CN109612275A - 一种悬浮熔炼炉及其熔炼金属的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬浮熔炼炉及其熔炼金属的工艺，属于金属熔炼设备技术领域。它解决了现有的调节杆上下升降容易晃动，调节精度低的问题。本悬浮熔炼炉，包括炉体和底座，炉体的熔腔内设置有控制线圈和加热线圈，控制线圈和加热线圈相互缠绕分布，底板的中部位置滑动穿设有其内部带有冷却通道的顶杆且该顶杆的上端伸入炉体的熔腔内，顶杆的上端可拆卸连接有用于放置熔体并能通过顶杆的冷却通道来冷却熔体的托盘，顶杆和炉体之间设置有带动顶杆在炉体的熔腔内上下升降并能将托盘内的熔体送至所述的控制线圈和加热线圈内的调节机构。本发明结构设计合理、简单；调节机构连接稳定，能够精确的调节控制托盘进给的位置。

Description

一种悬浮熔炼炉及其熔炼金属的工艺

技术领域

本发明属于金属熔炼设备技术领域，涉及一种悬浮熔炼炉。

背景技术

悬浮熔炼技术是指：在熔炼过程中将熔体放置在磁场内，电磁力与重力抵消，从而使熔体处于悬浮状态，然后对熔体进行高温加热，从而制取所需的材料。在对熔体进行悬浮熔炼时，温度是重要的控制指标。如果熔炼温度过低，不利于合金元素的熔解及气体、杂质的析出；如果熔炼温度过高，熔体容易氧化，部分合金金属的烧损也越严重，会导致合金的机械性能下降；另外，熔体在不同温度下熔炼，得到的金属材料的性状也会不同。

悬浮熔炼炉是对熔体进行悬浮熔炼的设备，目前常用的悬浮熔炼炉中设置调节杆，该调节杆通过液压缸自动调节，该调节杆和液压缸之间设置有调节长臂，由于调节长臂的力臂较长，液压缸的液压杆在上下升降运动时，带动调节杆上下升降容易晃动，导致熔体进给精度降低，不好控制熔体的具体相对位置，使用不方便。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种结构简单、能提高顶杆上下调节精度，使熔体进给位置准确的悬浮熔炼炉。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种悬浮熔炼炉，包括呈筒状的炉体和固设在炉体底部的底座，所述的炉体的上端具有顶板、下端具有底板且该炉体、顶板和底板形成熔腔，所述的炉体的熔腔内设置有通电后产生使熔体悬浮的电磁力的控制线圈和通电后用于加热熔体的加热线圈，所述的控制线圈和加热线圈相互缠绕分布，其特征在于，所述的底板的中部位置滑动穿设有其内部带有冷却通道的顶杆且该顶杆的上端伸入炉体的熔腔内，所述的顶杆的上端可拆卸连接有用于放置熔体并能通过顶杆的冷却通道来冷却熔体的托盘，所述的顶杆和炉体之间设置有带动顶杆在炉体的熔腔内上下升降并能将托盘内的熔体送至所述的控制线圈和所述的加热线圈内的调节机构。

本悬浮熔炼炉中控制线圈和加热线圈相互缠绕分布，这样设置的目的是便于将熔体放置在控制线圈和加热线圈绕设而成的腔体内，使作用在熔体上的电磁力与重力平衡从而使熔体平稳的悬浮起来，而且能够增加对熔体的加热效果，具体的，控制线圈通入的为变频电流，加热线圈通入的为工频电流；本悬浮熔炼炉主要在顶杆和炉体之间设置调节机构，并通过调节机构带动顶杆在炉体的熔腔内上下升降能精确控制托盘的进给距离，并将托盘内的熔体移动至控制线圈和加热线圈内，熔体在电磁力的作用下悬浮起来，之后通过调节机构将顶杆撤出，避免顶杆长时间停留在加热线圈附件发生损坏。

在上述的一种悬浮熔炼炉中，所述的调节机构包括在底座设置有电机，所述的电机的输出轴上固设置有蜗轮，所述的顶杆的下段部为蜗杆，所述的顶杆通过蜗杆和蜗轮啮合传动，当电机顺时针旋转，通过蜗轮蜗杆传动带动顶杆向上升至控制线圈和加热线圈内，当电机逆时针旋转，通过蜗轮蜗杆传动带动顶杆向下降退出控制线圈和加热线圈外，所述的顶杆和底座之间还设置有顶杆在炉体的熔腔内上下升降的导向结构。通过蜗轮蜗杆传动致使顶杆上下升降的位置准确，调节精度较高。

在上述的一种悬浮熔炼炉中，所述的导向结构包括在底座上竖直固设有导向套且该导向套的两端均伸出底座，所述的导向套内设置有与顶杆的下段部蜗杆相啮合的内螺纹，所述的顶杆通过蜗杆螺旋连接于所述的导向套内，所述的底座和顶杆之间还设置有顶杆下降退出控制线圈和加热线圈外的辅助结构。这样设置的目的是使导向套和顶杆配合顺畅，提高两者之间配合的调节精度。

在上述的一种悬浮熔炼炉中，所述的辅助结构包括在顶杆的下端部固设有用于与冷却水管相连接的法兰盘，所述的导向套的下端的伸出端上套设有弹簧座，所述的弹簧座和导向套之间设置有轴承，弹簧座和法兰盘之间的间隔处设置有压缩弹簧，所述的压缩弹簧的上端弹性抵靠在所述的弹簧座上，所述的压缩弹簧的下端弹性抵靠法兰盘上。这样设置的目的是顶杆在下降调节时具有初始向下的趋势弹力，确保下降调节的稳定。

在上述的一种悬浮熔炼炉中，所述的托盘包括其上端面上带有出气孔的扁平盘状体，所述的扁平盘状体的下端面的中部位置固设有连接套，所述的连接套的内壁上具有内螺纹，所述的顶杆的上端的外壁上设置有外螺纹，所述的顶杆通过外螺纹可拆卸螺旋连接于连接套的内螺纹上且该顶杆内的冷却通道与所述的出气孔相连通。这样设置的目的是使冷却液通过出气孔直接对熔体进行冷却，冷却效果较好。

在上述的一种悬浮熔炼炉中，所述的底板的内壁上设置有抵靠槽，当顶杆下降最低位置且退出控制线圈和加热线圈外时，所述的连接套的下端面轴向抵靠在所述的抵靠槽中。这样设置的目的是使通过抵靠槽可对顶杆下降调节进行限位。

在上述的一种悬浮熔炼炉中，所述的炉体的侧壁上还设置有用于观察熔炼过程的观察窗，所述的观察窗的窗口正对于控制线圈和加热线圈的中部位置，所述的观察窗和炉体的侧壁铰接连接，且该观察窗用于在打开后放置或取出熔体。

在上述的一种悬浮熔炼炉中，所述的炉体的侧壁上还可拆卸设置有用于对控制线圈和加热线圈进行维护保养的检修窗。这样设置的目的是方便对控制线圈和加热线圈的维修和更好，使用方便。

在上述的一种悬浮熔炼炉中，所述的炉体的顶板的上端面上还设置有用于检测炉体内压力的压力表和与压力表间隔分布的排气管，排气管的内端穿过顶板并延伸炉体的熔腔内，排气管的外端用于与气体回收装置密封连接；所述的炉体的侧壁上还间隔分布有抽气管、进气管，所述的抽气管的内端穿过炉体的侧壁并延伸炉体的熔腔内，抽气管的外端用于与真空泵密封连接，所述的进气管的内端穿过炉体的侧壁并延伸炉体的熔腔内，所述的进气管的外端用于密封连接惰性气体气源。

本熔炼金属的工艺步骤如下：

a：打开观察窗并从观察窗中放置熔体置托盘中；

b：启动调节机构中的电机，电机的输出轴顺时针旋转，通过蜗轮蜗杆传动带动顶杆向上升至控制线圈和加热线圈内，即托盘将熔体上升至控制线圈和加热线圈内；

c：启动控制线圈，该控制线圈通过电磁力使熔体悬浮；

d：将电机的输出轴调节至逆时针旋转，通过蜗轮蜗杆传动带动顶杆下降退出控制线圈和加热线圈外；

e：启动加热线圈，使加热线圈温度达到1500℃-2000℃之间，熔体熔炼成液态，金属内合金元素的熔解及气体、杂质的析出；

f：启动冷却通道，致使冷却通道内放出氩气及氮气，对熔体直接冷却；

g：待熔体冷却形成固态时，关闭冷却通道，启动调节机构中的电机，电机的输出轴顺时针旋转，通过蜗轮蜗杆传动带动顶杆向上升至控制线圈和加热线圈内，熔体与托盘抵靠接触；

h：关闭控制线圈，控制线圈失去电磁力，且该熔体置于托盘中；

i：将电机的输出轴调节至逆时针旋转，通过蜗轮蜗杆传动带动顶杆下降退出控制线圈和加热线圈外；

j：打开观察窗并从观察窗中取出熔体。

与现有技术相比，本悬浮熔炼炉的优点为：结构设计合理、简单；调节机构连接稳定，悬浮熔炼炉能够精确的控制托盘的位置，使用不方便。

附图说明

图1是本悬浮熔炼炉的部分的剖视结构示意图。

图中，1、炉体；2、底座；3、顶板；4、底板；5、控制线圈；6、加热线圈；7、顶杆；8、电机；9、蜗轮；10、导向套；11、法兰盘；12、弹簧座；13、轴承；14、压缩弹簧；15、扁平盘状体；16、连接套；17、抵靠槽；18、观察窗；19、检修窗；20、压力表；21、排气管；22、抽气管；23、进气管。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本悬浮熔炼炉主要由呈筒状的炉体1和固设在炉体1底部的底座2组成，炉体1的上端具有顶板3、下端具有底板4且该炉体1、顶板3和底板4形成熔腔，炉体1的熔腔内设置有通电后产生使熔体悬浮的电磁力的控制线圈5和通电后用于加热熔体的加热线圈6，控制线圈5和加热线圈6相互缠绕分布，底板4的中部位置滑动穿设有其内部带有冷却通道的顶杆7且该顶杆7的上端伸入炉体1的熔腔内，顶杆7的上端可拆卸连接有用于放置熔体并能通过顶杆7的冷却通道来冷却熔体的托盘，顶杆7和炉体1之间设置有带动顶杆7在炉体1的熔腔内上下升降并能将托盘内的熔体送至控制线圈5和加热线圈6内的调节机构。

在实际制造时，该调节机构的具体实施方式为：主要在底座2设置有电机8，电机8的输出轴上固设置有蜗轮9，顶杆7的下段部为蜗杆，顶杆7通过蜗杆和蜗轮9啮合传动，当电机8顺时针旋转，通过蜗轮9蜗杆传动带动顶杆7向上升至控制线圈5和加热线圈6内，当电机8逆时针旋转，通过蜗轮9蜗杆传动带动顶杆7向下降退出控制线圈5和加热线圈6外，顶杆7和底座2之间还设置有顶杆7在炉体1的熔腔内上下升降的导向结构。

在实际制造时，该导向结构的具体实施方式为：主要在底座2上竖直固设有导向套10且该导向套10的两端均伸出底座2，导向套10内设置有与顶杆7的下段部蜗杆相啮合的内螺纹，顶杆7通过蜗杆螺旋连接于导向套10内，底座2和顶杆7之间还设置有顶杆7下降退出控制线圈5和加热线圈6外的辅助结构。

在实际制造时，该辅助结构的具体实施方式为：主要在顶杆7的下端部固设有用于与冷却水管相连接的法兰盘11，导向套10的下端的伸出端上套设有弹簧座12，弹簧座12和导向套10之间设置有轴承13，弹簧座12和法兰盘11之间的间隔处设置有压缩弹簧14，压缩弹簧14的上端弹性抵靠在所述的弹簧座12上，压缩弹簧14的下端弹性抵靠法兰盘11上。

在实际制造时，该顶杆7的上端可拆卸有托盘的具体连接方式为：该托盘主要由其上端面上带有出气孔的扁平盘状体15组成，扁平盘状体15的下端面的中部位置固设有连接套16，连接套16的内壁上具有内螺纹，顶杆7的上端的外壁上设置有外螺纹，顶杆7通过外螺纹可拆卸螺旋连接于连接套16的内螺纹上且该顶杆7内的冷却通道与所述的出气孔相连通；在实际应用时，该底板4的内壁上设置有抵靠槽17，当顶杆7下降最低位置且退出控制线圈5和加热线圈6外时，连接套16的下端面轴向抵靠在所述的抵靠槽17中。

在实际制造时，该炉体1的侧壁上还设置有用于观察熔炼过程的观察窗18，观察窗18的窗口正对于控制线圈5和加热线圈6的中部位置，观察窗18和炉体1的侧壁铰接连接，且该观察窗18用于在打开后放置或取出熔体；炉体1的侧壁上还可拆卸设置有用于对控制线圈5和加热线圈6进行维护保养的检修窗19。

在实际制造时，该炉体1的顶板3的上端面上还设置有用于检测炉体1内压力的压力表20和与压力表20间隔分布的排气管21，排气管21的内端穿过顶板3并延伸炉体1的熔腔内，排气管21的外端用于与气体回收装置密封连接；炉体1的侧壁上还间隔分布有抽气管22、进气管23，抽气管22的内端穿过炉体1的侧壁并延伸炉体1的熔腔内，抽气管22的外端用于与真空泵密封连接，进气管23的内端穿过炉体1的侧壁并延伸炉体1的熔腔内，进气管23的外端用于密封连接惰性气体气源。

本熔炼金属的工艺步骤如下：

a：打开观察窗18并从观察窗18中放置熔体置托盘中；

b：启动调节机构中的电机8，电机8的输出轴顺时针旋转，通过蜗轮9蜗杆传动带动顶杆7向上升至控制线圈5和加热线圈6内，即托盘将熔体上升至控制线圈5和加热线圈6内；

c：启动控制线圈5，该控制线圈5通过电磁力使熔体悬浮；

d：将电机8的输出轴调节至逆时针旋转，通过蜗轮9蜗杆传动带动顶杆7下降退出控制线圈5和加热线圈6外；

e：启动加热线圈6，使加热线圈6温度达到1500℃-2000℃之间，熔体熔炼成液态，金属内合金元素的熔解及气体、杂质的析出；

f：启动冷却通道，致使冷却通道内放出氩气及氮气，对熔体直接冷却；

g：待熔体冷却形成固态时，关闭冷却通道，启动调节机构中的电机8，电机8的输出轴顺时针旋转，通过蜗轮9蜗杆传动带动顶杆7向上升至控制线圈5和加热线圈6内，熔体与托盘抵靠接触；

h：关闭控制线圈5，控制线圈5失去电磁力，且该熔体置于托盘中；

i：将电机8的输出轴调节至逆时针旋转，通过蜗轮9蜗杆传动带动顶杆7下降退出控制线圈5和加热线圈6外；

j：打开观察窗18并从观察窗18中取出熔体。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了炉体1；底座2；顶板3；底板4；控制线圈5；加热线圈6；顶杆7；电机8；蜗轮9；导向套10；法兰盘11；弹簧座12；轴承13；压缩弹簧14；扁平盘状体15；连接套16；抵靠槽17；观察窗18；检修窗19；压力表20；排气管21；抽气管22；进气管23等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种悬浮熔炼炉，包括呈筒状的炉体(1)和固设在炉体(1)底部的底座(2)，所述的炉体(1)的上端具有顶板(3)、下端具有底板(4)且该炉体(1)、顶板(3)和底板(4)形成熔腔，所述的炉体(1)的熔腔内设置有通电后产生使熔体悬浮的电磁力的控制线圈(5)和通电后用于加热熔体的加热线圈(6)，所述的控制线圈(5)和加热线圈(6)相互缠绕分布，其特征在于，所述的底板(4)的中部位置滑动穿设有其内部带有冷却通道的顶杆(7)且该顶杆(7)的上端伸入炉体(1)的熔腔内，所述的顶杆(7)的上端可拆卸连接有用于放置熔体并能通过顶杆(7)的冷却通道来冷却熔体的托盘，所述的顶杆(7)和炉体(1)之间设置有带动顶杆(7)在炉体(1)的熔腔内上下升降并能将托盘内的熔体送至所述的控制线圈(5)和所述的加热线圈(6)内的调节机构。

2.根据权利要求1所述的一种悬浮熔炼炉，其特征在于，所述的调节机构包括在底座(2)设置有电机(8)，所述的电机(8)的输出轴上固设置有蜗轮(9)，所述的顶杆(7)的下段部为蜗杆，所述的顶杆(7)通过蜗杆和蜗轮(9)啮合传动，当电机(8)顺时针旋转，通过蜗轮(9)蜗杆传动带动顶杆(7)向上升至控制线圈(5)和加热线圈(6)内，当电机(8)逆时针旋转，通过蜗轮(9)蜗杆传动带动顶杆(7)向下降退出控制线圈(5)和加热线圈(6)外，所述的顶杆(7)和底座(2)之间还设置有顶杆(7)在炉体(1)的熔腔内上下升降的导向结构。

3.根据权利要求2所述的一种悬浮熔炼炉，其特征在于，所述的导向结构包括在底座(2)上竖直固设有导向套(10)且该导向套(10)的两端均伸出底座(2)，所述的导向套(10)内设置有与顶杆(7)的下段部蜗杆相啮合的内螺纹，所述的顶杆(7)通过蜗杆螺旋连接于所述的导向套(10)内，所述的底座(2)和顶杆(7)之间还设置有顶杆(7)下降退出控制线圈(5)和加热线圈(6)外的辅助结构。

4.根据权利要求3所述的一种悬浮熔炼炉，其特征在于，所述的辅助结构包括在顶杆(7)的下端部固设有用于与冷却水管相连接的法兰盘(11)，所述的导向套(10)的下端的伸出端上套设有弹簧座(12)，所述的弹簧座(12)和导向套(10)之间设置有轴承(13)，弹簧座(12)和法兰盘(11)之间的间隔处设置有压缩弹簧(14)，所述的压缩弹簧(14)的上端弹性抵靠在所述的弹簧座(12)上，所述的压缩弹簧(14)的下端弹性抵靠法兰盘(11)上。

5.根据权利要求4所述的一种悬浮熔炼炉，其特征在于，所述的托盘包括其上端面上带有出气孔的扁平盘状体(15)，所述的扁平盘状体(15)的下端面的中部位置固设有连接套(16)，所述的连接套(16)的内壁上具有内螺纹，所述的顶杆(7)的上端的外壁上设置有外螺纹，所述的顶杆(7)通过外螺纹可拆卸螺旋连接于连接套(16)的内螺纹上且该顶杆(7)内的冷却通道与所述的出气孔相连通。

6.根据权利要求5所述的一种悬浮熔炼炉，其特征在于，所述的底板(4)的内壁上设置有抵靠槽(17)，当顶杆(7)下降最低位置且退出控制线圈(5)和加热线圈(6)外时，所述的连接套(16)的下端面轴向抵靠在所述的抵靠槽(17)中。

7.根据权利要求6所述的一种悬浮熔炼炉，其特征在于，所述的炉体(1)的侧壁上还设置有用于观察熔炼过程的观察窗(18)，所述的观察窗(18)的窗口正对于控制线圈(5)和加热线圈(6)的中部位置，所述的观察窗(18)和炉体(1)的侧壁铰接连接，且该观察窗(18)用于在打开后放置或取出熔体。

8.根据权利要求7所述的一种悬浮熔炼炉，其特征在于，所述的炉体(1)的侧壁上还可拆卸设置有用于对控制线圈(5)和加热线圈(6)进行维护保养的检修窗(19)。

9.根据权利要求8所述的一种悬浮熔炼炉，其特征在于，所述的炉体(1)的顶板(3)的上端面上还设置有用于检测炉体(1)内压力的压力表(20)和与压力表(20)间隔分布的排气管(21)，排气管(21)的内端穿过顶板(3)并延伸炉体(1)的熔腔内，排气管(21)的外端用于与气体回收装置密封连接，所述的炉体(1)的侧壁上还间隔分布有抽气管(22)、进气管(23)，所述的抽气管(22)的内端穿过炉体(1)的侧壁并延伸炉体(1)的熔腔内，抽气管(22)的外端用于与真空泵密封连接，所述的进气管(23)的内端穿过炉体(1)的侧壁并延伸炉体(1)的熔腔内，所述的进气管(23)的外端用于密封连接惰性气体气源。

10.由权利要求1所述的悬浮熔炼炉及其熔炼金属的工艺，其特征在于，其熔炼工艺步骤如下：

a：打开观察窗(18)并从观察窗(18)中放置熔体置托盘中；

b：启动调节机构中的电机(8)，电机(8)的输出轴顺时针旋转，通过蜗轮(9)蜗杆传动带动顶杆(7)向上升至控制线圈(5)和加热线圈(6)内，即托盘将熔体上升至控制线圈(5)和加热线圈(6)内；

c：启动控制线圈(5)，该控制线圈(5)通过电磁力使熔体悬浮；

d：将电机(8)的输出轴调节至逆时针旋转，通过蜗轮(9)蜗杆传动带动顶杆(7)下降退出控制线圈(5)和加热线圈(6)外；

e：启动加热线圈(6)，使加热线圈(6)温度达到1500℃-2000℃之间，熔体熔炼成液态，金属内合金元素的熔解及气体、杂质的析出；

f：启动冷却通道，致使冷却通道内放出氩气及氮气，对熔体直接冷却；

g：待熔体冷却形成固态时，关闭冷却通道，启动调节机构中的电机(8)，电机(8)的输出轴顺时针旋转，通过蜗轮(9)蜗杆传动带动顶杆(7)向上升至控制线圈(5)和加热线圈(6)内，熔体与托盘抵靠接触；

h：关闭控制线圈(5)，控制线圈(5)失去电磁力，且该熔体置于托盘中；

i：将电机(8)的输出轴调节至逆时针旋转，通过蜗轮(9)蜗杆传动带动顶杆(7)下降退出控制线圈(5)和加热线圈(6)外；

j：打开观察窗(18)并从观察窗(18)中取出熔体。