本發明涉及冶煉爐領域，尤其是一種釩鋁合金冶煉爐及其制備方法。
背景技術：
釩鋁合金是鈦合金的中間合金，航空航天業對鈦合金的需求量極高。在工業生產中，釩鋁合金的制備要經過鋁熱冶煉爐準備、配料、混料、冶煉、冷卻拆爐、破碎以及成品處理等步驟。其中，鋁熱冶煉爐準備包括耐火材料選取、打結和烘烤三個階段，目前所采用的冶煉爐存在以下問題：1、耐火材料雜質含量高，冶煉爐所使用的耐火材料為電熔鎂砂、鎂火泥和六水氯化鎂，容易造成釩鋁合金中的si、fe、mg等雜質元素含量超標，不能滿足航空航天級釩鋁合金的標準；2、制作成本高，冶煉爐主要利用耐火材料打結而成，冷卻拆爐時會廢棄超過70％的耐火材料，導致制作冶煉爐的成本過高，降低冶煉爐制作成本的關鍵既是提高耐火材料的回收利用率；3、制作周期長，冶煉爐制作過程包括打結材料準備-打結-烘烤-冷卻，七中打結材料準備和打結的步驟需要耗時2.5～3小時，烘烤需要12小時，烘烤完畢后還需要冷卻6～10小時直至冷卻爐內溫度將至60℃以下，最后由工人進入爐體內人工清潔爐底，冶煉爐的制作周期大約為25小時；4、烘烤能耗過高，冷卻爐采用高爐煤氣來烘烤爐體，熱能利用率低，且人工清潔時容易將雜質代入爐體中。
目前國內釩鋁合金冶煉爐主要為直筒打結爐、電弧爐和石墨坩堝，這些冶煉爐都存在成本高、制作周期長、制作勞動強度大等缺點。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：提供一種結構簡單、制作成本低、制作周期短、生產效率高的釩鋁合金冶煉爐。
為解決上述技術問題本發明所采用的技術方案是：釩鋁合金冶煉爐，包括爐體，爐體由爐底、用于堆放爐渣的中圈和用于防止飛濺的上圈組成；爐體固定在振實臺上，爐體內設有可取出的胎具，胎具內盛裝反應物料，胎具與爐體的內側面之間留有間隙，間隙中填充隔離層，爐體的內表面覆蓋有澆注層。
進一步的是：所述澆注層由剛玉質澆注材料澆注而成。
進一步的是：所述隔離層為粉狀耐火材料和顆粒狀耐火材料混合物。
進一步的是：所述粉狀耐火材料和顆粒狀耐火材料的粒度≤2mm，隔離層的填充厚度為10～20cm。
進一步的是：所述隔離層的填充高度大于或等于爐體內反應物料的堆疊高度。
進一步的是：所述爐體的外部固定有爐體吊裝部件。
進一步的是：所述胎具的頂端固定有胎具吊裝部件。
本發明還提供了制備上述釩鋁合金冶煉爐的方法，包括如下步驟：先制備爐體，在爐體的內壁澆注一定厚度的澆注層，然后在爐底倒入一層隔離層材料，將上圈和中圈固定在爐底上，放入胎具，在胎具和爐體內壁之間填充隔離層材料并振實。
本發明的有益效果是：本發明簡化了冶煉爐的結構，從而可減低制作成本、縮短制作周期；本發明有效減少了耐火材料的使用量，并且耐火材料可以反復使用，不用打結烘烤爐體，有效縮短爐體制作周期和降低勞動強度，且廢棄物產生少；利用可拆卸的胎具對填充層和反應物料進行隔離，取出胎具后隔離層和反應物料之間由于固體的擴散性差而不會相互滲透，可保證反應過程中不會有耐火材料進入反應熔池，保證釩鋁合金的純度。
附圖說明
圖1為本發明的剖視圖；
圖中標記為：1-爐體、11-爐底、12-中圈、13-上圈、2-振實臺、3-胎具、31-胎具吊裝部件、4-隔離層、5-澆注層、6-爐體吊裝部件。
具體實施方式
為了便于理解本發明，下面結合附圖對本發明進行進一步的說明。
如圖1所示，本發明釩鋁合金冶煉爐，包括爐體1，爐體1由爐底11、用于堆放爐渣的中圈12和用于防止飛濺的上圈13組成，中圈12和上圈13通過卡子結構依次固定在爐體11上；爐體1固定在振實臺2上，爐體1內設有可取出的胎具3，胎具3兩端開口的中空結構，主要是用于對分隔耐火材料和反應物料，胎具3內盛裝反應物料，胎具3與爐體1的內側面之間留有間隙，間隙中填充隔離層4，傳統的冶煉爐中耐火材料的廢棄量過高，進行冷卻拆爐后耐火材料變會被廢棄，導致生產成本過高，本發明中隔離層4為填充在胎具3和爐體1之間的粉狀耐火材料和顆粒狀耐火材料混合物，可反復利用，極大的減少生產成本，填充時隔離層4的填充高度應大致等于爐體1內反應物料的堆疊高度，經過多次試驗進行篩選，最終確定粉狀耐火材料和顆粒狀耐火材料的粒度≤2mm，隔離層4的填充厚度為20cm；在進行冶煉時將胎具3取走后，隔離層4和爐體1中的反應物料之間由于都為固體，相互之間擴散性差，因此二者之間不會發生相互滲透，可保證反應過程中不會有耐火材料進入反應熔池，提高釩鋁合金的純度；爐體1的內表面覆蓋有澆注層5，澆注層5作為爐體1內壁表面的永久隔離層，選用剛玉質澆注材料。
如圖1所示，爐體1的外部設有爐體吊裝部件6用于輔助進行吊裝和運輸，爐體吊裝部件6選用可承受整個冶煉爐重量的吊裝法蘭或吊環等類似結構；胎具3的頂端固定有胎具吊裝部件31，在填充好隔離層4并放入反應物料后需要將胎具3取出，胎具吊裝部件31用于輔助對胎具3進行吊運，胎具吊裝部件31選用掛鉤或吊環等類似結構。
在制備上述釩鋁合金冶煉爐時，先制備爐體1，在爐體1的內壁澆注一定厚度的澆注層5，然后在爐底11倒入一層粉狀耐火材料和顆粒狀耐火材料混合物，將上圈13和中圈12固定在爐底11上，放入胎具3，在胎具3和爐體1內壁之間填充耐火材料并振實。在進行冶煉時，將反應物料倒入胎具3中，然后取出胎具3即可進行冶煉，取出胎具3后，隔離層4和反應物料之間仍存在明顯的界限并且不會發生相互滲透，又因二者之間高度一致，則反映過程中基本不會有耐火材料進入反應熔池，不會使冶煉成的釩鋁合金中帶有雜質。