專利名稱：一種多用途真空熔鑄設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及冶金技術領域，特別是涉及一種集真空感應加熱熔煉技術、真空澆注技術、真空熔煉與惰性氣體保護下連鑄技術為一體的用于特殊冶金和材料制備的多用途真空熔鑄設備。
背景技術：
現有的真空熔鑄設備中，真空感應熔煉爐、真空澆注爐、真空熔煉與惰性氣體保護連鑄爐往往采用單獨設計，每種爐體均有各自獨立的真空系統和熔煉室，大大增加了設備部件數量，增加了結構的復雜程度，從而大幅度提高了設備制造成本，降低了生產效率，而且操作不方便，同時增大了設備的故障率。針對這種情況，專利號為ZL200910250801.2的中國專利公開了:一種多功能真空熔煉爐，該真空熔煉爐能夠實現真空非自耗電弧熔煉、真空感應熔煉和真空電磁懸浮熔煉等多種功能，可用于特殊冶金和材料制備。但是，該多功能真空熔煉爐無法實現真空澆注、真空熔煉與惰性氣體保護下連鑄等多種用途，極大限制了這類設備的進一步推廣應用。

發明內容
本發明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種只通過一套抽真空系統和一個熔煉爐就能實現真空感應加熱熔煉、真空澆注、真空熔煉與惰性氣體保護下連鑄等功能的多用途真空熔鑄設備。本發明的技術方案是這樣實現的:
本發明所述的多用途真空熔鑄設備，其特點是包括一個熔煉爐及與該熔煉爐的內腔相連通的一套抽真空系統，其中所述熔煉爐上設有與該熔煉爐共同組成的鑄造成型下拉連鑄系統、用于熔化金屬的真空熔煉系統和用于鑄錠成型的真空澆注系統。其中，上述真空熔煉系統包括設置在熔煉爐內的熔煉用坩堝、熔煉用感應線圈和傾倒裝置及設置在熔煉爐的頂部且位于熔煉用坩堝正上方的可升降電動攪拌機構，其中所述熔煉用坩堝安裝在傾倒裝置內，所述熔煉用感應線圈安裝在熔煉用坩堝和傾倒裝置之間。上述真空澆注系統包括設置在熔煉爐內的熔煉用坩堝、熔煉用感應線圈、傾倒裝置和流槽、與熔煉爐相連接并通過帶加熱器的可移動過液流槽與熔煉爐的內腔相連通的澆注爐、設置在熔煉爐與澆注爐連接處的真空插板閥及設置在熔煉爐的頂部且位于熔煉用坩堝正上方的可升降電動攪拌機構，其中所述熔煉用坩堝安裝在傾倒裝置內，所述熔煉用感應線圈安裝在熔煉用坩堝和傾倒裝置之間，所述流槽設置在傾倒裝置的旁邊且位于能承接熔煉用坩堝所倒出的金屬液的位置處，所述帶加熱器的可移動過液流槽位于熔煉爐內的一端位于流槽的正下方。上述鑄造成型下拉連鑄系統包括設置在熔煉爐內的堵漏機構、連鑄用感應線圈、連鑄用坩堝、結晶器和一次冷卻環形循環水套、安裝在熔煉爐底部設置的支撐架上的二次冷卻循環噴水裝置和下拉牽引裝置及放置在支撐架的旁邊并通過輸氣管與熔煉爐的內腔相連通的惰性保護氣體源，其中所述連鑄用感應線圈、連鑄用坩堝、結晶器、一次冷卻環形循環水套、二次冷卻循環噴水裝置和下拉牽引裝置設置在同一軸線上，且所述連鑄用感應線圈緊密地套接在連鑄用坩堝的外側面上，所述結晶器安裝在連鑄用坩堝內，所述一次冷卻環形循環水套位于連鑄用坩堝的底部，所述二次冷卻循環噴水裝置位于一次冷卻環形循環水套的下方，所述下拉牽引裝置位于二次冷卻循環噴水裝置的下方且該下拉牽引裝置的牽引桿的一端經二次冷卻循環噴水裝置、一次冷卻環形循環水套、結晶器和連鑄用坩堝插入到熔煉爐內。上述鑄造成型下拉連鑄系統通過導線電連接有電源裝置，所述電源裝置上設置有人工智能控制儀表。通過人工智能控制儀表能夠實現高精度溫控，可有效調控鑄坯的固液界面，使其位于鑄型出口附近，從而有效地減少了初生凝殼與鑄型之間的摩擦，提高了鑄坯表面質量，并且延長了鑄型的使用壽命。為了增加金屬液的流動性，提高金屬液的填充能力，上述澆注爐內設置有模具加熱器。為了能夠在真空熔煉條件下添加合金元素，達到降低金屬液中的氧化夾雜、提高金屬液純凈度及改善鑄坯質量的目的，上述熔煉爐的頂部設置有合金加料斗。本發明由于只采用一套抽真空系統和一個熔煉爐就能實現真空感應加熱熔煉、真空澆注、真空熔煉與惰性氣體保護下連鑄等多種用途，極大地減少了設備部件的數量，并簡化了設備的結構，從而大幅度地降低了設備的制造成本，并提高了生產效率和鑄坯的質量，而且操作方便，同時降低了設備的故障率。同時，通過在熔煉爐上設置合金加料斗，能夠實現真空熔煉條件下添加合金元素，從而達到降低金屬液中氧化夾雜、提高金屬液純凈度和改善鑄坯質量的目的，而且通過在熔煉爐上設置可升降電動攪拌機構，能夠實現電動攪拌功能，提高金屬液均勻性，從而進一步提高鑄坯質量，并且通過在可移動過液流槽外設置加熱器，能夠實現金屬液保溫功能，而且通過在澆注爐內設置模具加熱器，能夠增加金屬液的流動性，提高金屬液的充型能力。此外，由于澆注爐設置在熔煉爐外，不但減小了熔煉爐的體積，而且操作方便，同時在真空下澆注金屬液，金屬液能快速注入到澆注爐內的鑄型中，從而降低了金屬液溫度損失，減少了氧化夾雜的產生，大大提高了鑄坯或鑄件質量。下面結合附圖對本發明作進一步的說明。


圖1為本發明的鑄造成型下拉連鑄系統的結構示意圖。圖2為本發明的真空熔煉系統和真空澆注系統的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1-圖2所示，本發明所述的多用途真空熔鑄設備，包括一個熔煉爐4及與該熔煉爐I的內腔相連通的一套抽真空系統12，其中所述熔煉爐4上設有與該熔煉爐4共同組成的鑄造成型下拉連鑄系統、用于熔化金屬的真空熔煉系統和用于鑄錠成型的真空澆注系統。其中，上述真空熔煉系統包括設置在熔煉爐4內的熔煉用坩堝19、熔煉用感應線圈20和傾倒裝置21及設置在熔煉爐4的頂部且位于熔煉用坩堝19正上方的可升降電動攪拌機構16，其中所述熔煉用坩堝19安裝在傾倒裝置21內，所述熔煉用感應線圈20安裝在熔煉用坩堝19和傾倒裝置21之間。上述真空澆注系統包括設置在熔煉爐4內的熔煉用坩堝19、熔煉用感應線圈20、傾倒裝置21和流槽22、與熔煉爐4相連接并通過帶加熱器的可移動過液流槽23與熔煉爐4的內腔相連通的澆注爐29、設置在熔煉爐4與澆注爐29連接處的真空插板閥24及設置在熔煉爐4的頂部且位于熔煉用坩堝19正上方的可升降電動攪拌機構16，其中所述熔煉用坩堝19安裝在傾倒裝置21內，所述熔煉用感應線圈20安裝在熔煉用坩堝19和傾倒裝置21之間，所述流槽22設置在傾倒裝置21的旁邊且位于能承接熔煉用坩堝19所倒出的金屬液的位置處，所述帶加熱器的可移動過液流槽23位于熔煉爐4內的一端位于流槽22的正下方。其中，上述澆注爐29安裝在支撐臺31上。為了增加金屬液的流動性，提高金屬液的填充能力，上述澆注爐29內設置有模具加熱器28。而上述澆注爐29包括頂部開口的澆注爐體25及蓋置在澆注爐體25的頂部開口上的澆注爐蓋30，所述澆注爐蓋30上設置有澆注室觀察口 26及用于控制該澆注爐蓋30啟閉的拉簧裝置27。上述鑄造成型下拉連鑄系統包括設置在熔煉爐4內的堵漏機構6、連鑄用感應線圈7、連鑄用坩堝8、結晶器9和一次冷卻環形循環水套10、安裝在熔煉爐4底部設置的支撐架32上的二次冷卻循環噴水裝置13和下拉牽引裝置15及放置在支撐架32的旁邊并通過輸氣管33與熔煉爐4的內腔相連通的惰性保護氣體源14，其中所述連鑄用感應線圈7、連鑄用坩堝
8、結晶器9、一次冷卻環形循環水套10、二次冷卻循環噴水裝置13和下拉牽引裝置15設置在同一軸線上，且所述連鑄用感應線圈7緊密地套接在連鑄用坩堝8的外側面上，所述結晶器9安裝在連鑄用坩堝8內，所述一次冷卻環形循環水套10位于連鑄用坩堝8的底部，所述二次冷卻循環噴水裝置13位于一次冷卻環形循環水套10的下方，所述下拉牽引裝置15位于二次冷卻循環噴水裝置13的下方且該下拉牽引裝置15的牽引桿151的一端經二次冷卻循環噴水裝置13、一次冷卻環形循環水套10、結晶器9和連鑄用坩堝8插入到熔煉爐4內。為了能夠在真空熔煉條件下添加合金元素，達到降低金屬液中的氧化夾雜、提高金屬液純凈度及改善鑄坯質量的目的，上述熔煉爐4的頂部設置有合金加料斗17。而上述熔煉爐4包括頂部開口的爐體41及蓋置在爐體41的頂部開口上的爐蓋42，所述爐體41和爐蓋42之間設置有用于控制爐蓋42啟閉的爐蓋電動升降裝置18，且所述爐蓋42上設置有爐蓋觀察口 5。為了使本發明的使用效果更好，上述熔煉爐4為具有水冷雙重壁的熔煉爐。而上述鑄造成型下拉連鑄系統通過導線2電連接有電源裝置1，所述電源裝置I上設置有人工智能控制儀表3，通過人工智能控制儀表3能夠實現高精度溫控，可有效調控鑄坯的固液界面，使其位于鑄型出口附近，從而有效地減少了初生凝殼與鑄型之間的摩擦，提高了鑄坯表面質量，并且延長了鑄型的使用壽命。實施例1:真空感應加熱熔煉
先拆除用于連鑄的堵漏機構6、連鑄用感應線圈7、連鑄用坩堝8、結晶器9和一次冷卻環形循環水套10，并采用雙層密封圈11密閉熔煉爐4的爐底，然后將純度為99.99%電解鎳和99.99%無氧銅按Ni30%、Cu70%的質量百分比放入熔煉用坩堝19中，總質量為25kg。啟動抽真空系統12，抽真空度至0.1Pa ;然后逐漸調節電流，合金樣品在熔煉用感應線圈20作用下逐漸熔化，通過熱電偶觀察熔體溫度，并通過爐蓋觀察口 5查看合金熔化情況，待合金完全熔化后，啟動可升降電動攪拌機構16，進一步除去熔體中裹附的氣體，攪拌速度為250轉/分，攪拌10分鐘后斷電，合金在熔煉爐4中隨熔煉用坩堝19逐漸冷卻，待冷卻后取出鑄坯即可。制作出來的鑄坯表面光亮，無裂紋、夾雜、縮孔和氣孔等缺陷。實施例2:真空澆注
先拆除用于連鑄的堵漏機構6、連鑄用感應線圈7、連鑄用坩堝8、結晶器9和一次冷卻環形循環水套10，并采用雙層密封圈11密閉熔煉爐4的爐底；然后與實施例1 一樣采用真空感應加熱熔煉，將純度為99.95%質量為Ikg的純鉻放入合金加料斗17中，將質量為IOkg純度為99.99%的無氧銅放入熔煉用坩堝19中，在1400°C下熔化，通過熱電偶觀察熔體溫度以及通過爐蓋觀察口 5查看無氧銅熔化情況，無氧銅完全熔化后，打開合金加料斗17，將純鉻放入熔煉用坩堝19中，然后啟動可升降電動攪拌機構16，攪拌速度為250轉/分，通過爐蓋觀察口 5觀察合金完全熔化后，啟動傾倒裝置21，使熔煉用坩堝19中的金屬液倒入流槽22內，金屬液經流槽22流入到帶加熱器的可移動過液流槽23中并在該帶加熱器的可移動過液流槽23中保溫至1400°C，然后將金屬液注入澆注爐25內的鑄型中，鑄坯冷卻后，開啟澆注爐25上的密閉門，取出鑄坯即可。制作出來的鑄坯表面光亮，無裂紋、縮孔、氣孔和夾雜等缺陷。實施例3:真空熔煉與氬氣保護下連鑄成形外徑為6.0mm的BFelO_l_l白銅合金線材
先拆除熔煉用感應線圈20、流槽22和帶加熱器的可移動過液流槽23，并關閉真空插板閥24 ;然后將純度為99.99%電解鎳、99.95%電解錳、99.9%純鐵和99.99%無氧銅按Ni 10%、Fel.0%,Mn0.5%、Cu余量的質量百分比放置于連鑄用坩堝8中，然后啟動抽真空系統12，抽真空度至所需值；然后啟動一次冷卻環形循環水套10和二次冷卻循環噴水裝置13，并啟動電源裝置I，采用人工智能控制儀表3精確控溫，原料在1250°C下完全熔化后，啟動惰性保護氣體源14，充入氬氣保護氣體，使熔煉爐4內壓力與外界大氣壓相平衡后保溫，保溫30分鐘后，打開堵漏機構6，開動下拉牽引裝置15，在冷卻水量為1200L/h和冷卻水溫度為25°C的條件下以50mm/min的拉還速度連鑄出外徑為6.0mm、長為50m的白銅合金線材。該白銅合金線材的表面光亮，無桔皮、褶皺、裂紋等缺陷。本發明是通過實施例來描述的，但并不對本發明構成限制，參照本發明的描述，所公開的實施例的其他變化，如對于本領域的專業人士是容易想到的，這樣的變化應該屬于本發明權利要求限定的范圍之內。
權利要求
1.一種多用途真空熔鑄設備，其特征在于包括一個熔煉爐(4)及與該熔煉爐(I)的內腔相連通的一套抽真空系統(12)，其中所述熔煉爐(4)上設有與該熔煉爐(4)共同組成的鑄造成型下拉連鑄系統、用于熔化金屬的真空熔煉系統和用于鑄錠成型的真空澆注系統。
2.根據權利要求1所述多用途真空熔鑄設備，其特征在于上述真空熔煉系統包括設置在熔煉爐(4)內的熔煉用坩堝(19)、熔煉用感應線圈(20)和傾倒裝置(21)及設置在熔煉爐(4)的頂部且位于熔煉用坩堝(19)正上方的可升降電動攪拌機構(16)，其中所述熔煉用坩堝(19)安裝在傾倒裝置(21)內，所述熔煉用感應線圈(20)安裝在熔煉用坩堝(19)和傾倒裝置(21)之間。
3.根據權利要求1所述多用途真空熔鑄設備，其特征在于上述真空澆注系統包括設置在熔煉爐(4)內的熔煉用坩堝(19 )、熔煉用感應線圈(20 )、傾倒裝置(21)和流槽(22 )、與熔煉爐(4)相連接并通過帶加熱器的可移動過液流槽(23)與熔煉爐(4)的內腔相連通的澆注爐(29)、設置在熔煉爐(4)與澆注爐(29)連接處的真空插板閥(24)及設置在熔煉爐(4)的頂部且位于熔煉用坩堝(19)正上方的可升降電動攪拌機構(16)，其中所述熔煉用坩堝(19)安裝在傾倒裝置(21)內，所述熔煉用感應線圈(20)安裝在熔煉用坩堝(19)和傾倒裝置(21)之間，所述流槽(22)設置在傾倒裝置(21)的旁邊且位于能承接熔煉用坩堝(19)所倒出的金屬液的位置處，所述帶加熱器的可移動過液流槽(23)位于熔煉爐(4)內的一端位于流槽(22)的正下方。
4.根據權利要求3所述多用途真空熔鑄設備，其特征在于上述澆注爐(29)內設置有模具加熱器(28)。
5.根據權利要求3所述多用途真空熔鑄設備，其特征在于上述澆注爐(29)包括頂部開口的澆注爐體(25)及蓋置在澆注爐體(25)的頂部開口上的澆注爐蓋(30)，所述澆注爐蓋(30 )上設置有澆注室 觀察口( 26 )及用于控制該澆注爐蓋(30 )啟閉的拉簧裝置(27 )。
6.根據權利要求1所述多用途真空熔鑄設備，其特征在于上述鑄造成型下拉連鑄系統包括設置在熔煉爐(4)內的堵漏機構(6)、連鑄用感應線圈(7)、連鑄用坩堝(8)、結晶器(9)和一次冷卻環形循環水套(10)、安裝在熔煉爐(4)底部設置的支撐架(32)上的二次冷卻循環噴水裝置(13)和下拉牽引裝置(15)及放置在支撐架(32)的旁邊并通過輸氣管(33)與熔煉爐(4)的內腔相連通的惰性保護氣體源(14)，其中所述連鑄用感應線圈(7)、連鑄用坩堝(8)、結晶器(9)、一次冷卻環形循環水套(10)、二次冷卻循環噴水裝置(13)和下拉牽引裝置(15)設置在同一軸線上，且所述連鑄用感應線圈(7)緊密地套接在連鑄用坩堝(8)的外側面上，所述結晶器(9)安裝在連鑄用坩堝(8)內，所述一次冷卻環形循環水套(10)位于連鑄用坩堝(8)的底部，所述二次冷卻循環噴水裝置(13)位于一次冷卻環形循環水套(10)的下方，所述下拉牽引裝置(15)位于二次冷卻循環噴水裝置(13)的下方且該下拉牽引裝置(15)的牽引桿(151)的一端經二次冷卻循環噴水裝置(13)、一次冷卻環形循環水套(10)、結晶器(9 )和連鑄用坩堝(8 )插入到熔煉爐(4)內。
7.根據權利要求1或2或3或6所述多用途真空熔鑄設備，其特征在于上述熔煉爐(4)的頂部設置有合金加料斗(17)。
8.根據權利要求1或2或3或6所述多用途真空熔鑄設備，其特征在于上述熔煉爐(4)包括頂部開口的爐體(41)及蓋置在爐體(41)的頂部開口上的爐蓋(42)，所述爐體(41)和爐蓋(42)之間設置有用于控制爐蓋(42)啟閉的爐蓋電動升降裝置(18)，且所述爐蓋(42)上設置有爐蓋觀察口(5)。
9.根據權利要求1或2或3或6所述多用途真空熔鑄設備，其特征在于上述熔煉爐(4)為具有水冷雙重壁的熔煉爐。
10.根據權利要求1或6所述多用途真空熔鑄設備，其特征在于上述鑄造成型下拉連鑄系統通過導線(2 )電連接 有電源裝置(I)，所述電源裝置(I)上設置有人工智能控制儀表(3)。
全文摘要
一種多用途真空熔鑄設備，包括一個熔煉爐及與該熔煉爐的內腔相連通的一套抽真空系統，其中所述熔煉爐上設有與該熔煉爐共同組成的鑄造成型下拉連鑄系統、用于熔化金屬的真空熔煉系統和用于鑄錠成型的真空澆注系統。本發明由于只采用一套抽真空系統和一個熔煉爐就能實現真空感應加熱熔煉、真空澆注、真空熔煉與惰性氣體保護下連鑄等多種用途，極大地減少了設備部件的數量，并簡化了設備的結構，從而大幅度地降低了設備的制造成本，并提高了生產效率和鑄坯的質量，而且操作方便，同時降低了設備的故障率。
文檔編號B22D27/04GK103170596SQ201310068460
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月5日 優先權日2013年3月5日
發明者鄭開宏, 甘春雷, 王海艷, 魏德芳 申請人:廣州有色金屬研究院