CN111238227A - 真空熔炼炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及熔炼设备技术领域，尤其涉及一种真空熔炼炉。该真空熔炼炉包括壳体以及控制器，所述壳体的内部设有分隔板，所述分隔板将所述壳体的内部空间分隔为相互独立的至少两个样品腔室，每个所述样品腔室中均设有至少两个坩埚，每个所述样品腔室中均设有加热器；所述控制器包括与所述加热器相对应的至少两个温度控制模块，各所述温度控制模块分别通过控制线束与各所述加热器一一对应连接。本发明所述的真空熔炼炉，能够同时制备多种不同熔点的合金，相同熔点的合金也可以在一个样品腔室中同时制备多个样品，从而缩短了样品制备时间，有效提高了样品的制备效率，样品制备过程简单，操作方便，大大节约了成本。

Description

真空熔炼炉

技术领域

本发明涉及熔炼设备技术领域，尤其涉及一种真空熔炼炉。

背景技术

真空熔炼炉是一种用于在真空或保护气氛条件下对金属材料进行熔炼处理的设备。然而，现有的真空熔炼炉只有一个腔室，该腔室中设置一个坩埚。也就是说，采用现有的真空熔炼炉每次只能制备一种金属材料样品，当需要制备不同种类的金属材料样品时，需要操作多次完成制备，使得金属材料样品的制备时间更长，金属材料样品的制备效率更低，而且金属材料样品的制备过程更加复杂繁琐，成本更高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种真空熔炼炉，能够缩短样品的制备时间，提高样品的制备效率，节约成本。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种真空熔炼炉，包括壳体以及控制器，所述壳体的内部设有分隔板，所述分隔板将所述壳体的内部空间分隔为相互独立的至少两个样品腔室，每个所述样品腔室中均设有至少两个坩埚，每个所述样品腔室中均设有加热器；所述控制器包括与所述加热器相对应的至少两个温度控制模块，各所述温度控制模块分别通过控制线束与各所述加热器一一对应连接。

进一步地，各所述样品腔室中均设有坩埚支架，所述坩埚支架设有与所述坩埚一一对应的安装槽，所述坩埚与所述安装槽可拆卸安装。

具体地，所述加热器设置于所述样品腔室的底部，所述加热器通过支撑柱与所述样品腔室的底板相连，所述坩埚支架设置于所述加热器上方。

进一步地，各所述样品腔室的内侧壁上分别设有隔热材料层。

进一步地，还包括设置于所述壳体外部的进气总管，各所述样品腔室分别通过进气支管与所述进气总管相连通；各所述进气支管上分别设有进气控制阀。

具体地，所述进气总管通过第一支架与所述壳体相连。

进一步地，还包括设置于所述壳体外部的排气总管，各所述样品腔室分别通过排气支管与所述排气总管相连通；各所述排气支管上分别设有排气控制阀。

具体地，所述排气总管通过第二支架与所述壳体相连。

进一步地，所述控制器还设有总电源开关以及与所述总电源开关电性连接的总电源指示灯，各所述温度控制模块分别与所述总电源开关电性连接。

进一步地，各所述样品腔室的内部均设有压力传感器和温度传感器；各所述温度控制模块分别设有压力显示模块和温度显示模块，各所述压力传感器与各所述压力显示模块对应电性连接，各所述温度传感器与各所述温度显示模块对应电性连接；各所述温度控制模块还设有样品腔室开关、样品腔室指示灯、温度控制开关和恒温控制开关。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的真空熔炼炉，通过分隔板将壳体的内部空间分隔为相互独立的至少两个样品腔室，使得每个样品腔室均能实现对金属合金的熔炼，通过在每个样品腔室中设置至少两个坩埚，使得同一样品腔室能够实现多个样品的熔炼制备，通过在每个样品腔室中设置加热器，将各加热器分别与控制器的各温度控制模块一一对应连接，从而实现对每个样品腔室温度的独立控制，进而实现通过不同的样品腔室同时制备不同熔点的金属合金的目的。由此，采用本发明所述的真空熔炼炉，能够同时制备多种不同熔点的合金，相同熔点的合金也可以在一个样品腔室中同时制备多个样品，从而缩短了样品制备时间，有效提高了样品的制备效率，样品制备过程简单，操作方便，大大节约了成本。

附图说明

图1是本发明实施例真空熔炼炉的结构示意图；

图2是本发明实施例真空熔炼炉的俯视图；

图3是本发明实施例真空熔炼炉的左视图；

图4是本发明实施例真空熔炼炉中控制器的结构示意图；

图5是本发明实施例真空熔炼炉与保护气源的连接示意图。

图中：

1：壳体；101：样品腔室；102：隔热材料层；

2：控制器；201：温度控制模块；202：总电源开关；203：总电源指示灯；2011：压力显示模块；2012：温度显示模块；2013：样品腔室开关；2014：样品腔室指示灯；2015：温度控制开关；2016：恒温控制开关；

3：分隔板；4：坩埚；5：加热器；6：控制线束；7：坩埚支架；

8：进气总管；801：进气支管；802：进气控制阀；803：第一支架；

9：排气总管；901：排气支管；902：排气控制阀；903：第二支架；

10：保护气源；11：安全阀；12：中冷器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

如图1至5所示，本发明实施例提供一种真空熔炼炉，包括壳体1以及控制器2。其中，控制器2可以安装在壳体1的外侧壁上，便于操作人员操作控制。也可以将控制器2与壳体1分离设置，便于通过控制器2实现对真空熔炼炉的远程控制。

壳体1的内部设有分隔板3，分隔板3将壳体1的内部空间分隔为相互独立的至少两个样品腔室101，每个样品腔室101中均设有至少两个坩埚4，并且每个样品腔室101中均设有加热器5。通过在每个样品腔室101中设置至少两个坩埚4，从而能够在一个样品腔室101中同时制备多个样品。通过在每个样品腔室101中设置加热器5，从而能够对各样品腔室101分别进行加热，实现对金属合金的熔炼制备。

控制器2包括与加热器5相对应的至少两个温度控制模块201，各温度控制模块201分别通过控制线束6与各加热器5一一对应连接。也即，通过各温度控制模块201能够实现对各样品腔室101中加热器5的温度调节控制，进而实现对各样品腔室101温度的独立调节控制，使得各样品腔室101的温度互不干扰，各样品腔室101能够独立工作，实现通过不同样品腔室101同时制备不同熔点的金属合金的目的。

由此，本发明实施例所述的真空熔炼炉，采用同一个真空熔炼炉，能够同时制备多种不同熔点的合金，相同熔点的合金也可以在一个样品腔室101中同时制备多个样品，从而缩短了样品制备时间，有效提高了样品的制备效率，样品制备过程简单，操作方便，大大节约了成本。

具体来说，分隔板3的设置数量可以根据实际使用情况而定，从而将壳体1的内部空间分隔为相互独立的两个、三个、四个或四个以上的样品腔室101。每个样品腔室101中坩埚4的设置数量，也可以根据实际使用情况而定，例如同一个样品腔室101中可以设置两个、三个、四个或四个以上的坩埚4。

在一种具体实施例中，壳体1的内部设有两个分隔板3，通过这两个分隔板3将壳体1的内部空间分隔为相互独立的三个样品腔室101。每个样品腔室101中设有20个坩埚4。由于样品腔室101的形状为矩形，则设置在该样品腔室101中的20个坩埚4呈矩阵状排列设置，从而确保各坩埚4在样品腔室101中均匀受热。

在本发明的进一步实施例中，各样品腔室101中均设有坩埚支架7，该坩埚支架7设有与坩埚4一一对应的安装槽，坩埚4与安装槽可拆卸安装。也即，各坩埚4能够从样品腔室101中取出，并且各坩埚4能够通过坩埚支架7安装在样品腔室101中。

具体来说，在进行安装时，坩埚4的上端沿能够卡合在安装槽的上端口处，从而实现坩埚4的安装固定。当需要拆卸时，只要将坩埚4从安装槽中取出即可。

在本发明的具体实施例中，加热器5设置于样品腔室101的底部，加热器5通过支撑柱与样品腔室101的底板相连。

其中，坩埚支架7可以直接安装在加热器5上，从而通过加热器5实现对坩埚支架7以及坩埚4的支撑固定。

当然，坩埚支架7也可以直接与样品腔室101的上端侧壁连接，使坩埚支架7位于加热器5的上方。

在本发明的进一步实施例中，各样品腔室101的内侧壁上分别设有隔热材料层102。也即，在构成样品腔室101的每个壁面上分别设置有隔热材料层102，从而确保相邻的两个样品腔室101之间的工作温度不会互相干扰，同时确保样品腔室101的温度不会与外界进行热交换，进而保证每个样品腔室101能够进行独立的金属合金熔炼工作。

在本发明的进一步实施例中，所述的真空熔炼炉还包括设置于壳体1外部的进气总管8，各样品腔室101分别通过进气支管801与进气总管8相连通。通过设置进气总管8和进气支管801，能够分别向各样品腔室101中通入保护气或分别对各样品腔室101进行抽真空，从而防止金属合金在熔炼过程中被氧化。

其中，各进气支管801上分别设有进气控制阀802，从而分别控制各进气支管801的空气流通状态。

具体来说，进气总管8通过第一支架803与壳体1相连，从而实现进气总管8与壳体1之间的安装固定。

在本发明的进一步实施例中，所述的真空熔炼炉还包括设置于壳体1外部的排气总管9，各样品腔室101分别通过排气支管901与排气总管9相连通。通过设置排气总管9和排气支管901，能够将各样品腔室101的空气分别进行排放。

其中，各排气支管901上分别设有排气控制阀902，从而分别控制各排气支管901的空气流通状态。

具体来说，排气总管9通过第二支架903与壳体1相连，从而实现排气总管9与壳体1之间的安装固定。

具体来所，可以根据实际使用需求，将进气总管8与真空泵(图中未示)相连，或将进气总管8与保护气源10相连。

当需要在抽真空的状态下进行金属合金的熔炼制备时，将进气总管8与真空泵相连，然后分别打开各进气控制阀802，同时分别关闭各排气控制阀902，然后开启真空泵进行抽真空，即可实现对金属合金熔炼过程的真空保护。

当需要在保护气的作用下进行金属合金的熔炼制备时，将进气总管8与保护气源10相连，如图5所示。其中，可以将排气总管9与保护气源10相连，从而构成闭环回路，实现对保护气的循环利用，进一步节约成本。其中，可以在排气总管9上设置安全阀11。在使用时，同时打开各进气控制阀802和各排气控制阀902，然后开启保护气源10，使保护气通过各进气支管801进入到各样品腔室101中，然后各样品腔室101中的气体通过各排气支管901排出各样品腔室101，然后开启安全阀11，将气体向大气排放，从而将管路以及样品腔室101中的原有空气排净。当管路以及样品腔室101中的原有空气排净后，关闭安全阀11，使得之后的保护气能够回流至保护气源10，从而实现对保护气的循环利用。在此过程中，由于样品腔室101中的温度较高，使得从排气总管9流出的保护气温度过高，此时，可以在排气总管9上设置中冷器12，对保护气进行降温处理后再回流至保护气源10。

在本发明的进一步实施例中，控制器2还设有总电源开关202以及与总电源开关202电性连接的总电源指示灯203，各温度控制模块201分别与总电源开关202电性连接。

也即，通过总电源开关202，能够控制各温度控制模块201的通电状态，进而通过各温度控制模块201控制各加热器5的通电状态。通过总电源指示灯203能够显示总电源开关202的工作状态，当总电源开关202处于开启状态时，总电源指示灯203发亮。当总电源开关202处于关闭状态时，总电源指示灯203熄灭。

在本发明的具体实施例中，各样品腔室101的内部均设有压力传感器(图中未示)和温度传感器(图中未示)。各温度控制模块201分别设有压力显示模块2011和温度显示模块2012，其中，各压力传感器与各压力显示模块2011对应电性连接，各温度传感器与各温度显示模块2012对应电性连接。

也即，通过设置压力传感器，能够实时检测各样品腔室101内部的压力，然后各压力传感器将检测数据传输至对应的各温度控制模块201，并且通过压力显示模块2011进行数据显示，方便操作人员及时掌握各样品腔室101内部的压力状态。通过设置温度传感器，能够实时检测各样品腔室101内部的温度，然后各温度传感器将检测数据传输至对应的各温度控制模块201，并且通过温度显示模块2012进行数据显示，方便操作人员及时掌握各样品腔室101内部的温度状态。

具体来说，各温度控制模块201还分别设有样品腔室开关2013、样品腔室指示灯2014、温度控制开关2015和恒温控制开关2016。

其中，通过样品腔室开关2013能够控制对应的样品腔室101的供电状态，也即，能够控制样品腔室101中各电子元件的供电状态。

其中，样品腔室指示灯2014与样品腔室开关2013对应电性相连，通过样品腔室指示灯2014能够显示对应的样品腔室开关2013的工作状态，当样品腔室开关2013处于开启状态时，样品腔室指示灯2014发亮。当样品腔室开关2013处于关闭状态时，样品腔室指示灯2014熄灭。

其中，温度控制开关2015用于控制对应的加热器5，从而调节加热器5的温度高低。

其中，恒温控制开关2016用于控制对应的加热器5，从而调节加热器5处于恒温状态，同时能够设定恒温时间。

下面通过两个实例来对本发明实施例所述的真空熔炼炉的工作过程进行具体说明。

实例一

本发明实施例所述的真空熔炼炉，包括相互独立的三个样品腔室，这三个样品腔室分别为第一样品腔室、第二样品腔室和第三样品腔室。每个样品腔室中设有20个坩埚，这20个坩埚呈四排布置，每排具有五个坩埚。也即，每个样品腔室可同时制备20个样品。三个样品腔室同时工作可一次制备三种不同熔点的样品，每个样品腔室制备的样品熔点相同。具体的操作步骤如下：

首先，制备熔点在215℃～227℃的Sn98.5-Ag1.0-Cu0.5三元合金。分别称取98.5gSn、1gAg、0.5g Cu的金属单质，把称取的金属单质混合后分别放入其中20个坩埚中，再把这20个坩埚依次放入第一样品腔室中，制备20个样品。

同理，制备熔点在217℃～221℃的Sn99-Ag0.3-Cu0.7的三元合金，把称取的金属单质混合后分别放入另外20个坩埚中，再把这20个坩埚依次放入第二样品腔室中，制备20个样品。

同理，制备熔点在217℃～218℃的Sn96.5-Ag3.0-Cu0.5的三元合金，把称取的金属单质混合后分别放入其余20个坩埚中，再把这20个坩埚依次放入第三样品腔室中，制备20个样品。

然后，通入保护气(或者抽真空)，通过控制器分别调节第一样品腔室、第二样品腔室和第三样品腔室的温度，从而制备三种不同熔点的金属合金。

实例二

本发明实施例所述的真空熔炼炉，包括相互独立的三个样品腔室，这三个样品腔室分别为第一样品腔室、第二样品腔室和第三样品腔室。第一样品腔室中设有16个坩埚，这16个坩埚呈四排布置，每排具有四个坩埚。第二样品腔室中设有12个坩埚，这12个坩埚呈三排布置，每排具有四个坩埚。第三样品腔室中设有16个坩埚，这16个坩埚呈四排布置，每排具有四个坩埚。其中，在同一个样品腔室内，按照较高熔点合金调节温度，一次制样可以制备熔点相近，组分不同的多个样品。具体的操作步骤如下：

首先，在第一样品腔室内制备熔点为72℃～81℃的Bi基合金。其中，通过第一样品腔室的第一排坩埚制备四个熔点为72℃的Bi33.7-In16.3合金，也即，分别在第一排的每个坩埚中放入33.7g的金属Bi和16.3g的金属In。同理，通过第一样品腔室的第二排坩埚制备四个熔点为78℃的Bi48.5-In41.5合金。通过第一样品腔室的第三排坩埚制备四个熔点为79℃的Bi57-In26-Sn17合金，通过第一样品腔室的第四排坩埚制备四个熔点为81℃的Bi54-In29.7-Sn16.3合金。

同理，在第二样品腔室内制备熔点在143℃～153℃的In基合金。其中，通过第二样品腔室的第一排坩埚制备四个熔点为143℃的In97-Ag3的合金，也即，分别在第一排的每个坩埚中放入97g的金属In和3g的金属Ag。同理，通过第二样品腔室的第二排坩埚制备四个熔点为150℃的In99.3-Ca0.7合金。通过第二样品腔室的第三排坩埚制备四个熔点为153℃的In99.6-Ca0.4合金。

同理，在第三样品腔室内制备熔点在199℃～227℃的Sn基合金。其中，通过第三样品腔室的第一排坩埚制备四个熔点为199℃的Sn91-Zn9，也即，分别在每个第一排的坩埚中放入91g的金属Sn和9g的金属Zn。同理，通过第三样品腔室的第二排坩埚制备四个熔点为217℃的Sn90-Au10合金。通过第三样品腔室的第三排坩埚制备四个熔点为221℃的Sn96.5-Ag3.5合金。通过第三样品腔室的第四排坩埚制备四个熔点为227℃的Sn99-Cu1合金。

然后，通过控制器分别调节设定第一样品腔室、第二样品腔室和第三样品腔室的温度，其中，设定第一样品腔室内的最高温为85℃，设定第二样品腔室内的最高温度设置为160℃，设定第三样品腔室内的最高温度设置为230℃。

当所有的坩埚均放入到对应的品腔室内的对应位置后，通入保护气(或者抽真空)，按照设定的温度通过控制器分别控制第一样品腔室、第二样品腔室和第三样品腔室的温度。熔炼制备结束后，第一样品腔室内制备得到四种不同熔点的合金，每种相同熔点的合金样品4个，也即，第一样品腔室总计获得16个合金样品。第二样品腔室内制备得到三种不同熔点的合金，每种相同熔点的合金样品4个，总计12个合金样品。第三样品腔室内制备得到四种不同熔点的合金，每种相同熔点的合金样品4个，总计16个合金样品。

综上所述，本发明实施例所述的真空熔炼炉，能够同时制备多种不同熔点的合金，相同熔点的合金也可以在一个样品腔室中同时制备多个样品，从而缩短了样品制备时间，有效提高了样品的制备效率，样品制备过程简单，操作方便，大大节约了成本。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种真空熔炼炉，其特征在于：包括壳体以及控制器，所述壳体的内部设有分隔板，所述分隔板将所述壳体的内部空间分隔为相互独立的至少两个样品腔室，每个所述样品腔室中均设有至少两个坩埚，每个所述样品腔室中均设有加热器；所述控制器包括与所述加热器相对应的至少两个温度控制模块，各所述温度控制模块分别通过控制线束与各所述加热器一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的真空熔炼炉，其特征在于：各所述样品腔室中均设有坩埚支架，所述坩埚支架设有与所述坩埚一一对应的安装槽，所述坩埚与所述安装槽可拆卸安装。

3.根据权利要求2所述的真空熔炼炉，其特征在于：所述加热器设置于所述样品腔室的底部，所述加热器通过支撑柱与所述样品腔室的底板相连，所述坩埚支架设置于所述加热器上方。

4.根据权利要求1所述的真空熔炼炉，其特征在于：各所述样品腔室的内侧壁分别设有隔热材料层。

5.根据权利要求1所述的真空熔炼炉，其特征在于：还包括设置于所述壳体外部的进气总管，各所述样品腔室分别通过进气支管与所述进气总管相连通；各所述进气支管上分别设有进气控制阀。

6.根据权利要求5所述的真空熔炼炉，其特征在于：所述进气总管通过第一支架与所述壳体相连。

7.根据权利要求1所述的真空熔炼炉，其特征在于：还包括设置于所述壳体外部的排气总管，各所述样品腔室分别通过排气支管与所述排气总管相连通；各所述排气支管上分别设有排气控制阀。

8.根据权利要求7所述的真空熔炼炉，其特征在于：所述排气总管通过第二支架与所述壳体相连。

9.根据权利要求1所述的真空熔炼炉，其特征在于：所述控制器还设有总电源开关以及与所述总电源开关电性连接的总电源指示灯，各所述温度控制模块分别与所述总电源开关电性连接。

10.根据权利要求1所述的真空熔炼炉，其特征在于：各所述样品腔室的内部均设有压力传感器和温度传感器；各所述温度控制模块分别设有压力显示模块和温度显示模块，各所述压力传感器与各所述压力显示模块对应电性连接，各所述温度传感器与各所述温度显示模块对应电性连接；各所述温度控制模块还设有样品腔室开关、样品腔室指示灯、温度控制开关和恒温控制开关。

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