CN109855427B - 一种具有搅拌功能的真空熔炼炉 - Google Patents

Abstract

一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，包括有支撑座、设置在支撑座上的炉体以及用于密封炉体的炉盖，炉盖上设置有用于连接真空发生器的接头，炉盖包括有盖本体、支架以及搅拌轴，支架上设置有升降气缸和用于搅拌轴转动的搅拌电机，升降气缸的端部与搅拌轴转动连接，搅拌电机与搅拌轴之间设置有传动组件；盖本体上设置有轴承座以及嵌设在轴承座内的第一轴承，传动组件包括有套设于搅拌轴上的传动齿轮，传动齿轮包括有延伸至轴承座内并与第一轴承抵接的齿轮轴；炉体包括有炉壳和坩埚，且搅拌轴上设置有搅拌叶；通过搅拌电机带动传动齿轮使搅拌轴转动，从实现对熔炼过程中熔融物进行搅拌，以提高颗粒增强物与金属的融合，减少颗粒增强物的析出现象。

Description

一种具有搅拌功能的真空熔炼炉

技术领域

本发明涉及真空熔炼技术领域，具体涉及一种具有搅拌功能的真空熔炼炉。

背景技术

大气熔炼和浇注的主要缺点之一是合金成分(主要是一些比较活泼的元素)由于烧损不易准确控制，而真空熔炼不受周围气氛污染，金属液与大气中的氧和氮脱离接触，所以真空熔炼能严格控制合金中活泼元素，如铝、钛等的含量，将合金成分控制在很窄的范围内，因而能保证合金的性能、质量及其稳定性；而真空熔炼使在常压下进行的物理化学反应条件有了改变，这主要体现在气相压力的降低上。只要冶金反应中有气相参加，而且反应生成物中的气体摩尔数大于反应物中的气体摩尔数的数值时，若减小系统的压力，则可以使平衡反应向着增加气态物质的方向移动，这就是真空熔炼中物理化学反应的最根本的特点。

真空搅拌熔炼炉主要功能是实现有色金属及合金(如铝、巴氏合金等)熔化或熔炼用。目前市场在用的的熔炼炉是在整体真空环境下熔炼，并利用感应线圈的电磁进行颗粒增强物与液态金属的搅拌作业，占地空间大，工作费用高，由于颗粒增强物与有色金属或合金液态的润湿性很差，采用电磁搅拌的方式使颗粒增强物析出严重，无法很好的完成均匀融合的作用，搅拌均匀度非常差，现有技术存在改进之处。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，通过盖本体上滑动设置的搅拌轴，搅拌轴通过传动组件与搅拌电机连接，在真空状态下，固态金属熔化为液态并达到一定温度后，搅拌轴进入坩埚内液态金属液面以下并对液态金属及加入的颗粒增强物进行快速均匀的搅拌，以提高颗粒增强物与金属的融合，减少颗粒增强物的析出现象，使颗粒增强物均匀的分布金属中。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，包括有支撑座、设置在所述支撑座上的炉体以及用于密封所述炉体的炉盖，所述炉盖上设置有用于连接真空发生器的接头，所述炉盖包括有盖本体、支架以及穿过所述盖本体的搅拌轴，所述支架上设置有升降气缸和用于所述搅拌轴转动的搅拌电机，所述升降气缸的端部与所述搅拌轴转动连接，所述搅拌电机与所述搅拌轴之间设置有传动组件；所述盖本体上设置有轴承座以及嵌设在所述轴承座内的第一轴承，所述传动组件包括有套设于所述搅拌轴上的传动齿轮，所述传动齿轮包括有延伸至所述轴承座内并与所述第一轴承抵接的齿轮轴；所述搅拌轴上套设有与所述搅拌轴键连接的联轴器，所述传动齿轮远离所述轴承座的一侧设置有与所述联轴器传动的配合座；所述炉体包括有炉壳和坩埚，所述搅拌轴与所述坩埚同轴设置，且所述搅拌轴上设置有位于所述坩埚内的搅拌叶；所述坩埚的底部设置有出料口，所述炉壳上设置有浇铸口，所述出料口与浇铸口均设置有用于密封的盖板。

通过采用上述技术方案，真空熔炼炉在使用过程中，操作者将待熔炼熔炼的金属倒入坩埚内，将炉盖盖合在炉体上，然后通过真空发生器使炉体内产生真空环境；坩埚内的金属熔化并达到一定温度后，操作者通过升降气缸使搅拌轴朝向炉体一侧运动直至联轴器与传动齿轮的配合座配合，操作者打开搅拌电机，搅拌电机通过带动传动齿轮使搅拌轴开始转动，从而实现真空熔炼过程中对坩埚内金属熔融物进行搅拌，以提高颗粒增强物与有色金属的融合，减少颗粒增强物的析出现象。

本发明进一步设置为：所述搅拌轴呈空心设置具有与所述炉体连通的通道，所述搅拌轴远离所述炉体的一端螺纹连接有进料管，所述进料管远离所述搅拌轴的一端设置有进气阀，所述进气阀一侧连接惰性气体发生器，所述升降气缸端部固定设置有上料装置，所述上料装置包括有储料仓以及与所述进料管连接的落料管，所述落料管连接在进气阀与所述搅拌轴之间，所述落料管上设置有落料阀。

通过采用上述技术方案，坩埚内的金属熔化并达到一定温度后，操作者通过升降气缸使搅拌轴朝向炉体一侧运动直至联轴器与传动齿轮的配合座配合，操作者打开进气阀、打开落料阀，并启动搅拌电机，搅拌电机通过带动传动齿轮使搅拌轴开始转动，从而实现真空熔炼过程中添加颗粒增强物，并对坩埚内金属熔融物进行搅拌，以提高颗粒增强物与金属的融合，减少颗粒增强物的析出现象。

本发明进一步设置为：所述坩埚包括有熔炼罐以及设置在所述熔炼罐外的隔离罐，所述隔离罐内设置有加热装置，所述加热装置为螺旋结构的电热丝，所述电热丝与所述隔离罐之间设置有隔热垫块，所述隔热垫块均匀的分布于所述隔离罐的四周。

通过采用上述技术方案，螺旋结构的电热丝能够保证坩埚均匀受热，电热丝与隔离罐之间设置的隔热垫块能够避免电热丝与隔离罐直接接触发生热传导现象，减少电热丝的热量散失，提高坩埚的加热效果。

本发明进一步设置为：所述隔离罐内还设置有温感装置，所述温感装置包括有设置在所述电热丝与所述熔炼罐之间的第一热电偶以及设置在所述熔炼罐底部的第二热电偶。

通过采用上述技术方案，第一电热偶能够测量隔热罐与坩埚之间的温度，以便于操作者控制电热丝对坩埚的加热温度；第二电热偶设置在坩埚的底部，能够测量到坩埚底部的实时温度，以便于操作者掌握坩埚内的熔融金属的状态。

本发明进一步设置为：所述熔炼罐的周侧延伸有环形盖板，所述环形盖板盖接于所述隔离罐上。

通过采用上述技术方案，盖设在隔离罐上的环形盖板一方面能够减少电热丝的热量散失，另一方面能够避免倾倒待加工物质时加工物质进入隔离罐内，大大保证了电热丝、第一热电偶以及第二热电偶的工作环境。

本发明进一步设置为：所述支架呈“几”字型包括有平行于盖本体的支撑板以及支撑板两端的固定板，所述固定板设置于所述盖本体上，所述搅拌轴垂直穿过所述支撑板，所述传动齿轮转动设置在所述支撑板上，所述支撑板上嵌设有与所述传动齿轮配合的第二轴承。

通过采用上述技术方案，“几”字型的支架将搅拌轴与传动齿轮固定设置在盖本体上，操作者在打开盖本体或是闭合盖本体时，都能够保证搅拌轴以及传动齿轮的相对位置，大大保证了搅拌轴与盖本体的密封性。

本发明进一步设置为：所述炉体上设置有分布于所述盖本体周侧的快速压头，所述支撑架上还设置有开盖气缸，所述开盖气缸沿竖直方向伸缩设置，所述盖本体上设置有与所述开盖气缸固定连接的延伸架。

通过采用上述技术方案，通过开盖气缸推动盖本体打开，协助操作者打开盖本体以破坏炉体内的低压环境。

本发明进一步设置为：所述炉壳的内部设置有螺旋结构的扁钢加强筋。

通过采用上述技术方案，增加了炉壳的结构强度。

本发明进一步设置为：所述升降气缸与所述搅拌轴之间设置有Z字型结构的连接架，所述连接架包括有与所述搅拌轴转动配合的第一连接板、与升降气缸固定连接的第二连接板以及设置在第一连接板和第二连接板之间的第三连接板，所述第三连接板沿竖直方向延伸。

本发明进一步设置为：所述第一轴承包括有两同轴设置的深沟球轴承。

综上所述，本发明具有以下效果：

1、通过机械式搅拌的方式充分使熔融状态下的液态金属和颗粒增强物的充分混

合，大大提高颗粒增强物与金属的融合，减少颗粒增强物的析出现象，使颗粒增强物均匀的分布金属中；

2、空心结构的搅拌轴便于操作者通过通道向炉体内添加颗粒增强物。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为真空熔炼炉的整体结构示意图；

图2为真空熔炼炉的内部结构示意图。

图中：1、支撑座；2、炉体；21、炉壳；211、浇铸口；22、坩埚；221、熔炼罐；222、隔离罐；223、出料口；23、电热丝；24、隔热垫块；25、扁钢加强筋；26、环形盖板；3、炉盖；31、盖本体；311、轴承座；32、支架；321、支撑板；322、固定板；33、搅拌轴； 331、通道；332、密封帽；333、搅拌叶；334、进气阀；34、观察口；4、接头；5、搅拌电机；6、传动组件；61、传动齿轮；611、齿轮轴；612、配合座；62、主动齿轮；7、联轴器；8、升降气缸；9、上料装置；91、储料仓；92、落料阀；93、落料管；10、第一热电偶；11、第二热电偶；12、第一轴承；13、第二轴承；14、第三轴承；15、连接架；151、第一连接板；152、第二连接板；153、第三连接板；16、快速压头；17、延伸架；18、盖板；19、连杆机构；191、手轮；192、转动杆；193、第一连杆；194、第二连杆；20、开盖气缸。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，包括有支撑座1、设置在所述支撑座1上的炉体2以及用于密封所述炉体2的炉盖3，所述炉盖3上设置有用于连接真空发生器的接头4，其特征在于，所述炉盖3包括有盖本体31、支架32以及穿过所述盖本体31 的搅拌轴33，所述支架32上设置有升降气缸8和用于所述搅拌轴33转动的搅拌电机5，所述升降气缸8的端部与所述搅拌轴33转动连接，所述搅拌电机5与所述搅拌轴33之间设置有传动组件6；所述盖本体31上设置有轴承座311以及嵌设在所述轴承座311内的第一轴承12，所述传动组件6包括有套设于所述搅拌轴33上的传动齿轮61，所述传动齿轮 61包括有延伸至所述轴承座311内并与所述第一轴承12抵接的齿轮轴611；所述搅拌轴33 上套设有与所述搅拌轴33键连接的联轴器7，所述传动齿轮61远离所述轴承座311的一侧设置有与所述联轴器7传动的配合座612；所述炉体2包括有炉壳21和坩埚22，所述搅拌轴33与所述坩埚22同轴设置，且所述搅拌轴33上设置有位于所述坩埚22内的搅拌叶333；所述坩埚22的底部设置有出料口223，所述炉壳21上设置有浇铸口211，所述出料口223 与浇铸口211均设置有用于密封的盖板18。

为了便于盖板18的打开和自锁，本方案中盖被通过连杆机构19转动设置在所述炉体2 上，上述连杆机构19包括有转动设置在支撑座1上的手轮191，手轮191的转动轴上连接有转动杆192，转动杆192远离手轮191的一侧转动连接有第一连杆193；第一连杆193远离转动杆192的一端转动连接有第二连杆194，第二连杆194的一端转动设置在所述支撑座 1上，另一端与盖本体31固定连接，第一连杆193与第二连杆194的中部转动连接，转动杆192、第一连杆193、第二连杆194构成了四连杆机构19。

进一步的，搅拌轴33呈空心设置具有与炉体2连通的通道331，搅拌轴33远离炉体2的一端螺纹连接有进料管332，进料管332远离搅拌轴33的一端设置有进气阀334，升降气缸8端部固定设置有上料装置9，上料装置9包括有储料仓91以及与进料管332连接的落料管93，落料管93连接在进气阀334与搅拌轴33之间，落料管93上设置有落料阀92。

进一步的，坩埚22包括有熔炼罐221以及设置在所述熔炼罐221外的隔离罐222，所述隔离罐222内设置有加热装置，所述加热装置为螺旋结构的电热丝23，所述电热丝23与所述隔离罐222之间设置有隔热垫块24，所述隔热垫块24均匀的分布于所述隔离罐222的四周。

进一步的，所述隔离罐222内还设置有温感装置，所述温感装置包括有设置在所述电热丝23与所述熔炼罐221之间的第一热电偶10以及设置在所述熔炼罐221底部的第二热电偶11。

进一步的，所述熔炼罐221的周侧延伸有环形盖板26，所述环形盖板26盖接于所述隔离罐222上。

进一步的，所述支架32呈“几”字型包括有平行于盖本体31的支撑板321以及支撑板321两端的固定板322，所述固定板322设置于所述盖本体31上，所述搅拌轴33垂直穿过所述支撑板321，所述传动齿轮61转动设置在所述支撑板321上，所述支撑板321上嵌设有与所述传动齿轮61配合的第二轴承13。

进一步的，所述炉体2上设置有分布于所述盖本体31周侧的快速压头16，所述支撑架上还设置有开盖气缸20，所述开盖气缸20沿竖直方向伸缩设置，所述盖本体31上设置有与所述开盖气缸20固定连接的延伸架17。

进一步的，所述炉壳21的内部设置有螺旋结构的扁钢加强筋25。

进一步的，所述升降气缸8与所述搅拌轴33之间设置有Z字型结构的连接架15，所述连接架15包括有与所述搅拌轴33转动配合的第一连接板151、与升降气缸8固定连接的第二连接板152以及设置在第一连接板151和第二连接板152之间的第三连接板153，所述第三连接板153沿竖直方向延伸。

进一步的，所述第一轴承12包括有两同轴设置的深沟球轴承。

具体实施过程：

本发明中，添加炉料前，升降气缸8带动连接架15上升提升搅拌轴33上升，在垂直方向高出坩埚22。升降气缸8带动炉盖3打开，操作者按量添加待熔炼熔化金属，添加完毕后通过快速压头16将盖本体31固定在炉体2上，然后与接头4连接的真空发生装置运转将炉体2内的空气抽出；然后电热丝23工作对炉体2加热，使用者通过第一热电偶10 与第二热电偶11检测炉腔内的温度和坩埚22内的温度，操作者通过观察口34观察金属的熔炼熔化状态，当金属已经熔融并达到一定温度后，操作升降气缸8带动搅拌 轴33下降，搅拌电机5通过传动组件6带动搅拌轴33转动，操作者启动搅拌轴33开始工作后，打开落料阀92使颗粒增强物进入进料管332内，然后打开进气阀334使惰性气体(如Ar等) 通过进料管332将颗粒增强物吹入坩埚22内，通过转动的搅拌轴33和搅拌叶333对坩埚 22内熔融状态的金属和颗粒增强物进行搅拌，当熔炼温度和金属与颗粒增强物的熔融状态达到要求的浇注的条件，搅动轴33在升降气缸8的带动下上升；操作者通过转动手轮191 带动转动杆192转动，通过四杆机构使盖板18转动从而依次打开出料口223和浇铸口211，实现浇铸，至此完成一次熔炼过程。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，包括有支撑座(1)、设置在所述支撑座(1)上的炉体(2)以及用于密封所述炉体(2)的炉盖(3)，所述炉盖(3)上设置有用于连接真空发生器的接头(4)，其特征在于，所述炉盖(3)包括有盖本体(31)、支架(32)以及穿过所述盖本体(31)的搅拌轴(33)，所述支架(32)上设置有升降气缸(8)和用于所述搅拌轴(33)转动的搅拌电机(5)，所述升降气缸(8)的端部与所述搅拌轴(33)转动连接，所述搅拌电机(5)与所述搅拌轴(33)之间设置有传动组件(6)；所述盖本体(31)上设置有轴承座(311)以及嵌设在所述轴承座(311)内的第一轴承(12)，所述传动组件(6)包括有套设于所述搅拌轴(33)上的传动齿轮(61)，所述传动齿轮(61)包括有延伸至所述轴承座(311)内并与所述第一轴承(12)抵接的齿轮轴(611)；所述搅拌轴(33)上套设有与所述搅拌轴(33)键连接的联轴器(7)，所述传动齿轮(61)远离所述轴承座(311)的一侧设置有与所述联轴器(7)传动的配合座(612)；所述炉体(2)包括有炉壳(21)和坩埚(22)，所述搅拌轴(33)与所述坩埚(22)同轴设置，且所述搅拌轴(33)上设置有位于所述坩埚(22)内的搅拌叶(333)；所述坩埚(22)的底部设置有出料口(223)，所述炉壳(21)上设置有浇铸口(211)，所述出料口(223)与浇铸口(211)均设置有用于密封的盖板(18)；所述搅拌轴(33)呈空心设置， 具有与所述炉体(2)连通的通道(331)，所述搅拌轴(33)远离所述炉体(2)的一端螺纹连接有进料管(332)，所述进料管(332)远离所述搅拌轴(33)的一端设置有进气阀(334)，所述进气阀(334)一侧连接惰性气体发生器，所述升降气缸(8)端部固定设置有上料装置(9)，所述上料装置(9)包括有储料仓(91)以及与所述进料管(332)连接的落料管(93)，所述落料管(93)连接在进气阀(334)与所述搅拌轴(33)之间，所述落料管(93)上设置有落料阀(92)。

2.根据权利要求1所述的一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，其特征在于，所述坩埚(22)包括有熔炼罐(221)以及设置在所述熔炼罐(221)外的隔离罐(222)，所述隔离罐(222)内设置有加热装置，所述加热装置为螺旋结构的电热丝(23)，所述电热丝(23)与所述隔离罐(222)之间设置有隔热垫块(24)，所述隔热垫块(24)均匀的分布于所述隔离罐(222)的四周。

3.根据权利要求2所述的一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，其特征在于，所述隔离罐(222)内还设置有温感装置，所述温感装置包括有设置在所述电热丝(23)与所述熔炼罐(221)之间的第一热电偶(10)以及设置在所述熔炼罐(221)底部的第二热电偶(11)。

4.根据权利要求3所述的一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，其特征在于，所述熔炼罐(221)的周侧延伸有环形盖板(26)，所述环形盖板(26)盖接于所述隔离罐(222)上。

5.根据权利要求1所述的一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，其特征在于，所述支架(32)呈“几”字型， 包括有平行于盖本体(31)的支撑板(321)以及支撑板(321)两端的固定板(322)，所述固定板(322)设置于所述盖本体(31)上，所述搅拌轴(33)垂直穿过所述支撑板(321)，所述传动齿轮(61)转动设置在所述支撑板(321)上，所述支撑板(321)上嵌设有与所述传动齿轮(61)配合的第二轴承(13)。

6.根据权利要求5所述的一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，其特征在于，所述炉体(2)上设置有分布于所述盖本体(31)周侧的快速压头(16)，所述支撑架上还设置有开盖气缸(20)，所述开盖气缸(20)沿竖直方向伸缩设置，所述盖本体(31)上设置有与所述开盖气缸(20)固定连接的延伸架(17)。

7.根据权利要求1所述的一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，其特征在于，所述炉壳(21)的内部设置有螺旋结构的扁钢加强筋(25)。

8.根据权利要求1所述的一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，其特征在于，所述升降气缸(8)与所述搅拌轴(33)之间设置有Z字型结构的连接架(15)，所述连接架(15)包括有与所述搅拌轴(33)转动配合的第一连接板(151)、与升降气缸(8)固定连接的第二连接板(152)以及设置在第一连接板(151)和第二连接板(152)之间的第三连接板(153)，所述第三连接板(153)沿竖直方向延伸。

9.根据权利要求1所述的一种具有搅拌功能的真空熔炼炉，其特征在于，所述第一轴承(12)包括有两同轴设置的深沟球轴承。

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