CN111457724B - 一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，用于熔炼金属，其包括：炉体，底部开设有出料口，在所述出料口处设置有第一密封连接部，所述炉体上设置有第一进气管、第二进气管以及出气管；坩埚，以可旋转的方式设置于所述炉体内，用于熔炼金属；锭模，设置于出料口处，所述锭模上设置有第二密封连接部，所述第二密封连接部与所述第一密封连接部能够密封连接；封口机构，设置于炉体内，能够封闭所述出料口。上述技术方案的优点在于：通过将锭模设置在炉体外部，从而减小了炉体的体积，且进一步通过设置封口机构，以减小在更换锭模时进入炉体内的空气，从而降低了在连续加工时炉体内的氧气含量，提高了产品质量。

Description

一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉及其使用方法

技术领域

本发明涉及熔炼设备，特别是涉及一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉及其使用方法。

背景技术

钕铁硼磁性材料，是由钕、铁、硼形成的四方晶系晶体，广泛用于制备钕铁硼磁铁。钕铁硼磁铁被广泛地应用于电子产品，例如硬盘、手机、耳机以及用电池供电的工具等。

在钕铁硼材料的生产过程中，需要将多种材料进行熔炼、烧结，这过程中需要使用到真空熔炼炉。真空熔炼炉主要用于在真空或保护气氛条件下对金属材料（如不锈钢、镍基合金、铜、合金钢、镍钴合金、稀土钕铁錋等）的熔炼处理，也可进行合金钢的真空精炼处理及精密铸造。

钕铁硼合金为一种永磁铁，也是最常使用的稀土磁铁，被广泛地应用于电子产品，例如硬盘、手机、耳机以及用电池供电的工具等。

钕铁硼合金的生产需要使用真空熔炼设备，一般的真空熔炼炉在进行钕铁硼合金的加工中需要进行抽真空操作，在进行一次加工后往往需要终止加工，切换锭模，而后重新进行抽真空等操作，过程较为繁琐，导致生产效率低下，且由于抽真空后无法达到绝对的真空，炉体内的氧气含量仍然较高，影响了产品质量。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，能够进行锭模的切换，且切换后能够保持炉体内较小的含氧量。

本发明公开了一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，用于熔炼金属，所述的用于钕铁硼合金的真空熔炼炉包括：炉体，底部开设有出料口，在所述出料口处设置有第一密封连接部，所述炉体上设置有第一进气管、第二进气管以及出气管；坩埚，以可旋转的方式设置于所述炉体内，用于熔炼金属；锭模，设置于出料口处，所述锭模上设置有第二密封连接部，所述第二密封连接部与所述第一密封连接部能够密封连接；封口机构，设置于炉体内，能够封闭所述出料口，所述炉体上设置有滑移通道，所述滑移通道连通所述炉体内部与大气，所述封口机构包括封口板、传动齿轮、密封滑移块、弹性件，所述封口板铰接于所述炉体内壁，并能够封闭所述出料口，所述传动齿轮与所述封口板的铰接轴固定连接，所述密封滑移块以可滑动的方式设置于所述滑移通道内，所述密封滑移块上设置有齿条，所述齿条与所述传动齿轮啮合，所述弹性件设置于所述滑移通道内，且一端抵接于所述炉体，另一端抵接于所述密封滑移块，当所述炉体内气压减小时，所述密封滑移块受大气压挤压向炉体内移动，并驱动所述传动齿轮旋转，从而打开所述出料口。

在其中一个实施例中，所述炉体顶部开设有加料口，所述加料口处设置有炉盖。

在其中一个实施例中，所述真空熔炼炉还包括抬升机构，用于抬升锭模，使锭模与所述炉体紧密贴合。

在其中一个实施例中，所述抬升机构包括抬升气缸以及与所述抬升气缸的气缸杆固定连接的支撑板，所述支撑板支撑所述锭模的底部，以控制所述锭模的升降。

在其中一个实施例中，所述锭模底部设置有连接孔，所述支撑板顶部设置有连接凸起，所述连接凸起与所述连接孔配合。

在其中一个实施例中，所述连接孔呈锥形，所述连接凸起呈与所述连接孔相匹配的锥形。

在其中一个实施例中，所述滑移通道内设置有密封凸环，所述密封凸环能够抵接所述密封滑移块，限制所述密封滑移块继续向炉体内滑移。

在其中一个实施例中，所述封口板上设置有填充部，当所述封口板密封所述出料口时，所述填充部伸入锭模内。

在其中一个实施例中，所述炉体设置有锁止件，当所述锭模抵接于所述出料口时，所述锭模向上推动所述锁止件，使所述锁止件能够卡接所述弹性件，使所述弹性件能够收缩无法伸长。

上述技术方案的优点在于：通过将锭模设置在炉体外部，从而减小了炉体的体积，且进一步通过设置封口机构，以减小在更换锭模时进入炉体内的空气，从而降低了在连续加工时炉体内的氧气含量，提高了产品质量。

本发明还提供了一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉的使用方法，所述的使用方法包括：S1：抬升机构抬升锭模，使锭模与出料口密封连接；S2:出气管将炉体内抽真空，密封滑移块受到大气压力向炉体内方向移动，抬起封口板；S3.加热金属，使金属熔融；S4.将熔融后的金属液体倒入锭模内；S5.充入保护气体，使炉体内压力恢复；S6.抬升机构下降，锭模回复至转盘内，同时锁止件落下，弹性件伸长推动密封滑移块移动，从而驱动封口板封闭出料口；S7.驱动转盘旋转，将下一个锭模移动至出料口下方。

上述技术方案的优点在于，通过控制炉体内的气压控制封口机构的工作，具有更高的自动化，减少了人工劳动，且能够有效的减小在两次加工中进入炉体内的空气量，从而提高产品质量。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉的立体图。

图2为本发明提供的一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉的主视图。

图3为本发明提供的一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉的仰视图。

图4为本发明提供的根据图3的A-A面的剖视图。

图5为本发明提供的一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉的仰视图。

图6为本发明提供的根据图5的B-B面的剖视图，需要说明的是，A-A剖面与B-B剖面具有一定的偏移。

图7为本发明提供的根据图6的C处的局部放大图。

图8为本发明提供的一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉的部分剖切视角的立体图。

图9为本发明提供的一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉的部分结构的立体图，包括封口板、填充部以及传动齿轮。

图中，用于钕铁硼合金的真空熔炼炉100、炉体10、出料口11、第一密封连接部111、第一进气管12、第二进气管13、出气管14、滑移通道15、密封凸环151、加料口16、坩埚20、转轴21、锭模30、第二密封连接部31、连接孔32、封口机构40、封口板41、传动齿轮42、密封滑移块43、弹性件44、锁止件45、填充部46、转盘50、驱动电机51、抬升机构60、抬升气缸61、支撑板62、连接凸起621。

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。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图4所示的一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉100，用于熔炼金属，其包括：

炉体10，底部开设有出料口11，在所述出料口11处设置有第一密封连接部111，所述炉体10上设置有第一进气管12、第二进气管13以及出气管14；

坩埚20，连接于转轴21，以可旋转的方式设置于所述炉体10内，用于熔炼金属；

锭模30，设置于出料口11处，所述锭模30上设置有第二密封连接部31，所述第二密封连接部31与所述第一密封连接部111能够密封连接；

封口机构40，设置于炉体10内，能够封闭所述出料口11，结合图5至图7，所述炉体10上设置有滑移通道15，所述滑移通道15连通所述炉体10内部与大气，所述封口机构40包括封口板41、传动齿轮42、密封滑移块43、弹性件44，所述封口板41铰接于所述炉体10内壁，并能够封闭所述出料口11，所述传动齿轮42与所述封口板41的铰接轴固定连接，所述密封滑移块43以可滑动的方式设置于所述滑移通道15内，所述密封滑移块43上设置有齿条，所述齿条与所述传动齿轮42啮合，所述弹性件44设置于所述滑移通道15内，且一端抵接于所述炉体10，另一端抵接于所述密封滑移块43，当所述炉体10内气压减小时，所述密封滑移块43受大气压挤压向炉体10内移动，并驱动所述传动齿轮42旋转，从而打开所述出料口11。

需要说明的是，真空熔炼炉主要用于在真空或保护气氛条件下利用中频感应加热的方式对金属材料（如不锈钢、镍基合金、铜、合金钢、镍钴合金、稀土钕铁錋等）进行熔炼处理，也可进行合金钢的真空精炼处理及精密铸造。

可以理解的是，锭模30设置于炉体10外，能够大大减小炉体10的体积，且便于锭模30的更换，但锭模30的更换导致空气通过出料口11进入炉体10内，影响炉体10内的氧含量，从而影响熔炼的金属的质量，上述技术方案通过在出料口11设置封口机构40，能够阻隔炉体10内部与大气，从而在更换锭模30时避免大量空气进入炉体10内部。

值得一提的是，所述第一进气管12连接保护气体源，用于向炉体内充入保护气体，所述第二进气管13连接大气，用于向炉体内充入空气，所述出气管14用于将气体从炉体内抽出。

此外，上述技术方案中使用的加热装置为常规的中频感应加热装置，在此不再赘述，但本领域技术人员利用已知的技术知识也可以选择其他的加热方式。

优选的，所述炉体10顶部开设有加料口16，所述加料口16处设置有炉盖。

值得一提的是，在加入固体金属原料时，可以通过设置中间腔室以减少进入炉体10的空气，具体的，在中间腔室与炉体10之间设置可开合的阀门，在中间腔室内加入金属原料，封闭中间腔室的盖体，而后打开阀门，将金属原料加入坩埚20内，从而减小在加入金属原料时进入炉体10内的空气量。

优选的，所述真空熔炼炉还包括抬升机构60，用于抬升锭模30，使锭模30与所述炉体10紧密贴合。

进一步的，所述抬升机构60包括抬升气缸61以及与所述抬升气缸61的气缸杆固定连接的支撑板62，所述支撑板62支撑所述锭模30的底部，以控制所述锭模30的升降。

可以理解的是，抬升机构60能够将锭模30抬升向上移动，与出料口11密封连接。

优选的，所述锭模30底部设置有连接孔32，所述支撑板62顶部设置有连接凸起621，所述连接凸起621与所述连接孔32配合。

优选的，所述连接孔32呈锥形，所述连接凸起621呈与所述连接孔32相匹配的锥形。

需要说明的是，通过设置连接孔32，使锭模30放置于支撑板62上更稳定，将连接孔32设置为锥形，将连接凸起621也设置为锥形，使得锭模30放置于支撑板62上时能够进行自动的矫正位置，从而能够使第二密封连接部31精准的与出料口11的第一密封连接部111连接。值得一提的是，连接凸起621的设置不仅使支撑板62与锭模30连接时，能够自动矫正位置，以便于将锭模稳定的向上推移，更进一步的，由于第一密封连接部111与第二密封连接部31需要正确对位，通过将支撑板62与出料口11保持同轴线，能够同时保证第一密封连接部111与第二密封连接部31准确连接。连接孔32与连接凸起621的设计还能够保证在加工过程中，能够稳定的固定住锭模30。

优选的，所述滑移通道15内设置有密封凸环151，所述密封凸环151能够抵接所述密封滑移块43，限制所述密封滑移块43继续向炉体10内滑移。

值得一提的是，所述密封凸环151抵接于所述密封滑移块43，随着炉内压力的减小，密封滑移块43与密封凸环151的压力不断增大，从而提高了滑移通道15的密封性。

优选的，所述封口板41上设置有填充部46，当所述封口板41密封所述出料口11时，所述填充部46能够伸入所述锭模30内。

可以理解的是，在更换锭模30时，锭模30内存在一定的空气，导致封口机构40打开后，锭模30内的空气进入炉体10内，进而导致氧气含量上升，为减少进入炉体10内的空气，在封口板41上设置填充部46，锭模30在上升安装后，锭模30内的空间被填充部46挤占，从而减少了进入炉体10内的空气。

优选的，结合图7所示，所述炉体10设置有锁止件45，当所述锭模30抵接于所述出料口11时，所述锭模30向上推动所述锁止件45，使所述锁止件45能够卡接所述弹性件44，使所述弹性件44能够收缩但无法伸长。

需要说明的是，所述锁止件45顶部一侧为竖直面，另一侧为斜面，在本实施例中，所述弹性件44为弹簧，当弹簧收缩时，所述弹簧遇到斜面能够沿斜面发生变形从而能够掠过锁止件45，当弹簧伸长时，由于是与竖直面抵接，导致弹簧无法伸长，从而被锁止。

值得一提的是，由于封口板41上设置有填充部46，无法在锭模30中倒入金属熔融液后，立即封闭出料口11，上述技术方案通过设置锁止件45，使得在锭模30离开出料口11后，封口板41才旋转至出料口11处，从而减少进入炉体10的空气。当然，弹性件44的弹力大小以及抬升机构60的复位速度需要进行合理的设置，即在锭模30离开出料口11时，封口板41跟随锭模30离开的速度关闭出料口，以避免填充部46接触到锭模30内的熔融金属液，同时也尽可能减少在封口板41未完全封口时进入炉体内的空气量，其设置方式通过简单的推理即可获得。

本发明还提供了一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉100的使用方法，包括：S1：抬升机构60抬升锭模30，使锭模30与出料口11密封连接，此时，锭模30推动锁止件45向上伸入滑移通道15内；S2:出气管14将炉体10内抽真空，密封滑移块43受到大气压力向炉体10内方向移动，带动传动齿轮42旋转，从而抬起封口板41，并同时挤压弹性件44；S3.加热锭模30内的金属，使金属熔融；S4.将熔融后的金属液体倒入锭模30内；S5.向炉体10内充入保护气体，使炉体10内压力与大气压力相同；S6.抬升机构60下降，锭模30回复至转盘50内，同时锁止件45落下，弹性件44伸长推动密封滑移块43移动，从而驱动封口板41封闭出料口11；S7.驱动转盘50旋转，将下一个锭模30移动至出料口11下方。

由此，完成一次金属熔融加工。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，用于熔炼金属，其特征在于，所述的用于钕铁硼合金的真空熔炼炉包括：

炉体，底部开设有出料口，在所述出料口处设置有第一密封连接部，所述炉体上设置有第一进气管、第二进气管以及出气管；

坩埚，以可旋转的方式设置于所述炉体内，用于熔炼金属；

锭模，设置于出料口处，所述锭模上设置有第二密封连接部，所述第二密封连接部与所述第一密封连接部能够密封连接；

封口机构，设置于炉体内，能够封闭所述出料口，所述炉体上设置有滑移通道，所述滑移通道连通所述炉体内部与大气，所述封口机构包括封口板、传动齿轮、密封滑移块、弹性件，所述封口板铰接于所述炉体内壁，并能够封闭所述出料口，所述传动齿轮与所述封口板的铰接轴固定连接，所述密封滑移块以可滑动的方式设置于所述滑移通道内，所述密封滑移块上设置有齿条，所述齿条与所述传动齿轮啮合，所述弹性件设置于所述滑移通道内，且一端抵接于所述炉体，另一端抵接于所述密封滑移块，当所述炉体内气压减小时，所述密封滑移块受大气压挤压向炉体内移动，并驱动所述传动齿轮旋转，从而打开所述出料口。

2.根据权利要求1所述的用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，其特征在于，所述炉体顶部开设有加料口，所述加料口处设置有炉盖。

3.根据权利要求1所述的用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，其特征在于，所述真空熔炼炉还包括抬升机构，用于抬升锭模，使锭模与所述炉体紧密贴合。

4.根据权利要求3所述的用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，其特征在于，所述抬升机构包括抬升气缸以及与所述抬升气缸的气缸杆固定连接的支撑板，所述支撑板支撑所述锭模的底部，以控制所述锭模的升降。

5.根据权利要求4所述的用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，其特征在于，所述锭模底部设置有连接孔，所述支撑板顶部设置有连接凸起，所述连接凸起与所述连接孔配合。

6.根据权利要求5所述的用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，其特征在于，所述连接孔呈锥形，所述连接凸起呈与所述连接孔相匹配的锥形。

7.根据权利要求1所述的用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，其特征在于，所述滑移通道内设置有密封凸环，所述密封凸环能够抵接所述密封滑移块，限制所述密封滑移块继续向炉体内滑移。

8.根据权利要求1所述的用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，其特征在于，所述封口板上设置有填充部，当所述封口板密封所述出料口时，所述填充部伸入所述锭模内。

9.根据权利要求8所述的用于钕铁硼合金的真空熔炼炉，其特征在于，所述炉体设置有锁止件，当所述锭模抵接于所述出料口时，所述锭模向上推动所述锁止件，使所述锁止件能够卡接所述弹性件，使所述弹性件能够收缩无法伸长。

10.根据权利要求1至9所述的任意一种用于钕铁硼合金的真空熔炼炉的使用方法，其特征在于，所述的使用方法包括：

S1：抬升机构抬升锭模，使锭模与出料口密封连接；

S2:出气管将炉体内抽真空，密封滑移块受到大气压力向炉体内方向移动，抬起封口板；

S3.加热金属，使金属熔融；

S4.将熔融后的金属液体倒入锭模内；

S5.充入保护气体，使炉体内压力恢复；

S6.抬升机构下降，锭模回复至转盘内，同时锁止件落下，弹性件伸长推动密封滑移块移动，从而驱动封口板封闭出料口；

S7.驱动转盘旋转，将下一个锭模移动至出料口下方。

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