CN110926212A - 真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的装置及其方法，采用分配箱用于容纳和添加保温材料，采用真空插板阀用于将分配箱和锭模室进行真空隔离，采用加料滑槽用于将保温材料精准投入铸锭顶部。分配箱内部的旋转料架上设计有多个加料杯，可以根据锭模室内所浇注铸锭的数量放入足够的保温材料，并逐一按顺序投入铸锭顶部。分配箱上有真空管道与感应炉真空系统相连，实现对分配箱进行抽真空。该发明可以在不破锭模室真空的条件下实现在铸锭顶部添加保温材料，达到了铸锭补缩的效果，有效提高了铸锭的成品率。

Description

真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的装置及其方法

技术领域

本发明属于高温合金冶炼技术领域，具体涉及真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的装置及其方法。

背景技术

真空感应熔炼是生产高温合金材料的关键工序。钢液在真空环境下精炼，能有效提高钢液的纯度并精确控制各合金元素的成分。但在真空环境下，由于缺少有效的补缩手段，钢液将从表面开始凝固，最终在铸锭心部和顶部形成缩孔，导致铸锭成品率大大降低，并对后续重熔工序造成很大的影响。

目前普遍采用的补缩手段是在提前在钢锭模上安装保温冒口，能够起到一定的补缩效果，在一定程度上可以减小缩孔的尺寸。但这种补缩方式也存在很多缺陷，例如保温冒口需要预制，生产成本较高，安装困难；预制的保温冒口强度较低，在遇到钢水冲刷时容易破裂，从而污染钢液；预制的保温冒口一般长度大于150mm，冒口部分后续加工时必须切除，造成加工成本高，成品率低等。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的装置及其方法，在真空环境下直接在铸锭顶部添加保温材料，避免了提前在钢锭模上安装预制保温冒口，实现对刚刚完成的铸锭进行有效补缩，提高了铸锭成品率，降低了产品质量风险，节省了产品生产成本，且操作方便高效。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的装置，包括有分配箱、活动盖、真空插板阀、加料滑槽；分配箱其内部安装有旋转料架，旋转料架上设计有多个加料杯3，用于放置保温材料；分配箱底部固定位置留有圆孔，圆孔连接加料管；分配箱上设有与感应炉真空系统相连的真空管道；分配箱顶部设有活动盖，活动盖上安装有减速机和电机，活动盖并通过连接板与旋转气缸固定；分配箱与锭模室之间通过加料管连通，加料管上安装有真空插板阀；锭模室内部设有加料滑槽，加料滑槽一端位于加料管正下方，另外一端在加料时可旋转至锭模正上方；加料滑槽通过固定支架与安装在锭模室顶部的油缸旋转机构相连。

所述的活动盖与分配箱之间通过密封圈密封。

所述的保温材料在加料前需用铝箔包裹后置于加料杯内。

真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的方法，包括以下步骤：

步骤，按照下述方式组装添加装置：分配箱其内部安装有旋转料架，旋转料架上设计有多个加料杯，用于放置保温材料；分配箱底部固定位置留有圆孔，圆孔连接加料管；分配箱上设有与感应炉真空系统相连的真空管道；分配箱顶部设有活动盖，活动盖上安装有减速机和电机，活动盖通过连接板与旋转气缸固定；分配箱与锭模室之间通过加料管连通，加料管上安装有真空插板阀；锭模室内部设有加料滑槽，加料滑槽一端位于加料管正下方，另外一端在加料时可旋转至锭模正上方；加料滑槽通过固定支架与安装在锭模室顶部的油缸旋转机构相连；

步骤2，感应炉浇注前的准备

感应炉浇注前，通过旋转气缸提升并旋转活动盖，在分配箱内部的加料杯里依次放入用铝箔包好的保温材料；通过旋转气缸旋转活动盖至分配箱顶部并压紧，活动盖上的传动销卡入旋转料架上的旋转轴内；通过真空管道对分配箱进行抽真空；

步骤3，第一次铸锭浇注

在对分配箱进行抽真空的同时，对锭模室内的第一个钢锭模进行浇注，直至钢液到达钢锭模顶部约100mm的位置;

步骤4，第二次铸锭浇注

当锭模室内第一个铸锭浇注完成后，锭模室内的模盘旋转一定角度开始浇注第二个铸锭；通过油缸旋转机构驱动加料滑槽旋转至锭模顶部，打开加料管上的真空插板阀，活动盖上的电机通过减速机驱动传动销，带动旋转料架旋转一定角度，使第一个料杯内的保温材料正好落入底盘开孔内，从而沿着加料管13进入加料滑槽，并通过加料滑槽落入锭模顶部，钢液预热将铝箔熔化，实现将保温材料覆盖在刚刚浇注完成的铸锭顶部；加料完成后加料滑槽17通过油缸旋转机构移开锭模顶部；当第二个铸锭浇注完成后，通过同样的过程完成保温材料的添加，直至全部铸锭浇注完成并添加保温材料。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明由于采用分配箱与锭模室之间通过加料管相连，加料管上安装有真空插板阀的结构，实现分配箱与锭模室的相互隔离。

由于分配箱内部安装有旋转料架，其上设计有多个加料杯，所以能够将提前放置在每个加料杯内的保温材料按顺序旋转并加入铸锭顶部。

由于分配箱上部有活动盖，通过密封圈与分配箱实现真空密封。活动盖上安装有减速机和电机驱动系统，活动盖自身通过连接板与旋转气缸连接，实现提升与旋转。活动盖压紧时，安装在其上的传动销插入旋转料架上的旋转轴豁口，所以通过减速机和电机驱动实现旋转料架的旋转。

由于真空管道安装于分配箱上，并与感应炉真空系统相连，所以可实现对分配箱进行抽真空。

由于加料滑槽安装在锭模室内部，用于将保温材料精准地导入铸锭顶部。加料滑槽通过油缸旋转机构驱动进行旋转一定角度，添加保温材料时旋转至锭模正上方，添加完成后从铸锭顶部移开，所以可避免影响钢锭模浇注。

本发明实现了在真空环境下直接将保温材料放置于刚刚完成浇铸的铸锭顶部，避免了采用预制保温冒口，操作简单方便，大大节省了补缩成本。由于保温材料完全覆盖在铸锭顶部，减少了钢液的热量损失，固其保温和补缩效果更好。保温材料是在浇注完成后加入，避免了保温材料对钢液的污染，降低了质量风险。采用该方法进行补缩后，铸锭冒口部位在后续加工时无须切除或切除较少，大大提高了铸锭的成品率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为分配箱的俯视图。

图中1.分配箱、2.旋转料架、3.加料杯、4.旋转轴、5.活动盖、6.减速机、7.电机、8.传动销、9. 连接板、10.密封圈、11.旋转气缸、12.真空管道、13.加料管、14.真空插板阀、15.油缸旋转机构、16.固定支架、17.加料滑槽、18.保温材料、19.锭模、20.锭模室、21.旋转模盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1，一种用于真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的方法和装置，通过以下装置实现，包括有分配箱1、活动盖5、真空插板阀14、加料滑槽17等主要部件。分配箱1其内部安装有旋转料架2，旋转料架2上设计有多个加料杯3，用于放置保温材料。分配箱1底部固定位置留有圆孔，用于与加料管13进行连接。分配箱1上留有真空管道12并与感应炉真空系统相连，实现对分配箱1的抽空。活动盖5上安装有减速机6和电机7，并通过连接板9与旋转气缸11固定，实现活动盖5的提升和旋转。活动盖5与分配箱1之间通过密封圈10进行密封。分配箱1与锭模室20之间通过加料管13连通，加料管13上安装有真空插板阀14，用于将分配箱1和锭模室20进行隔离。锭模室20内部安装有加料滑槽17，加料滑槽17一端位于加料管13正下方，另外一端在加料时可旋转至锭模19正上方。不加料时，加料滑槽17可旋转一定角度，避免影响浇注。加料滑槽17通过固定支架16与安装在锭模室20顶部的油缸旋转机构15直连，从而实现加料滑槽17的旋转。

所述的保温材料18在加料前需用铝箔包裹后置于加料杯内。

本发明的工作原理是：

在感应炉浇注前，通过旋转气缸11提升并旋转活动盖5，在分配箱1内部的加料杯3里依次放入用铝箔包好的保温材料18。通过旋转气缸11旋转活动盖5至分配箱1顶部并压紧，活动盖5上的传动销8卡入旋转料架2上的旋转轴4内；通过真空管道12对分配箱1进行抽真空。

当锭模室20内第一个铸锭浇注完成后，锭模室20内的模盘21旋转一定角度开始浇注第二个铸锭。此时通过油缸旋转机构15驱动加料滑槽17旋转至锭模19顶部，打开加料管13上的真空插板阀14，活动盖5上的电机7通过减速机6驱动传动销8，带动旋转料架2旋转一定角度，使第一个料杯3内的保温材料18正好落入底盘开孔内，从而沿着加料管13进入加料滑槽17，并通过加料滑槽17落入锭模19顶部，钢液预热将铝箔熔化，实现将保温材料18覆盖在刚刚浇注完成的铸锭顶部。加料完成后加料滑槽17通过油缸旋转机构15移开锭模19顶部。当第二个铸锭浇注完成后，通过同样的过程完成保温材料的添加，直至全部铸锭浇注完成并添加保温材料。

真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的方法，包括以下步骤：

步骤1，按照下述方式组装添加装置：分配箱1其内部安装有旋转料架2，旋转料架2上设计有多个加料杯3，用于放置保温材料；分配箱1底部固定位置留有圆孔，圆孔连接加料管13；分配箱1上设有与感应炉真空系统相连的真空管道12；分配箱1顶部设有活动盖5，活动盖5上安装有减速机6和电机7，活动盖5通过连接板9与旋转气缸11固定；分配箱1与锭模室20之间通过加料管13连通，加料管13上安装有真空插板阀14；锭模室20内部设有加料滑槽17，加料滑槽17一端位于加料管13正下方，另外一端在加料时可旋转至锭模19正上方；加料滑槽17通过固定支架16与安装在锭模室20顶部的油缸旋转机构15相连；

步骤2，感应炉浇注前的准备

感应炉浇注前，通过旋转气缸11提升并旋转活动盖5，在分配箱1内部的加料杯3里依次放入用铝箔包好的保温材料18；通过旋转气缸11旋转活动盖5至分配箱1顶部并压紧，活动盖5上的传动销8卡入旋转料架2上的旋转轴4内；通过真空管道12对分配箱1进行抽真空；

步骤3，第一次铸锭浇注

在对分配箱1进行抽真空的同时，可以对锭模室20内的第一个钢锭模进行浇注，直至钢液到达钢锭模顶部约100mm的位置;

步骤4，第二次铸锭浇注

当锭模室20内第一个铸锭浇注完成后，锭模室20内的模盘21旋转一定角度开始浇注第二个铸锭；通过油缸旋转机构15驱动加料滑槽17旋转至锭模19顶部，打开加料管13上的真空插板阀14，活动盖5上的电机7通过减速机6驱动传动销8，带动旋转料架2旋转一定角度，使第一个料杯3内的保温材料18正好落入底盘开孔内，从而沿着加料管13进入加料滑槽17，并通过加料滑槽17落入锭模19顶部，钢液预热将铝箔熔化，实现将保温材料18覆盖在刚刚浇注完成的铸锭顶部；加料完成后加料滑槽17通过油缸旋转机构15移开锭模19顶部；当第二个铸锭浇注完成后，通过同样的过程完成保温材料的添加，直至全部铸锭浇注完成并添加保温材料。

本发明所提供的方法和方案主要包括有可进行预抽真空的分配箱、可提升和旋转的活动盖、真空插板阀、可旋转加料滑槽等主要部件，任何根据该设计思路进行的局部改动，均在本专利的保护范围内。

本发明所提供的方法和方案实现了在不破坏主腔室环境和气氛的条件下，通过辅助腔室向主腔室添加某一种材料，其应用的场合不仅限于真空感应炉，也可用于其它类型真空设备或气氛保护设备。所添加的材料不仅限于保温材料，也可用于添加其它工艺所需材料。任何根据该思路实现的在不破坏主腔室环境和气氛的条件下，通过辅助腔室向主腔室添加某一种材料的方法和装置均在本专利的保护范围内。

Claims (3)

1.真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的装置，其特征在于，包括有分配箱（1）、活动盖（5）、真空插板阀（14）、加料滑槽（17）；分配箱（1）其内部安装有旋转料架（2），旋转料架（2）上设有多个加料杯（3），用于放置保温材料；分配箱（1）底部固定位置留有圆孔，圆孔连接加料管（13）；分配箱（1）上设有与感应炉真空系统相连的真空管道（12）；分配箱（1）顶部设有活动盖（5），活动盖（5）上安装有减速机（6）和电机（7），活动盖（5）通过连接板（9）与旋转气缸（11）固定；分配箱（1）与锭模室（20）之间通过加料管（13）连通，加料管（13）上安装有真空插板阀（14）；锭模室（20）内部设有加料滑槽（17），加料滑槽（17）一端位于加料管（13）正下方，另外一端在加料时可旋转至锭模（19）正上方；加料滑槽（17）通过固定支架（16）与安装在锭模室（20）顶部的油缸旋转机构（15）相连。

2.根据权利要求1所述的真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的装置，其特征在于，所述的活动盖（5）与分配箱（1）之间设有密封圈（10）。

3.真空感应铸锭在真空环境下添加保温材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，按照下述方式组装添加装置：分配箱（1）其内部安装有旋转料架（2），旋转料架（2）上设有多个加料杯（3），用于放置保温材料；分配箱（1）底部固定位置留有圆孔，圆孔连接加料管（13）；分配箱（1）上设有与感应炉真空系统相连的真空管道（12）；分配箱（1）顶部设有活动盖（5），活动盖（5）上安装有减速机（6）和电机（7），活动盖（5）通过连接板（9）与旋转气缸（11）固定；分配箱（1）与锭模室（20）之间通过加料管（13）连通，加料管（13）上安装有真空插板阀（14）；锭模室（20）内部设有加料滑槽（17），加料滑槽（17）一端位于加料管（13）正下方，另外一端在加料时可旋转至锭模（19）正上方；加料滑槽（17）通过固定支架（16）与安装在锭模室（20）顶部的油缸旋转机构（15）相连；

步骤2，感应炉浇注前的准备

感应炉浇注前，通过旋转气缸（11）提升并旋转活动盖（5），在分配箱（1）内部的加料杯（3）里依次放入用铝箔包好的保温材料（18）；通过旋转气缸（11）旋转活动盖（5）至分配箱（1）顶部并压紧，活动盖（5）上的传动销（8）卡入旋转料架（2）上的旋转轴（4）内；通过真空管道（12）对分配箱（1）进行抽真空；

步骤3，第一次铸锭浇注

在对分配箱（1）进行抽真空的同时，对锭模室（20）内的第一个钢锭模进行浇注，直至钢液到达钢锭模顶部约100mm的位置;

步骤4，第二次铸锭浇注

当锭模室（20）内第一个铸锭浇注完成后，锭模室（20）内的模盘（21）旋转一定角度开始浇注第二个铸锭；通过油缸旋转机构（15）驱动加料滑槽（17）旋转至锭模（19）顶部，打开加料管（13）上的真空插板阀（14），活动盖（5）上的电机（7）通过减速机（6）驱动传动销（8），带动旋转料架（2）旋转至加料管（13）正上方，使第一个料杯（3）内的保温材料（18）正好落入底盘开孔内，从而沿着加料管（13）进入加料滑槽（17），并通过加料滑槽（17）落入锭模（19）顶部，钢液预热将铝箔熔化，实现将保温材料（18）覆盖在刚刚浇注完成的铸锭顶部；加料完成后加料滑槽（17）通过油缸旋转机构（15）移开锭模（19）顶部；当第二个铸锭浇注完成后，通过同样的过程完成保温材料的添加，直至全部铸锭浇注完成并添加保温材料。

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