CN206862112U - 一种去除高密度夹杂的氩气保护等离子冷床凝壳炉 - Google Patents
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Abstract
一种去除高密度夹杂的氩气保护等离子冷床凝壳炉，炉室右侧的进料室中设有进料门；进料室与真空机组相连通；进料室与炉室之间闸板阀将送料装置分为2部分；在等离子冷床凝壳炉炉室中送料装置，在送料装置出料侧的下方设有熔炼冷床，熔炼冷床上方的炉体上设有熔化等离子枪；熔炼冷床与精炼冷床相连，精炼冷床上方的炉体上设有精炼等离子枪；精炼冷床与铸锭结晶器及拖锭系统相连，铸锭结晶器上方的炉体上设有结晶控制等离子枪；炉体上设结晶凝固观察窗；炉体还与熔炼室真空系统、冷却系统、氩气系统相连；熔化等离子枪起弧熔炼电极棒，进料装置送料，等离子枪控制电极棒的熔化、精炼、凝固过程；能有效去除铸锭的高低密度夹杂，获得组织均匀的铸锭。
Description
技术领域
本实用新型有色金属熔炼装备技术领域，特别涉及一种去除高密度夹杂的氩气保护等离子冷床凝壳炉，用于熔炼优质钛及钛合金铸锭。
背景技术
在钛及钛合金的大规模工业冶炼中，电弧炉和冷床炉是生产高质量铸锭的必备设备。熔炼过程中电弧炉的输入功率与熔化和凝固速度相互耦合。输入功率小时熔池浅且不到边；功率大会出现形成很深的熔池，沉入熔池底部的高密度夹杂物去除效果差，从熔池中心到坩埚壁有较大的温度梯度时铸锭存在径向凝固差异大，铸锭的枝状结晶明显。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种去除高密度夹杂的氩气保护等离子冷床凝壳炉，能有效去除铸锭的高低密度夹杂，获得组织均匀的铸锭。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种去除高密度夹杂的氩气保护等离子冷床凝壳炉，包括有炉室，炉室的右侧为进料室，进料室内设有装料用的进料门；进料室进料室真空机组相连通；进料室与炉室设有闸板阀，送料装置由闸板阀分为2部分，即进料室段送料装置和炉室段送料装置；闸板阀打开后，送料装置的进料室段将料传递给送料装置的炉室段，完成后送料，送料装置在进料室的部分停止闸板阀关闭；在炉室段送料装置的出料侧的下方设有熔炼冷床，熔炼冷床上方的炉体上设有熔化等离子枪；熔炼冷床溢出侧与精炼冷床相连，精炼冷床上方的炉体上设有精炼等离子枪；精炼冷床的溢流侧与铸锭结晶器相连，铸锭结晶器的下方设有拖锭系统，铸锭结晶器上方的炉体上设有结晶控制等离子枪；在结晶控制等离子枪前方的炉体上安装结晶凝固观察窗；炉室还与熔炼室真空系统、冷却系统、氩气系统相连。
所述的铸锭结晶器采用结晶坩埚。
所述的精炼冷床位于结晶坩埚前部，熔融的金属液体溢流略高于结晶坩埚。
所述的熔炼冷床可向精炼冷床倾斜，精炼冷床可向结晶坩埚倾斜。
所述的熔化等离子枪、精炼等离子枪和结晶控制等离子枪的起弧方式都是转移弧起弧，都可升降和具有向周围4个方向调节的倾角。
所述的熔化等离子枪7、精炼等离子枪16的输入功率以及进料装置9的进料速度由等离子电源及电气控制系统14调节。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型冷床炉的熔炼/精炼用的水冷炉床和铸锭凝固用的水冷坩埚是分开的,因此与电弧炉相比输入能量和熔炼速可独立控制,从而实现了原材料熔化和铸锭熔炼凝固的分离，有效去除铸锭的高低密度夹杂，获得组织均匀的铸锭。冷床炉按热源分为电子束冷床炉和等离子冷床炉。电子束冷床炉工作室需要高真空高电压，会在电子束周边产生X射线，操作位置需作防辐射处理。
高密度夹杂物在熔池中极高的温度下且有充足的时间来熔化, 或是高密度夹杂物与钛液的较大密度差异，会沉入水冷炉床底部而被凝壳所捕获。
熔池保温时间长和熔融的金属液体温度高可以保证钛合金中的合金化元素能充分熔解和扩散,且通过在冷炉床和坩埚三级熔炼，能很好消除铸锭的成分偏析。
等离子冷床凝壳炉有由炉室和进料室及闸板阀组成；熔炼过程中进料室半连续进料，待料时保持真空，给炉室进料时与炉室减压。
本实用新型包括熔炼冷床和精炼冷床；熔炼冷床在精炼冷却前面，可调节的倾斜度，控制熔融的金属液体流入精炼冷床的速度；精炼冷床位于结晶坩埚前部，熔融的金属液体溢流略高于结晶坩埚，清晰度可调。
装有3支功率不同的等离子枪：用于熔炼的等离子枪位于冷床释放和寂寥装置之间、精炼等离子枪位于精炼冷床上方、结晶控制等离子枪位于坩埚上方。这些等离子枪的起弧方式都是转移弧起弧，可升降和4个方向调节倾角。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1-冷却系统；2-熔炼室真空系统；3-拖锭系统；4-结晶控制等离子枪；5-精炼精炼冷床；6-熔炼冷床，7-熔化等离子枪，8-熔炼室充氩系统；9-送料装置，10-闸板阀；11-进料室真空系统；12-进料室；13-进料门；14-等离子电源及电气控制系统；15-结晶凝固观察窗；16-精炼等离子枪；17-熔化观察窗；18-电极棒；19-铸锭结晶器；20-炉室。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
本实用新型所述的等离子冷床凝壳炉以等离子弧做为热源，由真空室（炉体）、进料室、送料装置、真空系统、冷却系统、等离子电源，等离子枪及其驱动系统、熔炼冷床、精炼冷床、铸锭结晶器、拖锭系统、控制系统组成，3支功率不同的等离子枪分别控制金属的熔化、精炼、凝固过程。
参见图1，一种去除高密度夹杂的氩气保护等离子冷床凝壳炉，包括有炉室20，炉室20的右侧为进料室12，进料室12内设有装料用的进料门13；进料室12进料室真空机组11相连通；进料室12与炉室20设有闸板阀10，送料装置9由闸板阀10分为2部分，即进料室段送料装置和炉室段送料装置；闸板阀10打开后，送料装置9的进料室段将料传递给送料装置9的炉室段，完成后送料，送料装置9在进料室12的部分停止闸板阀10关闭；在炉室段送料装置的出料侧的下方设有熔炼冷床6，熔炼冷床6上方的炉体上设有熔化等离子枪7；熔炼冷床6溢出侧与精炼冷床5相连，精炼冷床5上方的炉体上设有精炼等离子枪16；精炼冷床5的溢流侧与铸锭结晶器19相连，铸锭结晶器19的下方设有拖锭系统3，铸锭结晶器19上方的炉体上设有结晶控制等离子枪4；在结晶控制等离子枪4前方的炉体上安装结晶凝固观察窗15；炉室20还与熔炼室真空系统2、冷却系统1、氩气系统8相连。
所述的铸锭结晶器19采用结晶坩埚。
所述的精炼冷床5位于结晶坩埚的前部，熔融的金属液体溢流略高于结晶坩埚。
所述的熔炼冷床可向精炼冷床倾斜，精炼冷床可向结晶坩埚倾斜。
所述的熔化等离子枪7、精炼等离子枪16和结晶控制等离子枪4的起弧方式都是转移弧起弧，都可升降和具有向周围4个方向调节的倾角。
本实用新型的工作原理是：
先把压制好的电极棒18装入炉室20的送料装置9和进料室12，真空系统2开始抽真空，到真空后测压升率，如果压升率满足要求，则充氩系统8给炉室20充入氩气；氩气到压力后停止充气。熔化等离子枪7起弧熔炼电极棒18，进料装置9开始送料，电极棒18在等离子束的高温高能轰击熔化后在熔炼冷床6中形成熔池, 熔融的金属液体经过槽口溢流入精炼水冷炉床5中，精炼等离子枪16继续加热精炼冷床5中的熔融的金属液体；可通过熔化观察窗17观察电极棒18的熔化情况和熔化冷床6中的熔池。
一根电极棒快熔炼结束时，打开闸板阀10下一根电极棒从进入炉室继续熔炼，闸板阀10关闭。打开进料门13再装入一根电极棒，关闭进料门13，进料室真空系统11给进料室抽真空，到真空后周真空停止进入准备状态，直到下次进料。
通过结晶凝固观察窗15观察结晶坩埚的结晶熔池，通过等离子电源及电气控制系统14调节拖锭速度。熔炼冷床6和精炼冷床5熔池中熔融的金属液体的保留时间，通过等离子电源及电气控制系统14调节熔化等离子枪7、精炼等离子枪16的输入功率以及进料装置9的进料速度。在精炼炉床5中熔融的金属液体经过精炼、搅拌后经过槽口溢流入结晶坩埚19中,通过结晶坩埚19上的结晶控制等离子枪4的再次加热和搅拌,凝固后形成铸锭由拖锭装置3从中缓慢移出。
Claims (5)
1.一种去除高密度夹杂的氩气保护等离子冷床凝壳炉，包括有炉室（20），炉室（20）的右侧为进料室（12），进料室（12）内设有装料用的进料门（13）；进料室（12）进料室真空机组（11）相连通；进料室（12）与炉室（20）设有闸板阀（10），送料装置（9）由闸板阀（10）分进料室段送料装置和炉室段送料装置；在炉室段送料装置的出料侧的下方设有熔炼冷床（6），熔炼冷床（6）上方的炉体上设有熔化等离子枪（7）；熔炼冷床（6）溢出侧与精炼冷床（5）相连，精炼冷床（5）上方的炉体上设有精炼等离子枪（16）；精炼冷床（5）的溢流侧与铸锭结晶器（19）相连，铸锭结晶器（19）的下方设有拖锭系统（3），铸锭结晶器（19）上方的炉体上设有结晶控制等离子枪（4）；在结晶控制等离子枪（4）前方的炉体上安装结晶凝固观察窗（15）；炉室（20）还与熔炼室真空系统（2）、冷却系统（1）、氩气系统（8）相连。
2.根据权利要求1所述的一种去除高密度夹杂的氩气保护等离子冷床凝壳炉，其特征在于，所述的精炼冷床（5）位于结晶坩埚前部，熔融的金属液体溢流高于结晶坩埚。
3.根据权利要求1所述的一种去除高密度夹杂的氩气保护等离子冷床凝壳炉，其特征在于，所述的熔炼冷床可向精炼冷床倾斜，精炼冷床可向结晶坩埚倾斜。
4.根据权利要求1所述的一种去除高密度夹杂的氩气保护等离子冷床凝壳炉，其特征在于，所述的熔化等离子枪（7）、精炼等离子枪（16）和结晶控制等离子枪（4）的起弧方式都是转移弧起弧，都可升降和具有向周围4个方向调节的倾角。
5.根据权利要求1所述的一种去除高密度夹杂的氩气保护等离子冷床凝壳炉，其特征在于，所述的熔化等离子枪7、精炼等离子枪16的输入功率以及进料装置9的进料速度由等离子电源及电气控制系统14调节。
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|---|---|---|---|---|
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| CN108546831A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-09-18 | 南京尚吉增材制造研究院有限公司 | 钛和钛合金短流程制备装置与方法 |
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2017
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