑性均有有待进一步提高。

经分析，通常金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以由单位体积的晶体内晶粒数目表征，在一定体积的晶体内，晶粒数量越多金属的晶粒越细。一般情况下，金属件的晶粒越细，金属的塑性和韧性越好。

通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化。一般的，铸锭的细晶强化的方法为，在熔炼制造铸锭后，对所述铸锭进行锻打或轧制等塑性变形处理，使用外力使原有晶粒分割成多个部分，分界线为亚晶界，相应的形成多个亚晶粒；然后对具有亚晶粒的铸锭进行热处理，所述热处理为再结晶退火，在所述热处理过程中，经过塑性变形的铸锭加热到再结晶温度以上，使亚晶粒重新结晶为均匀的等轴晶粒，以消除变形强化和残余应力。

上述方法制造铸锭的工艺步骤较多，操作难度较大；并且，制造铸锭所投入的设备较多，热预算高。

为解决上述问题，本发明提供一种熔炼设备。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1为本实施例提供的熔炼设备的结构示意图。

参考图1，所述熔炼设备包括：

结晶器101；

拉锭机构102，所述拉锭机构102与所述结晶器101底部相连；

振动机构103，所述振动机构103适于使所述拉锭机构102进行振动。

以下将结合附图对本实施例提供的熔炼设备进行详细说明。

所述结晶器101用于聚集熔融金属，且使熔融金属成型以形成铸锭。所述结晶器101还可以作为对金属坯料进行熔炼形成熔池的平台。

本实施例中，所述结晶器101为水冷坩埚，避免在熔炼过程中结晶器101侧壁的温度过高。

所述拉锭机构102包括拉锭底座111以及与所述拉锭底座111相连的拉锭杆112，其中，所述拉锭底座111与所述结晶器101底部相连。所述拉锭机构102用于承托熔炼后形成的熔融金属，并且将所述熔融金属从结晶器101中拉出以形成铸锭。

本实施例中，所述结晶器101底部为中空结构，也就是说，所述结晶器101具有底部镂空的腔体，所述腔体用于使熔融金属成型形成铸锭。需要说明的是，由于结晶器101用于盛放熔融金属，并且使熔融金属成型形成铸锭，因此，当所述结晶器101底部为中空结构时，在熔炼状态下，所述结晶器101与所述拉锭底座111相连围成器皿区，所述器皿区用于聚集熔融金属形成铸锭，因此在熔炼状态下，所述拉锭底座111位于结晶器101的腔体中；并且，所述拉锭底座111还能够从所述结晶器101的腔体中移动以脱离所述结晶器101，使得位于结晶器101内的熔融金属被拉出形成铸锭。

本实施例中，所述拉锭底座111上还具有底锭113，所述底锭113用于承托熔炼形成的熔融金属，熔炼形成的熔融金属位于所述底锭113上。本实施例中，所述底锭113的尺寸与所述结晶器101底部尺寸相同。在其他实施例中，所述底锭的尺寸还可以大于所述结晶器底部尺寸。

本实施例中，所述底锭113的材料与待熔炼形成的熔融金属材料相同，使得熔融金属凝固形成铸锭后，所述铸锭与所述底锭113铸成一体，所述底锭113成为铸锭的一部分。当熔炼结束后，可以方便地去除铸锭，并且将铸锭的一部分分离作为新的底锭，用于下一次熔炼，相当于直接在所述拉锭机构102上形成铸锭，可以使得形成的铸锭更容易从拉锭机构102上取下。

此外，在其他实施例中，所述结晶器还可以具有可移动底座，且所述可移动底座与所述拉锭底座相连，所述可移动底座适于在拉锭机构的作用下移动，使得所述可移动底座脱离所述结晶器的腔体。当所述结晶器具有可移动底座时，所述可移动底座的材料与待熔炼的金属材料相同，使得在熔炼过程中形成的熔融金属聚集在所述可移动底座上，所述熔融金属凝固形成铸锭，且所述铸锭和所述可移动底座铸成一体，所述可移动底座成为铸锭的一部分。

本实施例中，所述拉锭底座111的宽度尺寸大于所述拉锭杆112的宽度尺寸，使得所述拉锭底座111可以更好承托熔炼形成的熔融金属。

所述拉锭机构102可以通过伺服电机方式驱动、减速器驱动、或者丝杆部件驱动，驱动拉锭杆112进行移动以实现拉锭。

所述熔炼设备还包括：第一控制系统，所述第一控制系统与所述拉锭机构102相连，用于控制所述拉锭机构102的拉锭速率。所述第一控制系统控制所述拉锭机构102上下移动或者旋转；通过所述第一控制系统，不仅可以控制所述拉锭机构102的拉锭速率，还可以控制所述拉锭机构102开始拉锭以及结束拉锭的时间。

所述振动机构103用于使拉锭机构102进行振动。所述振动机构103适于使拉锭机构102获得一定形式和大小的振动量。具体的，在利用拉锭机构102进行拉锭处理时，所述振动机构103使所述拉锭结构102在拉锭处理过程中进行振动，因此熔融金属在成型过程以及凝固过程中金属液与细小晶粒发生相对运动，使得金属晶粒破碎形成细小晶核，以增加金属晶核的数目，从而达到细化金属晶粒的作用。

所述振动机构103为激振器或者振动电机。所述激振器包括，惯性式电动式激振器、电磁式激振器、电液式激振器、气动式激振器或者液压式激振器。

本实施例中，所述振动机构103位于所述拉锭结构102外部且与所述拉锭结构102相连接。为了使得振动机构103向所述拉锭结构103提供的振动更真实的反应到处于成型过程或者凝固过程中的熔融金属内，本实施例中，所述振动机构103与所述拉锭底座111相连，使得振动机构103与处于成型过程或凝固过程的熔融金属距离较近。在其他实施例中，所述振动机构还可以与拉锭机构的拉锭杆相连；或者，所述振动机构集成在所述拉锭底座内。

此外，还需要说明的是，在其他实施例中，所述振动机构还可以位于所述拉锭结构内，即所述振动机构集成在所述拉锭机构内。

所述熔炼设备还包括，第二控制系统，用于控制所述振动机构103的振动参数，所述振动参数至少包括振动方向、振动幅度或振动频率。本实施例中，所述第二控制系统与所述振动机构103相连。在其他实施例中，所述第二控制系统还可以集成在所述振动机构内。

所述熔炼设备还包括，熔炼炉体10，且所述结晶器101位于所述熔炼炉体10内。本实施例中，所述熔炼炉体10为进行电子束熔炼提供平台，所述熔炼炉体10包括顶部以及与所述顶部相对的底部，其中，所述结晶器101位于所述熔炼炉体10底部；且所述熔炼炉体10内还设置有电子枪104，所述电子枪104位于所述熔炼炉体10顶部，用于发射电子束以将熔炼炉体10内待熔炼的金属坯料进行熔炼，形成熔融金属。

本实施例中，所述熔炼炉体10内还具有进料口以及进料装置。待熔炼的金属坯料从所述进料口进入熔炼炉体10内，并通过所述进料装置进入电子枪104的扫描范围内，所述金属坯料在电子枪104发出的电子束轰击下熔化流入结晶器101内。所述电子枪104的数量大于等于1，且不同的电子枪104可以发射出具有不同功率的电子束。

所述电子枪104可以提供至少两种不同功率的电子束，使得具有第一功率的电子束使金属坯料熔化形成金属液滴，所述金属液滴落入结晶器101内；具有第二功率的电子束对结晶器101内的金属液滴进行熔炼形成熔池。

需要说明的是，在其他实施例中，所述熔炼炉体还可以包括至少两个电子枪以及水平坩埚，采用第一电子枪将所述待熔炼的金属坯料熔化形成金属液滴，所述金属液滴落入水平坩埚内；采用第二电子枪对水平坩埚内的金属液滴进行熔炼形成熔池，所述熔池内具有熔融金属；将所述水平坩埚内的熔融金属注入至结晶器内。

所述熔炼设备还可以包括，抽真空设备，用于对熔炼炉体10抽真空；在熔炼过程中，所述抽真空设备工作使得熔炼炉体10中保持高真空状态，从而使得电子枪104中的钨丝以及熔炼形成的熔融金属不容易被氧化。

还需要说明的是，在其他实施例中，利用提供的熔炼设备进行电子束冷床熔炼时，所述熔炼设备还包括：位于所述熔炼炉体内的冷床，且所述冷床上具有流料口；位于所述冷床内的熔融金属通过所述流料口注入至结晶器内。

所述熔炼设备还可以包括，冷却腔室(未图示)，所述冷却腔室用于对拉锭形成的铸锭进行进一步冷却处理。

本实施例中，所述冷却腔室与所述熔炼炉体10相连，且所述拉锭机构102在拉锭形成铸锭过程使铸锭从结晶器101内移动至冷却腔室内部。本实施例中，所述冷却腔室的腔壁为夹层结构，所述夹层结构中设置有冷却循环水，能够进一步冷却拉锭形成的铸锭。在其他实施例中，所述冷却腔室的腔壁也可以为单层结构。

本实施例提供的熔炼设备中，设置有振动机构，所述振动机构用于使拉锭机构进行振动，因此拉锭机构在从结晶器内将熔融金属拉出形成铸锭的过程中，使得铸锭内部产生振动，使铸锭中原有的晶粒组织在成形之前由于受到振动外力作用而破碎，从而达到细化晶粒的效果，使得熔炼制造形成的铸锭具有良好的塑性、韧性以及强度。

相应的，本发明实施例提供一种熔炼方法，包括：提供金属坯料以及前述的熔炼设备；对所述金属坯料进行熔炼形成熔池，所述熔池内具有熔融金属；将所述熔融金属注入至所述结晶器内；采用所述拉锭机构对位于所述结晶器内的熔融金属进行拉锭处理形成铸锭；其中，在所述拉锭处理过程中，所述振动机构使所述拉锭机构进行振动。

以下将结合附图对本实施例提供的熔炼方法进行详细说明。图2为本实施例提供的熔炼方法的流程示意图，图3为图2所示实施例中各步骤结构示意图。

结合参考图2和图3，本实施例提供的熔炼方法包括：

步骤S1、提供金属坯料50和前述的熔炼设备；

步骤S2、对所述金属坯料50进行熔炼形成熔池51，所述熔池51内具有熔融金属；

步骤S3、将所述熔融金属注入至所述结晶器101内；

步骤S4、采用拉锭机构102对位于所述结晶器101内的熔融金属进行拉锭处理形成铸锭52，且在所述拉锭处理过程中，所述振动机构103使所述拉锭机构102进行振动。

执行步骤S1，提供金属坯料50和前述的熔炼设备。

采用电子束熔炼技术，对所述金属坯料50进行熔炼。利用所述进料装置使所述金属坯料50通过进料口进入熔炼炉体10内。

本实施例中，所述金属坯料50为金属棒材；在对所述金属坯料50进行熔炼过程中，采用横向进料或者垂直进料的方式，移动所述金属棒材，以完成对所述金属棒材的熔炼。

本实施例中，在对所述金属坯料50进行熔炼过程中采用横向进料的方式，相应的，所述金属棒材水平放置，即所述金属棒材与水平面平行。在其他实施例中，对所述金属坯料进行熔炼过程中采用垂直进料的方式时，所述金属棒材垂直放置，即所述金属棒材与水平面垂直。

所述金属坯料50的材料包括钨、锆、铬、铪、铜、钼、钽、钛或铌中的一种或多种。所述金属坯料50的纯度较低，因此后续会对所述金属坯料50进行熔炼形成铸锭，所述铸锭的纯度高于金属坯料50的纯度。

本实施例中，形成所述金属坯料50的工艺步骤包括：提供金属粉末，所述金属粉末包括钨、锆、铬、铪、铜、钼、钽、钛或铌中的一种或多种；对所述金属粉末进行成型处理，形成初始金属棒材；对所述初始金属棒材进行烧结处理，形成所述金属坯料50，所述金属坯料50的材料致密度大于所述初始金属棒材的材料致密度。

本实施例中，采用冷等静压成型工艺进行所述成型处理，所述冷等静压成型工艺有利于提高成型坯体密度，且坯体密度较均匀。在所述冷静压成型工艺过程中，若处理压强过低，则形成的初始金属棒材中的气体排出量有限；若处理压强过大，金属粉末颗粒之间的位移量以及颗粒本身的变形量过大，造成初始金属棒材内部的产生的应力过大，易造成初始金属棒材破裂或坍塌的问题。且保压时长也影响着金属坯料50中气体的排出以及内部压力的传递，在成型期间，金属坯料50内部气体的排出，粉料颗粒之间的位移和颗粒本身的变形均需要一定的时间，而且金属坯料50内的应力是从最外层逐渐向内部传递，为保证应力传递进行充分、气体充分排出，所述保压时长不宜过短。

为此，本实施例中，所述冷等静压成型工艺的工艺参数包括：处理压强为150Mpa～250Mpa，保压时长为10min～30min。

本实施例中，在真空烧结炉中进行所述烧结处理，工艺参数包括：烧结温度为1300℃～2000℃，保温时间为5h～10h。所述烧结处理有利于进一步提高金属坯料50的致密度。

此外，还需要说明的是，在其他实施例中，采用电子束冷床熔炼技术对金属坯料进行熔炼时，所述金属坯料为块状物料，在进行熔炼之前，将所述金属坯料铺设于所述熔炼炉体的冷床内。

执行步骤S2、对所述金属坯料50进行熔炼形成熔池51，所述熔池内具有熔融金属；执行步骤S3、所述熔池51内的熔融金属注入至结晶器101内。

本实施例中，采用电子束熔炼技术，对所述金属坯料50进行熔炼。具体的，所述电子枪104提供第一电子束114以及第二电子束124，所述第一电子束114的功率大于第二电子束124的功率。对所述金属坯料50进行熔炼的步骤包括：采用第一电子束114轰击所述金属坯料50，利用第一电子束114的高能量电子对金属坯料50的冲击所产生的热量使金属坯料50熔化，金属坯料50中熔炼的部分形成金属液滴，且所述金属液滴落入结晶器101内；同时采用第二电子束124对落入结晶器101内的金属液滴进行熔炼形成熔池51，所述熔池51位于结晶器101的顶部区域内，所述熔池51内具有熔融金属。

所述熔池51内的熔融金属落入结晶器101的底部，随着熔炼的金属，所述结晶器101内聚集的熔融金属的量越来越多。

本实施例中，所述结晶器101为水冷坩埚，聚集在结晶器101内的熔融金属将经历第一冷凝过程。由于金属坯料50的熔炼与熔融金属的冷凝同时进行，冷凝过程中产生的熔融金属的体积收缩以不断由熔炼形成的熔融金属补充，从而可以避免或减少铸锭缩孔以及中心疏松的问题；此外，水冷坩埚的冷却作用使得熔融金属凝固速度加快，减少显微偏析，并使非金属杂质物细化以及弥散，提高形成的铸锭的致密性以及成分均匀性。

本实施例中，对金属坯料50进行熔炼形成的熔池51位于所述结晶器101内，也就是说，将熔池51内的熔融金属注入至结晶器101内的步骤为在形成熔池51的过程中同时进行的。

执行步骤S4、采用拉锭机构102对位于所述结晶器101内的熔融金属进行拉锭处理形成铸锭52。

本实施例中，通过所述第一控制系统控制所述拉锭机构102的拉锭速率；通过所述第二控制系统控制振动机构103进行振动，从而带动拉锭机构102进行振动，以使处于成型过程以及凝固过程中铸锭52内部产生振动，使得铸锭52内部的晶粒组织在成形之前受到外力作用而破碎，从而达到细化晶粒的效果，使得形成的铸锭52内部晶粒小，从而提高铸锭的塑性和韧性。

在拉锭处理过程中，所述铸锭52的振动频率、振动幅度以及振动方向均会对铸锭52内部晶粒组织造成影响。因此，还可以通过所述第二控制系统控制所述拉锭机构102的振动频率、振动幅度或振动方向。

若所述振动频率过小，则铸锭52内原有的晶粒组织在受到振动外力作用之前已经成形，因此晶粒组织难以在振动的外力作用下分割成多个部分；若所述振动频率过大，则铸锭52内由原有晶粒组织分割成的多个部分再次将被分割，使得形成的铸锭52内的晶界过多。若所述振动幅度过小，则所述晶粒组织在振动作用下受到的外力过小，使得晶粒组织分割成多个部分的能力较弱；若所述振动幅度过大，则容易造成铸锭52内出现分层问题。

经研究发现，为了达到最佳的细化晶粒效果，振动频率与所述铸锭52的凝固固液相区的特征共振频率相同。本实施例中，所述拉锭处理过程中，拉锭机构102振动的参数包括：振动频率为10～35khz，振动幅度为±3mm，其中，所述拉锭机构102向靠近熔炼炉方向振动时的振动幅度为正，所述拉锭机构102向远离熔炼炉方向振动时的振动幅度为负。

此外，本实施例中，所述振动方向与水平面垂直，也可以认为，所述振动方向与铸锭52侧壁所在的面平行，使得振动对铸锭52侧面的剪切力较小，有利于铸锭52的成型。

所述拉锭处理过程中，拉锭速率不宜过快也不宜过慢。若所述拉锭速率过慢，则熔融金属处于结晶器101内的时间较长，使得脱离结晶器101的铸锭52内的晶粒成形程度较强，因此脱离结晶器101的铸锭52内的晶粒组织发生破裂的难度变强，并且，不利于提高生产效率；若所述拉锭速率过快，则形成的铸锭52的致密度较差。

并且，在熔炼过程中，拉锭速率与所述金属坯料50熔化速度以及熔池内的金属熔化状态相适应，使得熔池液面保持稳定。因此，所述拉锭处理过程中拉锭速率与金属坯料50熔化速度相同。所述熔化速度与熔炼的第一电子束功率、比电能、结晶器101的直径以及真空度有关，下表示出了不同结晶器直径、熔炼的第一电子束功率、比电能以及熔炼炉10真空度与熔化速度之间的关系：

所述冷却腔室可以加速所述铸锭52的冷却速度，从而进一步的增加铸锭52细化晶粒的效果。

本实施例中，在对金属坯料50进行熔炼的过程中，对位于结晶器101内的熔融金属进行拉锭处理，使得形成的铸锭52的长度满足需求。当形成的铸锭52达到需要的长度时，不再对金属坯料50进行熔炼。

在其他实施例中，还可以在对金属坯料熔炼结束之后，对位于结晶器内的熔融金属进行拉锭处理。

本实施例提供的熔炼方法，在进行拉锭处理形成铸锭的过程中，使铸锭振动，使得铸锭内原有的晶粒组织在没有成形之前受到外力作用而破碎，从而到达细化晶粒的效果，使得熔炼制造的铸锭的韧性、塑性以及硬度。与进行拉锭处理形成铸锭，再对所述铸锭进行细晶强化的方案相比，本实施例简化了制造铸锭的工序，使得操作简单，且减少了热处理工序以及设备的投入量，从而显著的降低了生产成本。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (19)

1.一种熔炼设备，其特征在于，包括：

结晶器；

拉锭机构，所述拉锭机构与所述结晶器底部相连；

振动机构，所述振动机构适于使所述拉锭机构进行振动。

2.如权利要求1所述的熔炼设备，其特征在于，所述振动机构位于所述拉锭机构内部。

3.如权利要求1所述的熔炼设备，其特征在于，所述振动机构位于所述拉锭机构外部且与所述拉锭机构相连接。

4.如权利要求1所述的熔炼设备，其特征在于，所述振动机构为激振器或振动电机。

5.如权利要求1所述的熔炼设备，其特征在于，所述拉锭机构包括拉锭底座以及与所述拉锭底座相连的拉锭杆，其中，所述拉锭底座与所述结晶器底部相连。

6.如权利要求5所述的熔炼设备，其特征在于，所述振动机构与所述拉锭底座相连；或者，所述振动机构位于所述拉锭底座内。

7.如权利要求5所述的熔炼设备，其特征在于，所述结晶器底部为中空结构，且所述结晶器与所述拉锭底座相连围成器皿区，所述器皿区用于聚集熔融金属形成铸锭。

8.如权利要求5所述的熔炼设备，其特征在于，所述结晶器具有可移动底座，且所述可移动底座与所述拉锭底座相连，所述可移动底座适于在拉锭机构的作用下移动。

9.如权利要求1所述的熔炼设备，其特征在于，所述熔炼设备还包括，第一控制系统，用于控制所述拉锭机构的拉锭速率。

10.如权利要求1所述的熔炼设备，其特征在于，所述熔炼设备还包括，第二控制系统，用于控制所述振动机构的振动参数。

11.如权利要求1所述的熔炼设备，其特征在于，所述结晶器为水冷坩埚。

12.如权利要求1所述的熔炼设备，其特征在于，所述熔炼设备还包括，熔炼炉体，且所述结晶器位于所述熔炼炉体内；且所述熔炼炉体内还具有电子枪。

13.如权利要求1所述的熔炼设备，其特征在于，所述熔炼设备还包括，冷却腔室，所述拉锭机构位于所述冷却腔室内。

14.如权利要求13所述的熔炼设备，其特征再有，所述冷却腔室的腔壁为夹层结构，且所述夹层结构内设置有冷却循环水。

15.一种熔炼方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求1～14任一项所述的熔炼设备；

提供金属坯料；

对所述金属坯料进行熔炼形成熔池，所述熔池内具有熔融金属；

将所述熔融金属注入至所述结晶器内；

采用所述拉锭机构对位于所述结晶器内的熔融金属进行拉锭处理形成铸锭；

其中，在所述拉锭处理过程中，所述振动机构使所述拉锭机构进行振动。

16.如权利要求15所述的熔炼方法，其特征在于，所述拉锭处理过程中，拉锭速率与所述金属坯料熔化速度相同。

17.如权利要求15所述的熔炼方法，其特征在于，所述振动机构使所述拉锭机构进行振动的参数包括：振动幅度为±3mm，振动频率为10～35khz。

18.如权利要求15所述的熔炼方法，其特征在于，所述铸锭的材料包括钨、锆、铬、铪、铜、钼、钽、钛或铌中的一种或多种。

19.如权利要求15所述的熔炼方法，其特征在于，采用电子束熔炼技术进行所述熔炼。