CN220005941U - 真空炉模具的加热及电磁搅拌凝固装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种真空炉模具的加热及电磁搅拌凝固装置，包括：铸锭模、真空无磁电加热器、搅拌器、搅拌器座；所述铸锭模、真空无磁电加热器、搅拌器、搅拌器座都设置在真空炉壳体内，且搭载在滑动门板组件上；其中，所述铸锭模被构造为接收来自坩埚的金属熔液；所述真空无磁电加热器围设在所述铸锭模外围，包括电阻丝，以及围设在电阻丝外围的保温材料；所述搅拌器套设在所述真空无磁电加热器的圆周，且安装在搅拌器座上，所述搅拌器座与滑动门板组件的模具车门板连接；所述搅拌器被配置为利用电磁感应使得铸锭模内金属熔液翻腾。本申请使真空熔炼中的铸锭熔体温度更均匀，以获得更高性能的铸锭。
Description
技术领域
本申请涉及铸造设备领域，特别涉及一种真空炉模具的加热及电磁搅拌凝固装置。
背景技术
真空感应熔炼是典型的特殊冶金手段之一，受到了国内外钢铁冶金领域的广泛关注。真空感应炉是在真空条件下应用中频感应加热原理,使金属熔化的真空冶炼成套设备。是当今冶金领域从事生产镍基高温合金、钛合金、不锈钢、超高强度钢等特种合金材料的重要真空冶炼设备之一。同时，真空感应炉也是冶炼及生产高质量合金钢的十分重要和不可替代的设备。
对于一些特殊的合金材料，常规冶炼技术已无法满足冶炼要求，因为在大气中冶炼，由于空气中含有N2、O2、H2、Ar、CO2、CO、CH4、Xe、Kr、N2O、Ne等稀有或微量气体，在冶炼过程中会参与物理过程和化学反应，在金属加热到一定温度时，气体会进入到熔融金属中，使凝固后的金属产生气孔、缩孔等缺陷；高温金属在空气中会产生氧化，浪费材料，使金属性能变坏；常规情况下铸锭，由于未对铸锭模进行加热保温，也无搅拌器的情况下，合金成分可能分布不均；金属溶体中的极少量气体无法排除；熔融金属倒入铸锭模后与铸锭模接触的金属溶液和附近溶液降温太快，使溶体中心和表面温差变大，完全冷却后，内部形成缩松或者晶粒粗大的金属晶体，导致金属铸锭材料性能变差。
发明内容
本申请的目的在于提供一种真空炉模具的加热及电磁搅拌凝固装置，使得真空炉的熔炼铸锭可以获得高性能、高质量的金属铸锭。
本申请公开了一种真空炉模具的加热及电磁搅拌凝固装置，包括：铸锭模、真空无磁电加热器、搅拌器、搅拌器座；所述铸锭模、真空无磁电加热器、搅拌器、搅拌器座都设置在真空炉壳体内，且搭载在滑动门板组件上；其中，
所述铸锭模被构造为接收来自坩埚的金属熔液；
所述真空无磁电加热器围设在所述铸锭模外围，包括电阻丝，以及围设在电阻丝外围的保温材料；
所述搅拌器套设在所述真空无磁电加热器的圆周，且安装在搅拌器座上，所述搅拌器座与滑动门板组件的模具车门板连接；
所述搅拌器被配置为利用电磁感应使得铸锭模内金属熔液翻腾。
在一个优选例中，在真空无磁电加热器的电阻丝以陶瓷固定块固定。
在一个优选例中，在真空无磁电加热器的外围包括不锈钢套和/或瓷套，所述保温材料设置在所述真空无磁电加热器和所述不锈钢套/或瓷套之间。
在一个优选例中，所述搅拌器设置有冷却水流通的通路。
在一个优选例中，所述模具车门板包括与门板所在平面垂直延伸的模具车门板支架，所述搅拌器座被设置在模具车门板支架上。
在一个优选例中，所述滑动门板组件以螺纹连接安装于行走车上。
在一个优选例中，还包括设置在真空无磁电加热器顶部的模具车保护盖。
在一个优选例中，还包括设置在真空无磁电加热器的底部的耐火砖。
本申请至少具有以下有益效果：
1、允许真空环境下冶炼(指在周围环境压力低于1.01X105Pa的条件下进行的冶炼，一般都是在103～10-2Pa环境下冶炼)；在这种环境下气体分子稀少，很难有气体溶解到金属中，熔融的金属浇注不会产生气孔；
2、在真空状态下氧化反应难以进行，熔化的高温金属不会氧化；
3、金属产生熔化沸腾的温度也降低了，有利于节能和脱气；
4、在对真空炉模具加热以及使用电磁搅拌器对铸锭模具进行加热的情况下，倒入铸锭模的熔融金属不会在与模具接触的表面瞬间产生冷却层，可以减小溶体中心和表面的温差；在搅拌器的搅拌作用下，不仅可以使熔体温度更均匀，也可以使熔融金属中的合金成分分布更均匀，还可以使溶于金属溶液中的极少量气体和杂质排除，避免形成缺陷，最终得到更高性能的金属铸锭。
本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。
附图说明
图1是根据本申请的加热及电磁搅拌凝固装置的总装图；
图2A至2C分别是根据本申请的真空无磁电加热器的主视图、A-A剖视图、俯视图；
图3是根据本申请的真空无磁电加热器；
图4是根据本申请的耐火砖的示意图；
图5是根据本申请的搅拌器的示意图；
图6是根据本申请的模具车保护盖的示意图；
图7是根据本申请的滑动门板组件的示意图；
图8是根据本申请的搅拌器座的示意图；
图9是根据本申请的模具车门板的示意图；
图10是根据本申请的行走车的示意图；
附图标记说明:
1-模具车保护盖；2-铸锭模；3-真空无磁电加热器；4-搅拌器；5-搅拌器座；7-耐火砖；8-铸锭腔；9-坩埚；
100-模具车门板； 101-模具车门板支架； 102-模具车门版开孔；
201-行走车； 202-拉杆；
301-不锈钢套；302-瓷套；303-陶瓷纤维保温材料块；306-测温热电偶；307-不锈钢板固定套； 350-电阻丝；
401-冷却水管接口； 403-接线端子； 404-感应线圈；
500-滑动门板组件。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本申请的发明人经过广泛而深入的研究，提出了一种真空炉模具的加热及电磁搅拌凝固装置，用于提升模具温度，使需要凝固的熔融金属在温差较小的环境中凝固以获得高品质铸锭；而倒入模具的金属溶液在搅拌装置施加的搅拌力作用下，加速合金熔液中的物化反应，使合金成分分布更均匀，实现模具内溶液温度一致，并能充分脱气和排除杂质，提高合金品质。
下面概要说明本申请实施方式的部分创新点：
本申请的真空炉模具的加热及电磁搅拌凝固装置安装在真空炉中。如图1所示，金属在坩埚9中熔化，而后被注入位于坩埚下方的铸锭模2中；金属熔液倒入铸锭模前，先根据铸锭金属的要求凝固工艺要求将铸锭模加热到工艺要求的温度，然后熔化炉将熔化后的金属熔液倾倒进真空炉模具加热及电磁搅拌凝固装置的铸锭模内，根据工艺要求进行一定时间的保温和搅拌凝固形成铸锭。加热及电磁搅拌凝固装置围绕铸锭模设置，对铸锭模起到加热、搅拌作用。加热及电磁搅拌凝固装置包括：模具车保护盖1、铸锭模2、真空无磁电加热器3、搅拌器4、搅拌器座5、耐火砖7；还包括搭载以上各个部件的滑动门板组件500。
加热及电磁搅拌凝固装置安装于滑动门板组件500的模具车门板上。滑动门板组件500如图7所示，金属熔化和铸锭时，滑动门板组件与真空炉的铸锭腔形成一个整体，内部空气被抽出，形成真空条件。
真空无磁电加热器是加热的核心部件，如图3所示，其设置在铸锭模外围，是利用电流流过电阻丝的热效应加热的。真空无磁电加热器包括绕匝并竖直堆设的电阻丝350。在电阻丝堆外围设置不锈钢套、瓷套，瓷套套设在不锈钢套外部。电阻丝由陶瓷固定块(如图3所示)保持固定，并维持每匝电阻丝同心、间距不变。在固定电阻丝的陶瓷固定块和不锈钢套和/或瓷套之间，还环绕设置有陶瓷纤维保温材料块。测温热电偶位于陶瓷纤维保温材料块中，用于检测真空无磁电加热器的发热温度，以不锈钢板固定套包裹固定。不锈钢板固定套的两端面(指圆截面端面)可以开不同形状的孔或槽，陶瓷纤维保温材料块的内径可以小于不锈钢板固定套两端面圆孔的尺寸，防止放铸锭模时，撞坏陶瓷纤维保温材料块。
搅拌器如图5所示，利用电磁感应使得容器内金属熔液翻腾。搅拌器包括感应线圈404、冷却水管接口401和接线端子403，线圈可采用不同形状的铜管绕制，并使用绝缘材料填充缝隙并最终固化。搅拌器设置有一个或多个冷却水管接口401。
搅拌器放置到搅拌器座5上，搅拌器4使用螺栓固定于模具车门板100上，搅拌器座5采用螺栓固定于模具车门板支架101上，电线则通过模具车门板上开设的孔或槽引进并与搅拌器线圈连接。模具车门板使用螺栓安装于行走车201上并与拉杆202用螺栓连接固定。
模具车保护盖如图6所示，包括模具车保护盖1和陶瓷保温材料块303。模具车保护盖安装于真空无磁电加热器顶部，防止倒金属溶液时，溅出的金属溶液损坏真空无磁电加热器和搅拌器。
需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。
本说明书包括本文所描述的各种实施例的组合。对“一个实施例”或特定实施例等的单独提及不一定是指相同的实施例；然而，除非指示为是互斥的或者本领域技术人员很清楚是互斥的，否则这些实施例并不互斥。应当注意的是，除非上下文另外明确指示或者要求，否则在本说明书中以非排他性的意义使用“或者”一词。
在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，在阅读了本申请的上述公开内容之后，本领域技术人员可以对本申请作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种真空炉模具的加热及电磁搅拌凝固装置，其特征在于，包括：铸锭模、真空无磁电加热器、搅拌器、搅拌器座；所述铸锭模、真空无磁电加热器、搅拌器、搅拌器座都设置在真空炉壳体内，且搭载在滑动门板组件上；其中，
所述铸锭模被构造为接收来自坩埚的金属熔液；
所述真空无磁电加热器围设在所述铸锭模外围，包括电阻丝，以及围设在电阻丝外围的保温材料；
所述搅拌器套设在所述真空无磁电加热器的圆周，且安装在搅拌器座上，所述搅拌器座与滑动门板组件的模具车门板连接；
所述搅拌器被配置为利用电磁感应使得铸锭模内金属熔液翻腾。
2.如权利要求1所述的加热及电磁搅拌凝固装置，其特征在于，在真空无磁电加热器的电阻丝以陶瓷固定块固定。
3.如权利要求1所述的加热及电磁搅拌凝固装置，其特征在于，在真空无磁电加热器的外围包括不锈钢套和/或瓷套，所述保温材料设置在所述真空无磁电加热器和所述不锈钢套/或瓷套之间。
4.如权利要求1所述的加热及电磁搅拌凝固装置，其特征在于，所述搅拌器设置有冷却水流通的通路。
5.如权利要求1所述的加热及电磁搅拌凝固装置，其特征在于，所述模具车门板包括与门板所在平面垂直延伸的模具车门板支架，所述搅拌器座被设置在模具车门板支架上。
6.如权利要求1所述的加热及电磁搅拌凝固装置，其特征在于，所述滑动门板组件以螺纹连接安装于行走车上。
7.如权利要求1所述的加热及电磁搅拌凝固装置，其特征在于，还包括设置在真空无磁电加热器顶部的模具车保护盖。
8.如权利要求1所述的加热及电磁搅拌凝固装置，其特征在于，还包括设置在真空无磁电加热器的底部的耐火砖。
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