CN206392838U - 电磁搅拌真空熔铸系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为电磁搅拌真空熔铸系统，涉及一种用于熔铸成型设备。其目的是为了提供一种封闭环保、电磁搅拌、熔铸成型高度集中、方便二次加料、提升合金熔铸均匀性的电磁搅拌真空熔铸系统。本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，包括炉体、炉盖，炉体与炉盖围覆成真空室，真空室上连接有真空系统，真空室内设有加热室，加热室的侧壁上连接有电磁搅拌器；炉盖上设有分步加料机构，分步加料机构与加热室连通；加热室上配设有成型模具，熔液流出加热室流入成型模具，成型模具连接在模具移动机构上；真空室上设有相连通的高压室，真空室与高压室之间设有中间门，中间门上连接有中间门执行机构，模具移动机构带动成型模具在真空室与高压室之间移动。

Description

电磁搅拌真空熔铸系统

技术领域

本实用新型涉及一种熔铸成型设备，特别是涉及一种电磁搅拌真空熔铸系统。

背景技术

电磁搅拌是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体而言，电磁搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。

电磁搅拌技术是瑞典在1930年首先提出的，目前，我国也广泛应用电磁搅拌技术进行熔铸加工，电磁搅拌技术多在常温常压环境下实施，而电磁搅拌技术与真空系统结合的结构鲜少研究。电磁搅拌真空熔铸系统是将电磁搅拌系统集成到真空熔铸设备当中，使各种金属及合金熔液在真空电磁搅拌干预下，实现真空冶炼和压力铸造成型。

现有的电磁搅拌真空熔铸系统，参考授权公告号为CN 103071784B的专利文件，包括炉体、炉门、炉盖、感应器、加料机构、离心转动机构、电磁搅拌器、真空系统、充气加压系统及中频电源；真空系统的抽空接管端口与炉体腔体相通；感应器置于炉体腔体内，其电源输入端与中频电源的电源输出端相接；在炉体与炉门及炉盖的对接面设有锁紧机构；离心转动机构的转动执行单元周围布设电磁搅拌器。现有的电磁搅拌真空熔铸系统中真空系统与高压系统相互交叉，对真空系统和高压系统的结构要求较高，结构较复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种封闭环保、电磁搅拌、熔铸成型高度集中、方便二次加料、提升合金熔铸均匀性的电磁搅拌真空熔铸系统。

本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，包括炉体、炉盖，所述炉体与所述炉盖围覆成真空室，所述真空室上连接有真空系统，所述真空室内设有加热室，所述加热室的侧壁上连接有电磁搅拌器；所述炉盖上设有分步加料机构，所述分步加料机构与所述加热室连通；所述加热室上配设有成型模具，熔液流出所述加热室流入所述成型模具，所述成型模具连接在模具移动机构上；所述真空室上设有相连通的高压室，所述真空室与所述高压室之间设有中间门，所述中间门上连接有中间门执行机构，所述模具移动机构带动所述成型模具在所述真空室与所述高压室之间移动。

本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，其中所述加热室设有加热保温一体式炉膛，所述加热保温一体式炉膛内设有熔融腔，所述熔融腔与所述成型模具连通。

本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，其中所述熔融腔上设有漏液控制装置，所述漏液控制装置包括漏液控制阀和漏液执行机构。

本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，其中所述加热保温一体式炉膛内设有电热元件和温度检测装置，所述电热元件和所述温度检测装置上均连接有控制系统。

本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，其中所述分步加料机构包括加料室和分步加料执行机构，所述加料室与所述熔融腔之间设有加料通道，所述分步加料执行机构封堵或打开所述加料通道。

本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，其中所述高压室内设有传动机构，所述传动机构与所述模具移动机构配合，所述传动机构在所述高压室内往复移动。

本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，其中所述所述模具移动机构上设有辊轴，所述炉体上连接有模具移动执行机构，所述模具移动执行机构推动所述成型模具在所述辊轴上移动。

本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，其中所述中间门执行机构包括中间门打开机构和控制机构，所述中间门打开机构一端固定在所述控制机构上、另一端固定在所述中间门上。

本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，其中所述高压室内设有模具保温盖，所述模具保温盖封盖在所述成型模具上，所述模具保温盖上设有透视孔，所述高压室上设有观察窗，所述观察窗与所述透视孔同轴且连通。

本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，其中所述炉体与所述炉盖设为双壁水冷结构。

本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统与现有技术不同之处在于本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统设有真空室和高压室，真空室内设有加热室，加热室上设有电磁搅拌器，加热室内设有熔融腔，电磁搅拌器对加热室内的熔铸材料进行搅拌，电磁搅拌为非接触式搅拌、无污染，提升了加工精度；熔铸材料搅拌完成后流出加热室、流入成型模具，真空室与高压室之间设有中间门，中间门打开，连通真空室和高压室，成型模具传动至高压室，在高压室内进行降温成型；熔铸材料进行熔融搅拌过程中，中间门关闭，保证真空室的密封性；实现了电磁搅拌技术与真空精密铸造技术相结合，提升了熔铸过程的加工精度。

下面结合附图对本实用新型的电磁搅拌真空熔铸系统作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统的结构示意图；

图2为本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统的加热室放大示意图。

附图标注：1、炉盖；2、加热保温一体式炉膛；3、坩埚；4、电磁搅拌器；5、真空系统；6、漏液控制阀；7、真空室；8、漏液执行机构；9、炉体；10、成型模具；11、模具移动执行装置；12、支架；13、辊轴；14、中间门；15、中间门打开机构；16、高压室；17、高压室炉盖；18、模具保温盖；19、观察窗；20、中间门执行机构；21、加热保温盖；22、分步加料执行机构；23、加料室。

具体实施方式

本系统将电磁搅拌技术与真空精密铸造技术相结合，使各种金属及合金熔液在真空电磁搅拌干预下，实现真空及压力冶炼浇铸。即在真空环境下，实现不同压力等级的铸造成型，真空中气体稀薄，很少有气体参加反应。金属在真空中融化时不会溶解气体；金属在真空中加热到较高温度时，无论金属呈固体或液体都极少氧化；适用合金范围广：非铁合金有铝、镁、锌、锡、铜、镍基合金；铁基合金有不锈钢、低合金钢等。

如图1所示，本实用新型电磁搅拌真空熔铸系统，包括炉体9、炉盖1，炉体9与炉盖1围覆成真空室7，真空室7为立式单室结构，炉体9与炉盖1均为双壁水冷结构，炉体9和炉盖1的成型材料均为不锈钢，炉体9和炉盖1的设计依据压力容器设计标准进行加工设计，保证真空室7的受压能力、强度和稳定性。

真空室7上连接有真空系统5，真空系统5对真空室7进行抽真空作业，能够调节和控制真空室7的真空度。真空室7内设有加热室，在加热时充分利用电热效能，热气散失少，能充分利用热能。加热室的侧壁上连接有电磁搅拌器4，电磁搅拌器4对加热室内的熔铸材料起到搅拌作用，使熔铸材料混合均匀，并且电磁搅拌与熔铸材料无物理直接接触，无污染，在熔炼合金与高纯金属时有重要意义。参考图2所示，在电磁搅拌的干预下，熔铸材料进行水平旋转或垂直旋转，可有效解决合金成分的均匀性问题，可达到接触式搅拌达不到的效果。炉盖1上设有分步加料机构，分步加料机构与加热室连通，分步加料机构向加热室内添加合金元素，在不打开炉盖1的情况下，方便快捷加入合金元素。

加热室上配设有成型模具10，熔液流出加热室流入成型模具10，熔铸材料在成型模具10内成型，成型模具10连接在模具移动机构上，模具移动机构带动成型模具10从真空室7向高压室16移动。真空室7上设有相连通的高压室16，真空室7与高压室16之间设有中间门14，中间门14上连接有中间门执行机构20，模具移动机构带动成型模具10在真空室7与高压室16之间移动。中间门14设为常闭状态，在熔铸材料在真空室7加工过程完成后，成型模具10向高压室16转移，中间门14打开，成型模具10内的熔铸材料在高压室16内进行进一步加工，成型模具10进入高压室16，中间门14即关闭，保证高压室16的密封性。

在真空熔炼中，电磁搅拌器4能够使合金的成分均匀，并能有效的抑制或消除氧化渣，尤其在熔炼的合金化期，对于合金的成分均匀起到了关键作用。研究表明，真空熔炼合金时，合金化过程中电磁搅拌效果好，有利于合金中较活泼的，比重较轻的合金化元素成分控制均匀，利于合金性能指标达到要求，真空熔炼是指在压力小于一个大气压下的熔炼，减少了熔融的金属与空气接触，有效的防止了金属氧化，真空条件想能够有效的去除蒸气压高的有害气体和元素，熔体的气压可以控制。合金化过程实际上是对高温合金的一种强化手段，所谓合金化其实就是把合金元素添加到基体中以达到强化效果，合金化期必须遵循的原则就是：温度不能过高，成分要均匀，合金化过程中形成的非金属夹杂物能充分上浮和保持高真空，加合金化元素后需要经过电磁搅拌若干时间。

加热室设有加热保温一体式炉膛2，加热保温一体式炉膛2内设有熔融腔，熔融腔与成型模具10连通，加热室内设有坩埚3，坩埚围覆形成熔融腔，熔铸材料盛放在坩埚3内，坩埚3的耐高温、耐高压能力强。

整个系统的结构布置为：加热保温一体式炉膛2定位，电磁搅拌器4固定在加热保温一体式炉膛2的外壁上，真空室7的炉体9与加热保温一体式炉膛2固定，炉膛内部空间为熔融腔，炉膛外部空间为真空室7，电磁搅拌器4安装到真空室7中；加热室的正上方设置分步加料机构，在冶炼过程中可随时控制添加合金元素，加热室的下部设有成型模具10，在加热室内精炼完成的熔铸材料流入成型模具10内，模具移动机构支撑成型模具10，模具移动机构固定在支架12上，炉体9也固定在支架12上，支架12与炉体9形成真空室7的一个密封面；高压室16与真空室7并列设置，高压室16与真空室7之间设有中间门14，中间门14打开，真空室7与高压室16连通，成型模具10传动至高压室16，中间门14闭合，真空室7与高压室16分别形成封闭空间；高压室16内设有中间门执行机构20，中间门执行机构20一端伸出高压室16、另一端连接在中间门14上；高压室16内设有传动机构，传动机构能在高压室16内移动，成型模具10放置在传动机构上。整个系统的布局方式实现真空室7与高压室16的独立，能够根据受压程度的不同进行分别设计，既能保证强度还能节省材料。

熔融腔上设有漏液控制装置，漏液控制装置包括漏液控制阀6和漏液执行机构8。漏液控制装置设为常闭状态，熔融腔闭合，熔铸材料在熔融腔内进行精炼，熔铸材料精炼完成后，漏液控制装置打开，熔铸材料流出熔融腔进入成型模具10进行成型；成型模具10进入高压室16，高压室16设计工作压力控制在0.1MPa～10MPa之间，可实现压力铸造成型。

加热保温一体式炉膛2内设有电热元件和温度检测装置，电热元件和温度检测装置上均连接有控制系统，控制系统采用PID自动控制系统。电热元件由高温加热带沿炉膛内胆均匀布置，高温加热带设为电阻加热方式，保证均匀加热和温度分布的均匀性；加热保温一体式炉膛2上设有保温材料，保温材料包覆电热元件，起到保护电热元件和减小炉膛散热的作用。加热室的顶端设有加热保温盖21和分步加料机构，分步加料机构包括加料室23和分步加料执行机构22，加料室23与熔融腔之间设有加料通道，分步加料执行机构22封堵或打开加料通道。加料室23内可存放合金材料和细化剂，在熔铸过程中，调节分步加料执行机构22的开合即可添加合金材料和细化剂。

当坩埚3中熔铸材料熔化完成后，进行电磁搅拌，根据应用二次添加合金，将分布加料执行机构打开，预先存放在加料室23内的合金材料和细化剂会沿加料通道落入坩埚3中，实现二次加料，并且始终在真空条件下操作，待合金成分均匀后，熔铸材料沿漏液控制装置进入成型模具10，成型模具10带有加热及保温功能。

模具移动机构上设有辊轴13，炉体9上连接有模具移动执行机构，模具移动执行机构推动成型模具10在辊轴13上移动。滚轴并列设有多根，模具移动执行机构推动成型模具10在滚轴上移动。中间门14上连接的中间门执行机构20控制中间门14开启，中间门执行机构20包括中间门打开机构15和控制机构，中间门打开机构15一端固定在控制机构上、另一端固定在中间门14上；高压室16内设有传动机构，传动机构与模具移动机构配合，成型模具10从模具移动机构传动至传动机构上，传动机构在高压室16内往复移动，传动机构将成型模具10运送至加工位置。传动机构设为运料车，运料车能在高压室16内移动，且具有自锁功能，方便固定；运料车固定后高压室16进行加压充气，充气到一定的压力进行冷却成型，冷却成型结束后，打开高压室炉盖17取出模具，熔铸工艺完成。

高压室16内设有模具保温盖18，模具保温盖18封盖在成型模具10上，模具保温盖18上设有透视孔，高压室16上设有观察窗19，观察窗19与透视孔同轴且连通。模具保温盖18盖设在成型模具10上，起到保温效果，还能防止杂质落入成型模具10中，减小冷却成型过程中外界干扰，抱枕熔铸过程的加工精度。

熔铸加工过程：投料(向熔融腔内投入待加工熔铸材料)→关闭炉盖1→打开中间门14、抽真空(含高压室16)→加热室加热→熔化熔铸材料→除尘→开启电磁搅拌器4→二次加料→继续搅拌→熔炼完成→熔液转移→熔液进成型模具10→成型模具10进高压室16→中间门14关闭→高压室16加压→成型→冷却→取模→完成。

真空熔炼的优点：通过降低外界压力，就可以减少气体在金属溶液中的溶解度，从而减少气体的含量—具有除气作业。同时，根据分压差原理通过降低压力是溶解在金属熔体中的气体，有强烈的析出倾向—具有除气作业；并且生产的气泡在上浮过程中，能吸附非金属夹杂物带出熔体—具有除杂作业，另外，在真空条件下，能减少金属熔体的氧化倾向—聚有防止氧化作用。净化效果好，使熔炼金属或合金的含气量低；合金元素氧化损失小，氧化夹杂少，可以不用覆盖剂，熔体不易被氧化；能提高金属或合金机械性能和塑性成形能力。

本实用新型的电磁搅拌真空熔铸系统，将电磁搅拌与真空熔炼功能的高度集成，电磁搅拌，金属熔铸精炼，铸造成型三者功能高度集成；搅拌过程在真空环境中进行，不破坏氧化层搅拌，二次加料无需开启炉门，因而可减少氧化渣的产生，降低烧损率；电磁搅拌大幅度降低了工人劳动强度；改变电磁搅拌器4的磁场方向及强度，可水平或竖直搅拌，能有效调节搅拌方向及搅拌强度；采用阻性加热，加热效率高，PID自动温度调节，可有效节约输入功率、减低成本；一次性投资，使用成本较低，节省能源，提高生产效率。操作及维护简单便捷；自带加热的成型模具10能在高压室16和真空室7之间往返运动。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁搅拌真空熔铸系统，其特征在于：包括炉体(9)、炉盖(1)，所述炉体(9)与所述炉盖(1)围覆成真空室(7)，所述真空室(7)上连接有真空系统(5)，所述真空室(7)内设有加热室，所述加热室的侧壁上连接有电磁搅拌器(4)；所述炉盖(1)上设有分步加料机构，所述分步加料机构与所述加热室连通；所述加热室上配设有成型模具(10)，熔液流出所述加热室流入所述成型模具(10)，所述成型模具(10)连接在模具移动机构上；所述真空室(7)上设有相连通的高压室(16)，所述真空室(7)与所述高压室(16)之间设有中间门(14)，所述中间门(14)上连接有中间门执行机构(20)，所述模具移动机构带动所述成型模具(10)在所述真空室(7)与所述高压室(16)之间移动。

2.根据权利要求1所述的电磁搅拌真空熔铸系统，其特征在于：所述加热室设有加热保温一体式炉膛(2)，所述加热保温一体式炉膛(2)内设有熔融腔，所述熔融腔与所述成型模具(10)连通。

3.根据权利要求2所述的电磁搅拌真空熔铸系统，其特征在于：所述熔融腔上设有漏液控制装置，所述漏液控制装置包括漏液控制阀(6)和漏液执行机构(8)。

4.根据权利要求2所述的电磁搅拌真空熔铸系统，其特征在于：所述加热保温一体式炉膛(2)内设有电热元件和温度检测装置，所述电热元件和所述温度检测装置上均连接有控制系统。

5.根据权利要求2所述的电磁搅拌真空熔铸系统，其特征在于：所述分步加料机构包括加料室(23)和分步加料执行机构(22)，所述加料室(23)与所述熔融腔之间设有加料通道，所述分步加料执行机构(22)封堵或打开所述加料通道。

6.根据权利要求1所述的电磁搅拌真空熔铸系统，其特征在于：所述高压室(16)内设有传动机构，所述传动机构与所述模具移动机构配合，所述传动机构在所述高压室(16)内往复移动。

7.根据权利要求1或6所述的电磁搅拌真空熔铸系统，其特征在于：所述模具移动机构上设有辊轴(13)，所述炉体(9)上连接有模具移动执行机构，所述模具移动执行机构推动所述成型模具(10)在所述辊轴(13)上移动。

8.根据权利要求1所述的电磁搅拌真空熔铸系统，其特征在于：所述中间门执行机构(20)包括中间门打开机构(15)和控制机构，所述中间门打开机构(15)一端固定在所述控制机构上、另一端固定在所述中间门(14)上。

9.根据权利要求1所述的电磁搅拌真空熔铸系统，其特征在于：所述高压室(16)内设有模具保温盖(18)，所述模具保温盖(18)封盖在所述成型模具(10)上，所述模具保温盖(18)上设有透视孔，所述高压室(16)上设有观察窗(19)，所述观察窗(19)与所述透视孔同轴且连通。

10.根据权利要求1所述的电磁搅拌真空熔铸系统，其特征在于：所述炉体(9)与所述炉盖(1)设为双壁水冷结构。