CN109579530B - 一种真空感应炉带保护料管的合金加料机构及其加料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空感应炉带保护料管的合金加料机构及其加料方法包括设置在熔炼室上盖板上的真空加料机构；与真空加料机构下方连接的摆臂板；与摆臂板另一端连接的转动轴；转动轴的下方与摆臂板活动连接；转动轴的外侧设置摆动转动轴件；摆动转动轴件与熔炼室上盖板固定连接；与转动轴上方连接的摆臂驱动装置；经过驱动阀门确认；释放合金加料室的真空；打开加料室盖板；填料；一次真空；二次真空；调整位置；放料；装置回收；关闭驱动阀门等步骤；技术效果在于，解决了在真空状态下，不需要打开真空炉盖就能直接加料，不会使空气对炉内的钢水造成污染，从而严重影响材料的材料成分、性能和使用寿命的技术问题，加料方式效率低下的问题。

Description

一种真空感应炉带保护料管的合金加料机构及其加料方法

技术领域

本发明涉及加料机构尤其涉及一种真空感应炉带保护料管的合金加料机构及其加料方法。

背景技术

真空感应熔炼炉在真空条件下，利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料来进行熔炼，使金属熔化的真空冶炼成套设备。具体是通过一定频率的交流电源，通常分为中频和工频，在交变的电流通过坩埚上的线圈时产生一个交变的磁场，而根据法拉利电磁感应原理这个磁场会在需要熔炼的材料表面产生具备一定深度的涡流电流，进而通过这个涡流电流的加热融化坩埚里面的金属材料。当熔炼的材料是钢铁金属材料时，处于交变磁场中的钢液会受到电磁场力的作用产生相对运动，再根据磁场的分布情况产生了一个类似搅拌的效果，从而使钢液翻腾熔炼充分，进而可以让熔炼出来的材质更为均匀优质。

随着现代科学技术的发展，特别是现代航空航天、核电、军工事业的飞速发展，真空感应熔炼炉作为熔炼高温合金材料、精密合金材料、超高强钢等材料的初级熔炼设备，需求越来越大，同时真空感应炉对原料及冶炼过程的要求也越来越高，特别是在冶炼后期对合金材料的加入，熔炼后期即精炼期的主要任务之一为调整钢液成分又称合金化，在脱氧合脱气良好的情况下，往钢液中添加一些如锰、硅、镧、钛、钼、铌、钽、钨等合金元素来调整钢液成分，在真空冶炼的过程中，由于不同合金的饱和蒸汽压不同，合金添加的顺序也不同，传统的加料方法为直接往加料桶中加料，打开真空炉盖，直接在炉盖设置加料通道，加料桶落入熔炼室，将加料桶放置在坩埚上面一段距离后，靠钢液的高温来熔化加料桶底板的棉绳或麻绳来打开加料桶底板，合金落入钢液内，一方面这种传统加料方式每次打开真空炉盖直接加料会使空气对炉内的钢水造成污染，严重影响材料的材料成分、性能和使用寿命，另一方面这种加料方式效率低下，因为根据合金元素和氧的亲和力大小和易挥发程度需要决定加入的不同先后顺序及加入条件，这就造就每次加入一种合金元素，每次都需要破真空、抽真空，且熔炼后期时间有限需要在有限的时间内加入所需种类的合金材料，同时上次加料熔化的料桶底板温度很高，每次更换加料桶极不方便，效率低下还有可能影响生产进度，设置的加料通道使炉料进过通道直接进入炉内，炉料在进入钢水时发生飞溅产生大量粉尘，对真空管道和真空泵造成污染和堵塞，严重时甚至发生安全事故。此外飞溅的钢水凝附在炉料通道上、炉口和炉盖上也会造成极大的浪费，影响钢液成分。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，实现了一种真空感应炉带保护料管的合金加料机构，其特征在于，包括：

设置在熔炼室上盖板上的真空加料机构；

与所述的真空加料机构下方连接的摆臂板；

与所述的摆臂板另一端连接的转动轴；所述的转动轴的下方与所述的摆臂板活动连接；所述的转动轴的外侧设置摆动转动轴件；所述的摆动转动轴件与熔炼室上盖板固定连接；

与所述的转动轴上方连接的摆臂驱动装置。

进一步，所述的真空加料机构还包括合金加料室、上加料管、过渡漏斗、下加料管；合金加料室的上方固定连接真空压力表；合金加料室的下方连接驱动阀门；驱动阀门的下方连接上加料管的一端；上加料管的另一端连接过渡漏斗的上方，过渡漏斗的下方连接下加料管的一端；加料管的另一端设置弯头，用于向坩埚投料；下加料管的外侧连接所述的摆臂板。

进一步，所述的摆动转动轴件还包括方形轴承座、摆动转动轴连接件、密封圈；所述的转动轴固定在方形轴承座中；所述的转动轴的一端与所述的摆臂板为平键连接；所述的方形轴承座设置在摆动转动轴连接件的上下两端；在所述的转动轴与摆动转动轴连接件之间设置密封圈。

进一步，所述的摆臂驱动装置还包括转臂、活塞连接头、油缸、油缸底座、定位板；所述的转动轴的一端与转臂的一端销轴连接；转臂的另一端在U型槽上设置一转动销钉，转臂与转动销钉呈固定连接；在U型槽的中间位置上的转动销钉与活塞连接头活动连接；活塞连接头与油缸的活塞杆螺纹连接固定，油缸的底部与油缸底座活动连接；油缸底座固定在定位板上，定位板与所述的熔炼室上盖板焊接。

进一步，所述的驱动阀门为手动阀门或者电动阀门。

进一步，所述的真空压力表为指针式真空压力表或者电子式真空压力表。

进一步，所述的真空感应炉带保护料管的合金加料机构置于熔炼室的上部，并于抽真空装置相连接；坩埚位于熔炼室内，并与过渡漏斗同在轴向的中心位置。

在本发明中还提供了本发明的加料方法，包括以下的步骤：

S10：确认驱动阀门处于关闭状态：如果是，则进入步骤S20，如果否，关闭驱动阀门；

S20：释放合金加料室的真空：释放合金加料室的真空，保持与大气一个压力值后进入步骤S30；

S30：打开加料室盖板：打开加料室盖板后进入步骤S40；

S40：填料：将合金材料按照工艺要求称重后放入合金加料室内，合上并密闭加料室盖板后；进入步骤S50；

S50：一次真空：启动机械泵对合金加料室进行抽真空，直至真空压力表上显示的压力小于0.03MPa；进入步骤S60；

S60：二次真空：自动控制启动罗茨泵对合金加料室继续抽真空，直至合金加料室与熔炼室之间压力相等，进入步骤S80；

S70：调整位置：自动或者手动状态下控制转臂转动来使下加料管与坩埚由最外侧调整到下加料位于坩埚正上方后；进入步骤S80；

S80：放料：自动或者手动打开驱动阀门，合金材料由上加料管、过渡漏斗、下加料管后，最终落入坩埚内，合金材料加料完成后，进入步骤S90；

S90：装置回收：油缸的活塞杆由最大量程收缩至最小量程停止，带动转臂转动，使下加料管由坩埚的正上方调整到下加料管位于坩埚的最外侧；

S100：关闭驱动阀门：自动或者手动关闭驱动阀门后，循环进入步骤S10。

本发明的技术效果在于，解决了在真空状态下，不需要打开真空炉盖就能直接加料，不会使空气对炉内的钢水造成污染，从而严重影响材料的材料成分、性能和使用寿命的技术问题，同时，解决了加料方式效率低下的问题，由于根据合金元素和氧的亲和力大小和易挥发程度需要决定加入的不同先后顺序及加入条件，这就造就每次加入一种合金元素，每次都需要破真空、抽真空，且熔炼后期时间有限需要在有限的时间内加入所需种类的合金材料，同时上次加料熔化的料桶底板温度很高，每次更换加料桶极不方便，效率低下还有可能影响生产进度，设置的加料通道使炉料进过通道直接进入炉内，炉料在进入钢水时发生飞溅产生大量粉尘，对真空管道和真空泵造成污染和堵塞，严重时甚至发生安全事故。此外飞溅的钢水凝附在炉料通道上、炉口和炉盖上也会造成极大的浪费，影响钢液成分。

在另一个层面上，下料管在坩埚上面有两种状态，一种需加合金料时，液压驱动转轴带动下料管在坩埚正上方，合金料通过上加料管、过渡漏斗至下加料管落入坩埚内，加料顺畅，另一种一旦加料完成，液压驱动转轴带动下料管在坩埚外侧，设备整体运行效率高，且避免合金熔化大量烟气进入料管，污染管道，影响真空的密封性，同时在液压驱动转轴带动使下料管在坩埚外侧时，在坩埚上方腾出大量空间，方便坩埚的更换及基本原材料的加入。

本发明装置结构紧凑、使用方便、操作安全，可避免加料时钢液飞溅粘附在料管上，同时，整个加料过程炉内始终保持高真空，下料管全程驱动都是通过液压油缸自动控制，迅速且高效；不仅提高了生产效率而且还保证了产品质量。

另外，摇臂板与下料管采用螺栓连接，拆卸方便。

附图说明

图:1：为本发明结构俯视图；

图2：为图1的A-A剖视图状态；

图3：为图1的A-A剖视图状态下，下加料管在坩埚正上方的示意图；

图4：为图1中II位置放大图；

图5：为图1的B-B剖视图；

图6：为摆动转动轴件的仰视图；

图7：为图6的C-C向的剖视图；

图8：为本发明的加料方法的流程图。

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。

在本实施例中，结合附图1、附图2、附图3、附图7所示，公开了一种真空感应炉带保护料管的合金加料机构，包括：设置在熔炼室上盖板1上的真空加料机构100；与真空加料机构100下方连接的摆臂板51；采用固定连接的方式与真空加料机构100下方连接；采用轴套连接的方式与摆臂板51的另一端连接的转动轴52；转动轴52的下方与摆臂板51活动连接；转动轴52的外侧设置摆动转动轴件5；摆动转动轴件5与熔炼室上盖板1固定连接；与转动轴52上方连接的摆臂驱动装置200。这样的结构，解决了在真空状态下，不需要打开真空炉盖就能直接加料，不会使空气对炉内的钢水造成污染，从而严重影响材料的材料成分、性能和使用寿命的技术问题，同时，解决了加料方式效率低下的技术问题。

结合附图1、附图2、附图3、附图7所示，真空加料机构100还包括合金加料室1、上加料管2、过渡漏斗41、下加料管4；合金加料室1的上方固定连接真空压力表11；合金加料室1的下方连接驱动阀门21；驱动阀门21的下方连接上加料管2的一端；上加料管2的另一端连接过渡漏斗41的上方，过渡漏斗41的下方连接下加料管4的一端；下加料管4的另一端设置弯头42，用于向坩埚6投料；下加料管4的外侧连接摆臂板51，上述的真空加料机构中设置了驱动阀门21用于隔绝合金加料室1与熔炼室7之间的真空环境，为隔绝合金加料室1的在常压环境中加入合金材料实现了可能，为实现在真空状态下，不需要打开真空炉盖就能直接加料，提供结构上的支撑。

结合附图7所示，在摆动转动轴件5还包括方形轴承座53、摆动转动轴连接件60、密封圈59；转动轴52固定在方形轴承座53中；转动轴52的一端与摆臂板51采用平键连接；方形轴承座53设置在摆动转动轴连接件60的上下两端；在转动轴52与摆动转动轴连接件60之间设置密封圈59；这样的转动轴52的连接方式，为提供转动下加料管4提供了转动的结构。

在结合附图4、附图5、附图6和附图7所示，摆臂驱动装置200还包括转臂54、活塞连接头55、油缸56、油缸底座57、定位板58；转动轴52的一端与转臂54的一端销轴连接；转臂54的另一端在U型槽上设置一转动销钉541，转臂54与转动销钉541呈固定连接；在U型槽的中间位置上的转动销钉541与活塞连接头55活动连接；活塞连接头55与油缸56的活塞杆561螺纹连接固定，油缸56的底部与油缸底座57活动连接；油缸底座57固定在定位板58上，定位板58与熔炼室上盖板1焊接连接，这样在油缸56的驱动下，带动真空加料机构100中的下加料管4进行转动，可以使下加料管4在坩埚6正上方以及在坩埚6的外侧的两个位置；下加料管4在坩埚6正上方时，合金材料通过上加料管2、过渡漏斗41至下加料管4落入坩埚6内，加料顺畅，另一种一旦加料完成，摆臂驱动装置200带动下加料管4在坩埚6的外侧，设备整体运行效率高，且避免合金熔化大量烟气进入料管，污染管道，影响真空的密封性，同时在摆臂驱动装置200带动使下加料管在坩埚外侧时，在坩埚6上方腾出大量空间，方便坩埚6的更换以及原材料的加入。

为了进一步实现上述的技术效果，在本实施例中驱动阀门21可以采用为手动阀门或者电动阀门；采用手动阀门时，这个装置手动操作，如果采用电动阀门时，可以实现加料的自动化控制。同样，为了实现自动化控制，真空压力表可以采用电子式真空压力表，如果在采用的是手动加料，真空压力表可以采用指针式真空压力表。

为了满足上述的技术要求，在本实施例中所述的真空感应炉带保护料管的合金加料机构置于熔炼室7的上部，并于抽真空装置相连接；坩埚6位于熔炼室7内，并与过渡漏斗41同在轴向的中心位置。

在本发明中，结合附图8所示，还提供了本实施例的加料方法，包括以下的步骤：

S10：确认驱动阀门21处于关闭状态：如果是，则进入步骤S20，如果否，关闭驱动阀门21；

S20：释放合金加料室1的真空：释放合金加料室1的真空，保持与大气一个压力值后进入步骤S30；

S30：打开加料室盖板111：打开加料室盖板11后进入步骤S40；

S40：填料：将合金材料按照工艺要求称重后放入合金加料室内，合上并密闭加料室盖板111后；进入步骤S50；

S50：一次真空：启动机械泵对合金加料室进行抽真空，直至真空压力表11上显示的压力小于0.03MPa；进入步骤S60；

S60：二次真空：自动控制启动罗茨泵对合金加料室1继续抽真空，直至合金加料室1与熔炼室7之间压力相等，进入步骤S80；

S70：调整位置：自动或者手动状态下控制转臂转动来使下加料管4与坩埚6由最外侧调整到下加料位于坩埚6正上方后；进入步骤S80；

S80：放料：自动或者手动打开驱动阀门21，合金材料由上加料管2、过渡漏斗41、下加料管4后，最终落入坩埚6内，合金材料加料完成后，进入步骤S90；

S90：装置回收：油缸的活塞杆561由最大量程收缩至最小量程停止，带动转臂54转动，使下加料管4由坩埚6的正上方调整到下加料管4位于坩埚6的最外侧；

S100：关闭驱动阀门：自动或者手动关闭驱动阀门21后，循环进入步骤S10。上述的步骤实现了在真空状态下，不需要打开真空炉盖就能直接加料，不会使空气对炉内的钢水造成污染，从而严重影响材料的材料成分、性能和使用寿命的技术问题，同时，解决了加料方式效率低下的技术问题。

作为本发明优选的实施例，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，也是本发明的保护范围。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种真空感应炉带保护料管的合金加料机构，其特征在于，包括：

设置在熔炼室上盖板上的真空加料机构；

与所述的真空加料机构下方连接的摆臂板；

与所述的摆臂板另一端连接的转动轴；所述的转动轴的下方与所述的摆臂板活动连接；所述的转动轴的外侧设置摆动转动轴件；所述的摆动转动轴件与熔炼室上盖板固定连接；

与所述的转动轴上方连接的摆臂驱动装置；

所述的摆动转动轴件还包括方形轴承座、摆动转动轴连接件、密封圈；所述的转动轴固定在方形轴承座中；所述的转动轴的一端与所述的摆臂板为平键连接；所述的方形轴承座设置在摆动转动轴连接件的上下两端；在所述的转动轴与摆动转动轴连接件之间设置密封圈；

所述的摆臂驱动装置还包括转臂、油缸轴承、油缸、油缸底座、定位板；所述的转动轴的一端与转臂的一端销轴连接；转臂的另一端在U型槽上设置一转动销钉，转臂与转动销钉呈固定连接；在U型槽的中间位置上的转动销钉与活塞连接头活动连接；活塞连接头与油缸的活塞杆螺纹连接固定，油缸的底部与油缸底座活动连接；油缸底座固定在定位板上，定位板与所述的熔炼室上盖板焊接；

所述的真空加料机构还包括合金加料室、上加料管、过渡漏斗、下加料管；合金加料室的上方固定连接真空压力表；合金加料室的下方连接驱动阀门；驱动阀门的下方连接上加料管的一端；上加料管的另一端连接过渡漏斗的上方，过渡漏斗的下方连接下加料管的一端；加料管的另一端设置弯头，用于向坩埚投料；下加料管的外侧连接所述的摆臂板；

所述的真空感应炉带保护料管的合金加料机构置于熔炼室的上部，并于抽真空装置相连接；坩埚位于熔炼室内，并与过渡漏斗同在轴向的中心位置。

2.如权利要求1一种所述的真空感应炉带保护料管的合金加料机构，其特征在于，所述的驱动阀门为手动阀门或者电动阀门。

3.如权利要求1一种所述的真空感应炉带保护料管的合金加料机构，其特征在于，所述的真空压力表为指针式真空压力表或者电子式真空压力表。

4.按照权利要求3所述的真空感应炉带保护料管的合金加料机构的加料方法，其特征在于，包括以下的步骤：

S10：确认驱动阀门处于关闭状态：如果是，则进入步骤S20，如果否，关闭驱动阀门；

S20：释放合金加料室的真空：释放合金加料室的真空，保持与大气一个压力值后进入步骤S30；

S30：打开加料室盖板：打开加料室盖板后进入步骤S40；

S40：填料：将合金材料按照工艺要求称重后放入合金加料室内，合上并密闭加料室盖板后；进入步骤S50；

S50：一次真空：启动机械泵对合金加料室进行抽真空，直至真空压力表上显示的压力小于0.03MPa；进入步骤S60；

S60：二次真空：自动控制启动罗茨泵对合金加料室继续抽真空，直至合金加料室与熔炼室之间压力相等，进入步骤S80；

S70：调整位置：自动或者手动状态下控制转臂转动来使下加料管与坩埚由最外侧调整到下加料位于坩埚正上方后；进入步骤S80；

S80：放料：自动或者手动打开驱动阀门，合金材料由上加料管、过渡漏斗、下加料管后，最终落入坩埚内，合金材料加料完成后，进入步骤S90；

S90：装置回收：油缸的活塞杆由最大量程收缩至最小量程停止，带动转臂转动，使下加料管由坩埚的正上方调整到下加料管位于坩埚的最外侧；

S100：关闭驱动阀门：自动或者手动关闭驱动阀门后，循环进入步骤S10。