CN206396301U - 一种基于电子束冷床炉的进料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电子束冷床炉的进料系统，包括进料筒体、屑料进料系统、整料进料系统和控制系统；所述屑料进料系统和整料进料系统均连接至控制系统，所述屑料系统包括进料箱和屑料料槽；所述进料箱设于进料筒体外部上方，进料箱的进料口下方为屑料料槽；所述屑料料槽设置在进料筒体内；所述整料进料系统包括输送装置、旋转装置和定位机构；所述旋转装置位于进料筒体的出料端设置；所述定位机构位于进料筒里的进料端，并与输送装置在同一条水平轴线上设置；通过屑料和整料进料系统的一体化设计，并设置其相对应的进料控制系统，提高了电子束冷床炉的进料效率，扩大了进料系统的适用范围，有效解决了电子束冷床炉的进料局限性。

Description

一种基于电子束冷床炉的进料系统

技术领域

本实用新型涉及熔炼术领域，尤其是一种基于电子束冷床炉的进料系统。

背景技术

电子束冷床炉是一种熔炼炉，在20世界60年代发展起来，经过几十年的发展，在优质钛及钛合金锭坯的生产中已占据相当重要的地位，与传统真空自耗电弧熔炼炉相比，电子束冷床炉熔炼具有能去除高、低密度夹杂物。可以以熔炼原始炉料和100%钛残料及低品质哈密安泰，直接生产出各种形状的铸锭及板坯等许多优点，其被认定为是冶金史上一项重要的成就。

电子束冷床熔炼以电子束作热源，水冷铜坩埚为冷床，利用高速电子的动能转换成热能使金属熔化、精炼、浇铸成锭。其工作原理为在高真空(真空度一般在10-1至10-3Pa)环境中，将阴极(钽或钨丝)加热，阴极将发射出大量热电子，此时若在阴极与阳极间保持大的电位差，则电子在电场作用下加速，电能转换成电子的动能，用电场和磁场聚集电子束，使其轰击所要熔化的金属，电子在同金属碰撞时失去动能，转变成主要作为熔化炉料的热量，使金属熔化，它可以有效地避免金属液被耐火材料污染。因此可以说，电子束冷床炉的熔炼为一些金属材料、特别是难熔金属提供了一种不可缺少的精炼手段。

但在电子束冷床炉熔炼技术的实际生产中，由于进料速度、控制熔化的速度以及拉锭速度的不匹配容易导致钛锭出现冷隔、折层、夹杂、晶粒生长不规律等铸造缺陷，在后续的钛产品生产必须增加切割、分类、归整等繁琐工序，大大降低生产效率，进而增加生产成本。进料系统是电子束炉不可缺少的重要组成部分，它与炉体相通，与炉体共用一套真空系统，其作用是输送原料棒到电子束可以准确轰击到的位置，从而使原料棒熔化滴入坩埚内。当坯料直径大于坩埚直径或坯料弯曲变化较大时，就会有部分坯料超出坩埚直径。电子束熔化坯料时，超出坩埚直径的坯料不能熔化，当其他部分坯料熔化时，超出坩埚直径部分的坯料将落到坩埚之外，使电子束炉不能正常生产。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于电子束冷床炉的进料系统，通过屑料和整料进料系统的一体化设计，并设置其相对应的进料控制系统，提高了电子束冷床炉的进料效率，扩大了进料系统的适用范围，其结构简单易于实施操作，有效解决了电子束冷床炉的进料局限性。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的基于电子束冷床炉的进料系统，它包括进料筒体、屑料进料系统、整料进料系统和控制系统；所述进料筒体包括进料端和出料端，所述出料端通向炉内；所述屑料进料系统和整料进料系统均连接至控制系统，所述屑料系统包括进料箱和屑料料槽；所述进料箱设于进料筒体外部上方，进料箱的进料口下方为屑料料槽；所述屑料料槽设置在进料筒体内；所述整料进料系统包括输送装置、旋转装置和定位机构；所述旋转装置位于进料筒体的出料端设置；所述定位机构位于进料筒里的进料端，并与输送装置在同一条水平轴线上设置。

由于采用上述结构，本实用新型的基于电子束冷床炉的进料系统结构简单，实用性强，实现了屑料、散料、整料的一体化进料，提高了空间利用率的同时还打破了现有电子束冷床熔炼炉熔料的熔炼局限性，提高了电子束冷床炉的生产效率。

本实用新型的基于电子束冷床炉的进料系统，所述旋转装置包括夹持部件和驱动部件；所述夹持部件连接至驱动部件，驱动部件驱动夹持部件的夹持和旋转动作。

由于采用上述结构设计，对于不规则形状的整料原料，当原料从侧面进入电子束冷床炉内，至上而下的轰击电子束形成一个轰击面，将整料原料不断旋转过程中，发现其均可以通过同样的一个轴向截面，使得整料旋转至电子束的轰击范围内，达到熔炼目的，该结构设计使得不论何种形状的整料都能在电子束的轰击范围内熔炼至熔炼池中，避免了整料不完全熔炼或者熔炼的熔炼不能进入熔炼池中，而出铸锭质量不合格和熔料浪费的问题，保证了生产效率，节约了生产成本。

本实用新型的基于电子束冷床炉的进料系统，所述输送装置水平设置在进料筒体内底部；所述定位机构包括定位杆、驱动台和底座；所述定位杆与驱动台连接，驱动台位于底座上并相对底座水平移动；所述底座固定架设在输送装置上方，底座高度可调。

由于采用上述结构设计，该定位机构在需要旋转整料时，用于顶住整料的尾部中心位置，避免在旋转调整过程中整料偏移甩尾，配合整料动作，保证旋转调整整料的动作顺利完成，使得整料内顺利的在炉内被电子束轰击熔炼。

本实用新型的基于电子束冷床炉的进料系统，所述屑料料槽位于进料筒体内顶部，并通过伸缩机构与进料筒体连接；所述伸缩机构可调节屑料料槽在进料筒体内的倾斜角度。

进一步，所述伸缩机构设有两组，分别位于进料口的两侧；所述伸缩机构与进料筒体滑动连接；屑料料槽靠近进料口的一端连接有推杆机构，可使屑料料槽相对进料筒体在一定范围内做水平滑动运动。

进一步，所述推杆机构和屑料料槽直接还设有挡料板，推杆机构穿过挡料板与屑料料槽连接。

由于采用上述结构，由于屑料/散料的在实际使用中，其粒度大小、质量分数等的不同，其进去炉内的运动轨迹不容，因此通过采用上述各机构配合动作，可针对不同大小粒度或者质量分数的散料/屑料调整进料设备的位置，保证屑料/散料能在可控运动轨迹内进入熔炼池内，完成熔料工艺，保证了熔料质量的同时也避免了熔料的浪费。

本实用新型的基于电子束冷床炉的进料系统，所述进料筒体的进料端还设有炉门；所述炉门与进料端的连接处还设有密封装置；所述进料筒体下方还设有支撑架。

由于采用上述结构，进料筒体和电子束冷床炉采用一个真空系统时，必要的密封装置能保证真空度，保证熔炼铸锭工艺的正常进行的同时还保证了铸锭质量。

本实用新型的基于电子束冷床炉的进料系统，还包括观测窗口；所述观测窗口用于观测进料筒体内的进料情况。

由于采用上述结构，熔炼过程中，可通过观测窗口实时观测进料状态，若有意外情况发生，可随时人工纠正，保证进料进程。

本实用新型的基于电子束冷床炉的进料系统，所述控制系统包括：控制器；屑料进料控制单元：包括距离传感器、角度检测器、位移传感器和驱动装置；所述距离传感器用于向控制其反馈伸缩机构的伸缩距离，角度检测器用于检测屑料料槽的倾斜角度，位移传感器用于向控制器反馈推杆机构的作用距离；所述驱动装置与推杆机构连接，控制其动作；所述距离传感器、角度检测器、位移传感器和驱动装置均连接至控制器；整料进料控制单元：包括测速器、位置传感器和红外线探测器；所述测速器用于向控制器反馈输送装置的输送速度，位置传感器用于向控制器反馈定位机构的定位信息，红外线探测器用于向控制其反馈整料的熔料信息；所述测速器、位置传感器和红外线探测器均连接至控制器；所述控制器还与旋转装置的驱动部件、定位机构连接。

上述基于电子束冷床炉的进料系统的控制系统，其控制过程为：

屑料进料系统的控制过程：

当屑料粒度小于25mm时，控制器根据距离传感器反馈的信息，将伸缩机构的伸缩距离调整至最大距离；根据位移传感器的反馈信息，控制器控制驱动装置动作，使推杆机构将屑料料槽往电子束冷床炉炉内方向的水平位移调整至最大；并根据角度检测器确认此时屑料料槽的倾斜角度为其能达到的最大值后，进行屑料进料动作，完成屑料的熔料；

当屑料粒度在25-60mm时，采用上述控制步骤，将伸缩机构收缩一定距离，将屑料料槽的倾斜角度控制在最大角度值的三分之二，并通过角度检测器确认其角度值反馈至控制器；将屑料料槽的水平位移往电子束冷床炉炉内相反方向移动总位移的四分之一后，进行屑料进料动作，完成屑料的熔料；

当屑料粒度大于60mm时，采用上述控制步骤，将伸缩机构收缩一定距离，将屑料料槽的倾斜角度控制在最大角度值的三分之一，并通过角度检测器确认其角度值反馈至控制器；将屑料料槽的水平位移往电子束冷床炉炉内相反方向移动总位移的三分之一后，进行屑料进料动作，完成屑料的熔料；

整料进料系统的控制过程：整料进料进入进料筒体后，控制器控制输送装置按照设定速度输送整料，测速器实时反馈速度至控制器；当红外线探测器检测到整料有未熔炼部分在电子束轰击的范围之外时，控制器接收到红外线探测器反馈的信息后，监控位置传感器的定位机构的定位信息，控制定位机构配合旋转装置完成旋转整料动作，使整料移动至电子束轰击范围内，直至完成整料的熔炼。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的基于电子束冷床炉的进料系统集屑料和整料于一体设计，提高了空间利用率，减少了设备的占用空间，其结构简单，易于安装；

2、结合电子束冷床炉的电子束轰击熔炼过程，本实用新型通过设置旋转装置，使得进料系用针对各种不规则形状的整料均可以使用，其适用范围广；

3、本实用新型的基于电子束冷床炉的进料系统可针对不同熔炼原料做出相应变动，较少了预处理工艺，提高了生产效率；

4、有效的避免了熔炼原料的浪费，节约了生产成本。

附图说明

图1本实用新型的基于电子束冷床炉的进料系统的结构示意简图；

图中标记：1-进料筒体，2-进料箱，3-屑料料槽，31-伸缩机构，32-挡料板，33-推杆机构，34-驱动装置，4-整料，5-支撑架，6-输送装置，7-旋转装置，8-炉门，9-定位机构，91-定位杆，92-驱动台，93-底座。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作详细的说明。

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种基于电子束冷床炉的进料系统，它包括进料筒体1、屑料进料系统、整料4进料系统和控制系统；所述进料筒体包括进料端和出料端，所述出料端通向炉内；所述进料端还设有炉门8；所述炉门8与进料端的连接处还设有密封装置；所述进料筒体1下方还设有支撑架5；所述进料筒体1、屑料进料系统和整料4进料系统一体化设置，屑料进料系统和整料4进料系统均连接至控制系统，所述屑料系统包括进料箱2和屑料料槽3；所述进料箱2设于进料筒体1外上方，其进料口下方为屑料料槽3；所述屑料料槽3设置在进料筒体1内；所述整料4进料系统包括输送装置6、旋转装置7和定位机构9，所述旋转装置7位于进料筒体1的出料端设置；所述定位机构9位于进料筒体1的进料端，并与输送装置6在同一条水平轴线上设置；该基于电子束冷床炉的进料系统还包括观测窗口；所述观测窗口用于观测进料筒体1内的进料情况。

旋转装置7包括夹持部件和驱动部件；所述夹持部件连接至驱动部件，驱动部件驱动夹持部件的夹持和旋转动作；输送装置6水平设置在进料筒体1内底部；所述定位机构7包括定位杆91、驱动台92和底座93；所述定位杆91与驱动台92连接，驱动台92位于底座93上并相对底座93水平移动；所述底座93固定架设在输送装置6上方，底座93的高度可调。

屑料料槽3位于进料筒体1内顶部，并通过伸缩机构31与进料筒体1连接；所述伸缩机构31可调节屑料料槽3在进料筒体1内的倾斜角度。所述伸缩机31构至少设有一组，当伸缩机构31仅为一组时，该组伸缩机构31设于进料口靠近进料电子束冷床炉炉内一侧，此时屑料料槽3的另一端通过销轴连接在进料口靠近炉门8的一侧；本方案中的伸缩机构31设有两组，如图1所示，两组伸缩机构31分别位于进料口的两侧，该伸缩机构31与进料筒体1滑动连接；屑料料槽3靠近进料口的一端连接有推杆机构33，可使屑料料槽3相对进料筒体1在一定范围内做水平滑动运动。推杆机构33和屑料料槽3直接还设有挡料板32，该挡料板32用于遮挡屑料，避免屑料飞溅出屑料槽外，造成原料的浪费；推杆机构33穿过挡料板32与屑料料槽3连接；挡料板32上设有与推杆机构33截面相形状同且大小相同的孔，便于推杆机构33与屑料料槽3的安装装配，同时还对推杆机构33起到支撑作用。

实施例2

一种基于实施例1的基于电子束冷床炉的进料系统，所述控制系统包括：控制器；屑料进料控制单元：包括距离传感器、角度检测器、位移传感器和驱动装置34；所述距离传感器用于向控制其反馈伸缩机构31的伸缩距离，角度检测器用于检测屑料料槽3的倾斜角度，位移传感器用于向控制器反馈推杆机构33的作用距离；所述驱动装置34与推杆机构33连接，控制其动作；所述距离传感器、角度检测器、位移传感器和驱动装置34均连接至控制器；

整料进料控制单元：包括测速器、位置传感器、红外线探测器和驱动机构；所述测速器用于向控制器反馈输送装置6的输送速度，位置传感器用于向控制器反馈定位机构9的定位信息，红外线探测器用于向控制其反馈整料的熔料信息；所述测速器、位置传感器和红外线探测器均连接至控制器；所述控制器还与旋转装置7的驱动部件以及整料进料系统的定位机构9连接。

实施例3

一种基于实施例2的基于电子束冷床炉的进料系统的控制系统，其控制过程为：

屑料进料系统的控制过程：

当屑料粒度小于25mm时，控制器根据距离传感器反馈的信息，将伸缩机构31的伸缩距离调整至最大距离，所述距离根据实际应用和炉体的整体尺寸而定，本方案不做限定；根据位移传感器的反馈信息，控制器控制驱动装置34动作，使推杆机构33将屑料料槽3往电子束冷床炉炉内方向的水平位移调整至最大；并根据角度检测器确认此时屑料料槽3的倾斜角度为其能达到的最大值后，所述角度最大值根据实际应用和进料系统的整体尺寸而定，本方案不做限定；进行屑料进料动作，完成屑料的熔料；

当屑料粒度在25-60mm时，采用上述控制步骤，将伸缩机构31收缩一定距离，将屑料料槽3的倾斜角度控制在最大角度值的三分之二，并通过角度检测器确认其角度值反馈至控制器；将屑料料槽3的水平位移往电子束冷床炉炉内相反方向移动总位移的四分之一后，进行屑料进料动作，完成屑料的熔料；

当屑料粒度大于60mm时，采用上述控制步骤，将伸缩机构31收缩一定距离，将屑料料槽3的倾斜角度控制在最大角度值的三分之一，并通过角度检测器确认其角度值反馈至控制器；将屑料料槽3的水平位移往电子束冷床炉炉内相反方向移动总位移的三分之一后，进行屑料进料动作，完成屑料的熔料；

整料进料系统的控制过程：整料4进料进入进料筒体1后，控制器控制输送装置6按照设定速度输送整料4，测速器实时反馈速度至控制器；当红外线探测器检测到整料4有未熔炼部分在电子束轰击的范围之外时，控制器接受到红外线探测器反馈的信息后，监控位置传感反馈的定位机构9的定位信息，控制定位机构9的各个部件动作，使得定位杆91能顶住整料4的尾部中心位置，整料4在旋转过程中才能前后都饶中心位置旋转，防止整料4在旋转过程中出现偏移或者甩尾的现象；控制器控制定位机构9和旋转装置7配合动作完成旋转整料4的动作，使整料4旋转至电子束冷床炉的电子束能轰击并能使熔液完全进入熔池的范围内，直至完成整料4的熔炼工艺。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于电子束冷床炉的进料系统，它包括进料筒体、屑料进料系统、整料进料系统和控制系统；所述进料筒体包括进料端和出料端，所述出料端通向炉内；所述屑料进料系统和整料进料系统均连接至控制系统，其特征在于：所述屑料系统包括进料箱和屑料料槽；所述进料箱设于进料筒体外部上方，进料箱的进料口下方为屑料料槽；所述屑料料槽设置在进料筒体内；所述整料进料系统包括输送装置、旋转装置和定位机构；所述旋转装置位于进料筒体的出料端设置；所述定位机构位于进料筒体的进料端，并与输送装置在同一条水平轴线上设置。

2.根据权利要求1所述的基于电子束冷床炉的进料系统，其特征在于：所述旋转装置包括夹持部件和驱动部件；所述夹持部件连接至驱动部件，驱动部件驱动夹持部件的夹持和旋转动作。

3.根据权利要求1所述的基于电子束冷床炉的进料系统，其特征在于：所述输送装置水平设置在进料筒体内底部；所述定位机构包括定位杆、驱动台和底座；所述定位杆与驱动台连接，驱动台位于底座上并相对底座水平移动；所述底座固定架设在输送装置上方，底座高度可调。

4.根据权利要求1-3所述之一的基于电子束冷床炉的进料系统，其特征在于：所述屑料料槽位于进料筒体内顶部，并通过伸缩机构与进料筒体连接；所述伸缩机构可调节屑料料槽在进料筒体内的倾斜角度。

5.根据权利要求4所述的基于电子束冷床炉的进料系统，其特征在于：所述伸缩机构设有两组，分别位于进料口的两侧；所述伸缩机构与进料筒体滑动连接；屑料料槽靠近进料口的一端连接有推杆机构，可使屑料料槽相对进料筒体在一定范围内做水平滑动运动。

6.根据权利要求5所述的基于电子束冷床炉的进料系统，其特征在于：所述推杆机构和屑料料槽之间还设有挡料板，推杆机构穿过挡料板与屑料料槽连接。

7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的基于电子束冷床炉的进料系统，其特征在于：所述进料筒体的进料端还设有炉门；所述炉门与进料端的连接处还设有密封装置；所述进料筒体下方还设有支撑架。

8.根据权利要求7所述的基于电子束冷床炉的进料系统，其特征在于：还包括观测窗口；所述观测窗口用于观测进料筒体内的进料情况。

9.根据权利要求6所述的基于电子束冷床炉的进料系统，其特征在于：所述控制系统包括：

控制器；

屑料进料控制单元：包括距离传感器、角度检测器、位移传感器和驱动装置；所述距离传感器用于向控制其反馈伸缩机构的伸缩距离，角度检测器用于检测屑料料槽的倾斜角度，位移传感器用于向控制器反馈推杆机构的作用距离；所述驱动装置与推杆机构连接，控制其动作；所述距离传感器、角度检测器、位移传感器和驱动装置均连接至控制器；

整料进料控制单元：包括测速器、位置传感器和红外线探测器；所述测速器用于向控制器反馈输送装置的输送速度，位置传感器用于向控制器反馈定位机构的定位信息，红外线探测器用于向控制器反馈整料的熔料信息；所述测速器、位置传感器和红外线探测器均连接至控制器；所述控制器还与旋转装置的驱动部件、定位机构连接。