CN108796238B - 一种静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置，包括炉体，所述炉体内安装有水冷铜坩埚和钨电极，所述钨电极位于所述水冷铜坩埚上方，所述水冷铜坩埚上开设有用于放置金属原料的凹槽；所述水冷铜坩埚侧壁上穿设有传动轴，所述传动轴位于所述水冷铜坩埚外的一端连接有步进电机，所述传动轴位于所述水冷铜坩埚内的一端套设有两个转盘，所述转盘内交错设置有磁性相反的磁体，所述转盘位于所述凹槽两侧。本发明还提供一种采用上述静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置的熔炼方法，无需翻转金属，通过静磁软接触搅拌达到对水冷铜坩埚底部未熔金属熔炼的目的。

Description

一种静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置及方法

技术领域

本发明涉及等离子体电弧熔炼技术领域，特别是涉及一种静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置及方法。

背景技术

等离子体电弧熔炼是利用电极和原料之间产生集中和可控稳定化的等离子弧作为热源来熔化和精炼金属。等离子体具有高的导电性、热容量和导热性。等离子弧是一种压缩弧，能量集中，弧柱细长，温度通常为5000-30000K。等离子体电弧熔炼可以有效地控制炉内气氛，最常用的惰性气体是氩气，根据不同的需要可更换炉内气氛以实现特殊金属或合金的熔炼。

等离子体电弧熔炼过程大多采用水冷铜坩埚，坩埚底部金属与水冷铜坩埚直接接触，导致热量急剧散失不能达到熔化温度，从而使得坩埚底部金属保持固态，上部金属处于熔化态。若对坩埚底部金属进行等离子体电弧熔炼需要把金属翻转，重新熔炼，增加了熔炼时间和成本。另一种方法是采用机械搅拌的方法，比如用旋转辊子代替水冷铜坩埚，依靠旋转辊子与底部未熔金属的摩擦力实现底部金属翻转，但是这种方法采用的装置结构复杂，成本高，各个辊子之间需要精密配合。

发明内容

本发明的目的是提供一种静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，无需翻转金属，通过静磁软接触搅拌达到对水冷铜坩埚底部未熔金属熔炼的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置，包括炉体，所述炉体内安装有水冷铜坩埚和钨电极，所述钨电极位于所述水冷铜坩埚上方，所述水冷铜坩埚上开设有用于放置金属原料的凹槽；所述水冷铜坩埚侧壁上穿设有传动轴，所述传动轴位于所述水冷铜坩埚外的一端连接有步进电机，所述传动轴位于所述水冷铜坩埚内的一端套设有两个转盘，所述转盘内交错设置有磁性相反的磁体，所述转盘位于所述凹槽两侧。

可选的，两个所述转盘成倒“八”字形固定于所述传动轴上。

可选的，两个所述转盘之间的夹角为60度。

可选的，所述转盘的侧面上围绕中心开设有多个相同的安装槽，所述磁体镶嵌于所述转盘的安装槽上。

本发明还提供一种静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼方法，包括如下步骤：

步骤一；设备组装，将炉体、钨电极、水冷铜坩埚、磁体、转盘、传动轴和步进电机按要求组装完成，并进行调试；

步骤二；设备调试完成后，将金属原料放置于水冷铜坩埚内；

步骤三；启动钨电极，水冷铜坩埚内的金属原料进行等离子弧熔炼；

步骤四；开启步进电机，带动传动轴上的转盘转动，产生交变磁场，进而产生电磁力，作用在水冷铜坩埚底部未熔金属原料上，推动其运动，底部未熔金属原料与等离子弧接触熔化，熔炼完成。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过步进电机带动两个转盘同向转动，在等离子体电弧熔炼坩埚内产生交变磁场，在坩埚底部未熔金属内产生感应电流，该感应电流与当地磁场交互作用，下产生电磁力，作用在坩埚底部未熔金属上从而推动其运动，底部未熔金属与等离子弧接触熔化，实现翻转熔炼的目的，解决了常规等离子体熔炼过程坩埚底部金属未熔缺陷。另一方面，熔体在静磁软接触搅拌作用下流动加强，有利于合金成分均匀化和杂质元素扩散，达到均匀熔化金属的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置结构示意图；

图2为本发明静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置的转盘结构示意图；

其中，1为炉体、2为钨电极、3为金属原料、4为水冷铜坩埚、5为磁体、6为转盘、7为传动轴、8为步进电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，无需翻转金属，通过静磁软接触搅拌达到对水冷铜坩埚底部未熔金属熔炼的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置及方法，该装置主要包括炉体1，炉体1内安装有水冷铜坩埚4和钨电极2，钨电极2位于水冷铜坩埚4上方，水冷铜坩埚4上开设有用于放置金属原料3的凹槽；水冷铜坩埚4侧壁上穿设有传动轴7，传动轴7位于水冷铜坩埚4外的一端连接有步进电机8，传动轴7位于水冷铜坩埚4内的一端套设有两个转盘6，转盘6内交错设置有磁性相反的磁体5，转盘6位于凹槽两侧。两个转盘6成倒“八”字形固定于传动轴7上，且两个转盘6之间的夹角为60度。转盘6的侧面上围绕中心开设有多个相同的安装槽，磁体5镶嵌于转盘6的安装槽上。

本发明提供的采用上述静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置的熔炼方法主要通过钨电极2与金属原料3之间的等离子体电弧对金属原料3进行熔炼，熔炼过程中步进电机8带动两个转盘6同向转动，在水冷铜坩埚4内产生交变磁场，在坩埚底部未熔金属原料内产生感应电流，该感应电流与当地磁场交互作用，下产生电磁力，作用在坩埚底部未熔金属上从而推动其运动，底部未熔金属与等离子弧接触熔化，实现翻转熔炼的目的。本发明的水冷铜坩埚4与传动轴7连接处的上部的侧壁中空，一端开设有进水口一端开设有出水口，从而实现水冷的目的。

整体上，本发明利用静磁软接触搅拌在水冷铜坩埚4内的金属材料内产生感应电流，该感应电流与当地磁场交互作用下产生电磁力，作用在水冷铜坩埚4凹槽的底部未熔金属上从而推动金属运动，当底部未熔金属与等离子弧接触熔化，实现翻转熔炼的目的，解决常规等离子体熔炼过程坩埚底部金属未熔缺陷，熔体在静磁软接触搅拌作用下流动增强，更利于合金成分均匀化和杂质元素扩散，达到金属提纯、均匀化的目的。采用静磁软接触搅拌代替机械搅拌，对等离子体电弧熔炼原设备改动不大，设备简单，容易实现；采用静磁软接触搅拌代替金属原料翻转二次精炼，提高效率，降低成本；采用静磁软接触搅拌有效增强熔体流动，对于合金精炼有利于成分合金化。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置，其特征在于：包括炉体，所述炉体内安装有水冷铜坩埚和钨电极，所述钨电极位于所述水冷铜坩埚上方，所述水冷铜坩埚上开设有用于放置金属原料的凹槽；所述水冷铜坩埚侧壁上穿设有传动轴，所述传动轴位于所述水冷铜坩埚外的一端连接有步进电机，所述传动轴位于所述水冷铜坩埚内的一端套设有两个转盘，所述转盘内交错设置有磁性相反的磁体，所述转盘位于所述凹槽两侧；两个所述转盘成倒“八”字形固定于所述传动轴上；两个所述转盘之间的夹角为60度；所述转盘的侧面上围绕中心开设有多个相同的安装槽，所述磁体镶嵌于所述转盘的安装槽上。

2.一种利用权力要求1所述静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼装置的静磁软接触搅拌复合等离子体电弧熔炼方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一；设备组装，将炉体、钨电极、水冷铜坩埚、磁体、转盘、传动轴和步进电机按要求组装完成，并进行调试；

步骤二；设备调试完成后，将金属原料放置于水冷铜坩埚内；

步骤三；启动钨电极，水冷铜坩埚内的金属原料进行等离子弧熔炼；

步骤四；开启步进电机，带动传动轴上的转盘转动，产生交变磁场，进而产生电磁力，作用在水冷铜坩埚底部未熔金属原料上，推动其运动，底部未熔金属原料与等离子弧接触熔化，熔炼完成。