CN1327992C - 卧式真空电磁离心铸造炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种卧式真空电磁离心铸造炉，具有熔炼室、离心铸造室、炉盖，熔炼室内装磁封闭感应线圈，离心铸造室内装配离心转筒和磁场发生器，离心转筒通过离心铸造室外的电动机带动旋转，离心转筒外施加支撑轴，磁场发生器由置于离心铸造室外的电磁装置线圈套在伸入离心铸造室内的U型电磁铁构成，电磁铁上端设有对铁磁头，离心转筒置于对铁磁头之间。本发明高速旋转电磁离心铸造过程中具有良好的平稳性，避免其放置于炉体内真空下的放气和放电的弊端，保证位于磁头间不锈钢筒内可获得0～0.2T的可调磁场强度。该真空离心铸造炉在真空下熔炼金属材料，可以电磁离心铸造出需要形状的铸件。
Description
技术领域
本发明属于铸造设备的改进，具体地说是一种卧式真空电磁离心铸造炉。
背景技术
电磁离心铸造作为一种新兴的铸造技术，细化铸造组织，减少偏析，提高了铸造合金的性能，受到材料加工工作者的广泛关注。目前人们已经开发出针对常规钢铁材料的常压电磁离心铸造设备，但对于电磁离心铸造活性金属，其液态金属容易产生强烈氧化，为防止熔炼尤其是离心铸造过程液态金属的强烈氧化，非常有必要开发出适用性强的真空电磁离心铸造设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卧式真空电磁离心铸造炉，其具有离心旋转平稳、电磁场稳定的特点，可以起到细化铸造组织的作用。
本发明的技术方案是：
一种卧式真空电磁离心铸造炉，具有熔炼室、离心铸造室、炉盖，熔炼室内装磁封闭感应线圈，离心铸造室内装配离心转筒和磁场发生器，离心转筒通过离心铸造室外的电动机带动旋转，离心转筒外施加支撑轴，磁场发生器由置于离心铸造室外的电磁装置线圈套在伸入离心铸造室内的U型电磁铁构成，电磁铁上端设有对铁磁头，离心转筒置于对铁磁头之间。
本发明带动离心转筒旋转的离心转轴与离心铸造室采用磁流体密封装置连接。
本发明随离心转筒转动的支撑轴数量为两个，分别安装于离心转筒悬臂端底部两侧。
本发明熔炼材料用的磁封闭感应线圈为感应线圈外部加硅钢片的结构。
本发明磁感应发生器的磁头间离心转筒内产生0～0.2T的可调磁场强度。
本发明的离心铸造室外电动机采用交流调速变频电机，交流调速变频电机带动离心铸造室内不锈钢离心转筒旋转，转数在0～2500转/分连续可调。
本发明离心铸造室为可移动的卧式电磁离心铸造室；本发明离心转筒为不锈钢筒；本发明炉盖安装加料斗和测温装置。
本发明的优点是：
1、本发明中带动离心转筒旋转的离心转轴与卧式电磁离心铸造室采用磁流体密封装置连接，保证离心铸造室内的极限真空度小于1.33×10-3Pa，从而保证熔炼和离心铸造过程中室内保持高的真空度。
2、本发明旋转离心转筒施加支撑轴，使不锈钢离心转筒在真空下的平稳旋转靠悬臂端的良好支撑来保证，离心转轴通过离心铸造室外的交流调速变频电机带动，达到不锈钢离心转筒的高速旋转，转数在0～2500转/分连续可调，实现离心浇注。
3、本发明的磁场发生器由套有电磁装置线圈的U型电磁铁和其上部的一对磁头构成，其中，U型电磁铁下端置于卧式电磁离心铸造室外，避免其放置于熔炼室内真空下的放气和放电的弊端；电磁铁上端密封于离心铸造室内，与对磁头紧密配合，保证位于磁头间离心转筒内可获得0～0.2T的可调磁场强度。该磁场发生器对减少铸造部件的成分偏析，细化铸造组织，电磁在离心铸造中起着关键作用。
4、为避免熔炼线圈的感应磁场对磁场发生器产生干扰，本发明线圈采用磁封闭感应线圈，并且在感应线圈外部加硅钢片吸收其产生的磁力线，使之不向线圈外部泄漏，保证U型电磁铁在整个熔炼铸造过程中不发热，同时离心铸造时对磁头间离心转筒内可产生稳定的磁场。
附图说明
图1为本发明真空电磁离心铸造炉结构示意图。
图2为图1中离心支撑装置及磁场发生器示意图。
图3为本发明熔炼材料用的磁封闭感应线圈结构示意图。
图4a为位于离心转筒石墨模内的铸管示意图。
图4b为脱模的1025碳素结构钢的铸管示意图。
图中：1、炉门；2、电动机；3、磁流体密封装置；4、离心转轴；5、电磁铁；6、电磁装置线圈；7、离心铸造室；8、浇道；9、熔炼室；10、磁封闭感应线圈；11、炉盖；12、加料斗；13、测温装置；14、离心转筒；15、支撑轴；16、炉底法兰；17、电木隔板；18、支架；19、磁头；20、固紧螺栓；21、感应线圈；22、硅钢片；23、固定筒。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明开发出一种卧式真空电磁离心铸造炉，其主要构成包括：1.立式熔炼室9，熔炼室9内可分别装25、50kg两种容量的磁封闭感应线圈10，炉盖11安装合金加料斗12和测温装置13，熔炼室9通过浇道8与离心铸造室7相通；2.可移动的卧式电磁离心铸造室7，该室内装配离心铸造用的离心转筒(不锈钢筒)14和磁场发生器，离心转轴4穿过炉门1与离心转筒14同轴连接，离心转筒14通过离心铸造室7外的电动机(交流调速变频电机)2带动旋转，转速在0～2500r/m连续可调，离心转筒14悬臂端底部两侧施加可以随离心转筒14转动的两个支撑轴15，支撑轴15置于支架18之上。磁场发生器由置于离心铸造室7外的电磁装置线圈6套在伸入离心铸造室7内的U型电磁铁5构成，使位于其上端的对铁磁头19内部产生0～0.2T连续可调磁场，对铁磁头19通过固紧螺栓20固定于电磁铁5上端，U型电磁铁5穿过炉底法兰16伸出离心铸造室7外，其上的电磁装置线圈6置于电木隔板17之间。3.真空抽气系统及操作平台。抽真空系统包含KT-600油扩散泵、ZJ-600罗茨泵和H-150机械泵，保证离心铸造室内极限真空度低于1.33×10-3Pa。炉子操作平台的控制柜上装有真空度、电参数、数字温度、离心转数、磁场强度显示仪表，以及炉子工作状态的模拟显示屏。该真空离心铸造炉在真空下熔炼金属材料，可以电磁离心铸造出需要形状的铸件。
本发明如图1-3所示的卧式真空电磁离心铸造炉具备如下的功能：
1.具有真空下稳定的卧式离心功能
作为真空下卧式电磁离心铸造炉，应考虑离心转轴4高速旋转时，离心铸造室7外空气由离心转轴4向离心铸造室7内的泄露。本发明结构是，带动卧式炉室内不锈钢离心转筒14旋转的离心转轴4与卧式电磁离心铸造室7采用磁流体密封装置3连接，保证离心铸造室内的极限真空度小于1.33×10-3Pa。
旋转不锈钢离心转筒14在真空下的平稳旋转，靠其悬臂端支撑轴15的良好支撑来保证(参见图2)。离心转轴4通过离心铸造室7外的电动机(交流调速变频电机)2带动，达到不锈钢离心转筒14的高速旋转，实现离心浇注。交流调速变频电机调整转速的优点是，离心转速可随设计者要求，本发明采用TD1000型变频器在0～2500r/m内连续调节离心转筒14的转速。
2.具有真空下离心铸造过程可加入强磁场的特征
为减少铸造部件的成分偏析，细化铸造组织，电磁在离心铸造中起着关键作用。本发明的磁场发生器由套有电磁装置线圈6的U型电磁铁5和其上部的一对磁头19构成(如图2所示电磁装置整体图)。卧式电磁离心铸造室7外部套有电磁装置线圈6的U型电磁铁5伸入到离心铸造室7内，使离心铸造室7内位于一对磁头19之间不锈钢离心转筒14内部产生磁场。真空电磁离心铸造时，通过调整电磁装置线圈6内电流的大小，使得浇铸在旋转不锈钢离心转筒14内部模具的钢液获得0～0.2T连续可调磁场强度。
为防止熔炼感应线圈21熔炼产生的磁场干扰磁场发生器在离心转筒14内产生的磁场，感应线圈21外部加硅钢片22吸收其产生的磁力线，使之不向线圈外部泄漏，保证U型电磁铁5在整个熔炼铸造过程中不发热，同时离心铸造时对磁头19间离心转筒14内可产生稳定的磁场，硅钢片22外侧设有固定筒23(如图3所示)。
应用实例
应用该真空电磁离心铸造炉，在不同的磁场强度和离心转速下，真空电磁离心铸造出了图4a-b所示φ270×165×18mm的1025碳素结构钢的铸管。其铸造态的室温拉伸性能都达到了该热轧态碳素结构钢标准的要求(结果见表1)。
表1真空电磁离心铸造1025结构钢的室温拉伸性能
| 铸管编号 | σ02(Mpa) | σb(Mpa) | δ％ | φ％ | H(高斯) | N(r/min) |
| 1# | 267294 | 468472 | 31.231.2 | 50.455.7 | 1150 | 1250 |
| 2# | 299310 | 480480 | 30.836.4 | 58.560.9 | 830 | 1250 |
| 3# | 292260 | 485487 | 26.030.0 | 50.153.5 | 1150 | 1450 |
| 标准* | ≥219 | ≥398 | ≥25 | ≥50 |
注：*为世界钢号手册中热轧态1025碳素结构钢数据
Claims (9)
1、一种卧式真空电磁离心铸造炉，具有熔炼室(9)、离心铸造室(7)、炉盖(11)，熔炼室(9)上方设有炉盖(11)，熔炼室(9)通过浇道与离心铸造室(7)相通，其特征在于：熔炼室(9)内装磁封闭感应线圈(10)，离心铸造室(7)内装配离心转筒(14)和磁场发生器，离心转筒(14)通过离心铸造室(7)外的电动机(2)带动旋转，离心转筒(14)外施加支撑轴(15)，磁场发生器由置于离心铸造室(7)外的电磁装置线圈(6)套在伸入离心铸造室内的U型电磁铁(5)构成，电磁铁(5)上端设有对铁磁头(19)，离心转筒(14)置于对铁磁头(19)之间。
2、按照权利要求1所述卧式真空电磁离心铸造炉，其特征在于：带动离心转筒(14)旋转的离心转轴(4)与离心铸造室(7)采用磁流体密封装置(3)连接。
3、按照权利要求1所述卧式真空电磁离心铸造炉，其特征在于：随离心转筒(14)转动的支撑轴(15)数量为两个，分别安装于离心转筒(14)悬臂端底部两侧。
4、按照权利要求1所述卧式真空电磁离心铸造炉，其特征在于：熔炼材料用的磁封闭感应线圈(10)为感应线圈(21)外部加硅钢片(22)的结构。
5、按照权利要求1所述卧式真空电磁离心铸造炉，其特征在于：磁头(19)间离心转筒(14)内产生0～0.2T的可调磁场强度。
6、按照权利要求1所述卧式真空电磁离心铸造炉，其特征在于：离心铸造室外电动机采用交流调速变频电机，交流调速变频电机带动离心铸造室内不锈钢离心转筒旋转，转数在0～2500转/分连续可调。
7、按照权利要求1所述卧式真空电磁离心铸造炉，其特征在于：离心铸造室为可移动的卧式电磁离心铸造室。
8、按照权利要求1所述卧式真空电磁离心铸造炉，其特征在于：离心转筒为不锈钢筒。
9、按照权利要求1所述卧式真空电磁离心铸造炉，其特征在于：炉盖安装加料斗和测温装置。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |