双工位移动结晶器真空电渣炉的制作方法
【专利摘要】本发明属真空熔炼设备领域，尤其涉及一种双工位真空电渣炉，它包括第1号工位真空熔炼单元（23）及相同结构的第2号工位真空熔炼单元（24）；第1号工位真空熔炼单元（23）包括升降臂（1）、对中夹头（2）、可伸缩密封管（3）、假电极（4）、熔炼电极（5）、快卸对接上法兰（501）及快卸对接下法兰（502）；在真空熔炼腔（8）内设有升降机构（28）、移动结晶器（6）及托盘（9）；移动结晶器（6）固定设于升降机构（28）中升降支撑臂（29）的端部；升降支撑臂（29）可绕中心轴（30）旋转；所述托盘（9）置于中心轴（30）的底部。本发明结构简单，可靠性好，制造成本低廉，节约能源，操作效率高。
【专利说明】双工位移动结晶器真空电渣炉
【技术领域】
[0001]本发明属真空熔炼设备领域，尤其涉及一种双工位移动结晶器真空电渣炉。
【背景技术】
[0002]真空电渣熔炼是在真空电弧熔炼和气体保护电渣熔炼基础上发展起来的特种钢的熔炼技术。实现真空电渣熔炼技术的设备称为真空电渣炉。
[0003]真空环境中气体压力低，使冶炼的物理过程发生了改变，有利于脱出气体。在真空条件下，物质的物理性质也会发生改变，沸腾温度降低了。例如，水在常压下沸腾温度为100C，而在真空条件下只有7(T80°C，随真空度的变化而变化。金属也是一样，例如锌在常压下906°C沸腾，在真空条件下只有800多度即可沸腾，铅在常压下沸点为1740°C，而在真空中1000°C即可蒸发。就是说在真空条件下金属的沸点降低了，有利于金属的汽化、蒸发和脱气。
[0004]在真空条件下，金属熔化时使原来夹杂在金属中的气体放出，很快离开金属液被真空泵抽走。原来金属与气体生成的化合物，在熔炼过程中分解放出的气体很快被真空泵抽走。
[0005]真空电渣熔炼适合于真空感应熔炼或普通电渣熔炼后金属锭的重熔和精炼。熔炼炼后的金属锭中02、n2、h2等气体含量极低，硫、磷等非金属夹杂很少，金属产品的品质会有较大提闻，适合于航空、航天、航海、车工、闻铁和核工业等闻端领域的应用。
[0006]真空电渣熔炼除了具有一般真空冶金的特点之外，还具有普通电渣冶金、气体保护电渣冶金的特点。真空电渣熔炼中的渣在金属熔炼的同时得到了真空干燥，去除了渣中的水蒸气，增加了渣的透气性，使熔炼时产生的金属熔滴得到了更多的脱气。
[0007]真空电渣熔炼具有如下特点。
[0008]1、真空电渣熔炼中的渣在金属熔炼的同时得到了真空干燥，去除了渣中的水蒸气，增加了渣的透气性，使熔炼时产生的金属熔滴得到了更多的脱气，真空环境中气体压力低，使冶炼的物理过程发生了改变，降低了金属沸腾温度，有利于金属的汽化、蒸发和脱气。
[0009]2、真空环境下气体稀薄，金属在熔化过程中不会氧化。
[0010]3、真空电渣重熔，无废水、废气、废渣,对环境极少污染,金属回收率高,烧损少,金属的机械物理性能大幅提高，能解决普通电渣熔炼无法解决的问题。实现了安全(同普通电渣相比)、环保、增效、节能。
[0011 ] 4、与真空电弧熔炼相比，更具有不易出现“白点”，金属质量更好。
[0012]目前，现有真空电渣炉普遍存在着结构复杂，可靠性差，制造成本高，能耗大，操作效率低等问题。
【发明内容】
[0013]本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种结构简单，可靠性好，制造成本低廉，节约能源，操作效率高的双工位移动结晶器真空电渣炉。
[0014]为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。
[0015]双工位移动结晶器真空电渣炉，它包括第I号工位真空熔炼单元及相同结构的第2号工位真空熔炼单元；所述第I号工位真空熔炼单元及第2号工位真空熔炼单元分别包括升降臂、对中夹头、可伸缩密封管、假电极、熔炼电极、快卸对接上法兰及快卸对接下法兰；所述对中夹头的顶部与升降臂的端部铰接；所述可伸缩密封管的上端与对中夹头的挡板封接；所述可伸缩密封管的下端与快卸对接上法兰封接；所述假电极的上端与对中夹头卡接；所述熔炼电极与假电极焊接；所述快卸对接下法兰与真空转换腔的上部对接口相接；所述真空转换腔的顶部横向设有上插板阀，其底部横向设有下插板阀；所述真空转换腔的底部端口与真空熔炼腔的上开口相接；在所述真空熔炼腔内设有升降机构、移动结晶器及托盘；所述移动结晶器固定设于升降机构中升降支撑臂的端部；所述升降支撑臂可绕中心轴旋转；所述托盘置于中心轴的底部。
[0016]作为一种优选方案，本发明所述对中夹头包括挡板、吊耳、锁紧外套、夹紧套体、锥形楔铁、楔铁压簧、筒架及销轴；所述吊耳固定设于挡板的顶部；所述夹紧套体的顶部经吊杆与挡板固定相接；所述锁紧外套与吊杆套接；在所述挡板与锁紧外套之间设有压簧；所述筒架固定套于夹紧套体的外部；所述销轴横向置于筒架之上；所述锥形楔铁位于夹紧套体的下部，且置于筒架内；锥形楔铁的端部经销轴与筒架轴接；在筒架上对应锥形楔铁位置开有锥形楔铁伸出窗口 ；所述楔铁压簧置于夹紧套体与锥形楔铁之间，通过楔铁压簧的压力使锥形楔铁形成轴向偏角。
[0017]进一步地，本发明所述假电极的上端部与对中夹头结合部呈楔形结构。
[0018]进一步地，本发明所述可伸缩密封管可采用波纹管结构。
[0019]进一步地，本发明所述可伸缩密封管还可采用焊接膜片结构。
[0020]与现有技术相比，本发明具有如下特点。
[0021]1、采用膜片波纹管伸缩腔取代原有活塞式真空腔，由滑动动密封变成静密封，保证了高真空的保持，提高了设备的可靠性，提高了产品质量。简化了整体结构，降低了制造成本。
[0022]2、采用具有上插板阀及下插板阀构成的真空转换腔结构和移动结晶器的双工位结构，交替熔炼，实现了多炉、多规格材料的熔炼。
[0023]3、锥面自动夹头设计，实现自动夹紧，自动对中，接触面积大，导电良好，减少了接触发热，减少了能源损失。
[0024]4、采用升降臂电极悬挂结构，实现自动对中，降低了加工成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
[0026]图1为本发明的整体结构示意图。
[0027]图2为本发明第I号工位真空熔炼单元结构示意图。
[0028]图3为本发明对中夹头结构示意图。
[0029]图4为本发明对中夹头筒架部分结构示意图。
[0030]图中:1、升降臂；2、对中夹头；3、可伸缩密封管；4、假电极；5、熔炼电极；501、快卸对接上法兰；502、快卸对接下法兰；6、固定结晶器；7、挡板；8、真空熔炼腔；9、托盘；10、上开口 ；11、吊耳；12、锁紧外套；13、夹紧套体；1401、锥形楔铁；1402、锥形楔铁；1501、楔铁压簧；1502、楔铁压簧；1601、销轴；1602、销轴；17、吊杆；18、压簧；19、真空室接管；20、电渣；21、筒架；22、锥形楔铁伸出窗口 ；23、第I号工位真空熔炼单元；24、第2号工位真空熔炼单元；25、真空转换腔；26、上插板阀；27、下插板阀；28、升降机构；29、升降支撑臂；30、中心轴；31、熔炼电渣。
【具体实施方式】
[0031]如图所示，双工位移动结晶器真空电渣炉，它包括第I号工位真空熔炼单元23及相同结构的第2号工位真空熔炼单元24 ;所述第I号工位真空熔炼单元23及第2号工位真空熔炼单元24分别包括升降臂1、对中夹头2、可伸缩密封管3、假电极4、熔炼电极5、快卸对接上法兰501及快卸对接下法兰502 ;所述对中夹头2的顶部与升降臂I的端部铰接；所述可伸缩密封管3的上端与对中夹头2的挡板7封接；所述可伸缩密封管3的下端与快卸对接上法兰501封接；所述假电极4的上端与对中夹头2卡接；所述熔炼电极5与假电极
4固定相接；所述快卸对接下法兰502与真空转换腔25的上部对接口相接；所述真空转换腔25的顶部横向设有上插板阀26，其底部横向设有下插板阀27 ;所述真空转换腔25的底部端口与真空熔炼腔8的上开口 10相接；在所述真空熔炼腔8内设有升降机构28、移动结晶器6及托盘9 ;所述移动结晶器6固定设于升降机构28中升降支撑臂29的端部；所述升降支撑臂29可绕中心轴30旋转；所述托盘9置于中心轴30的底部。
[0032]本发明所述对中夹头2包括挡板7、吊耳11、锁紧外套12、夹紧套体13、锥形楔铁1401、1402、楔铁压簧1501、1502、筒架21及销轴1601、1602 ;所述吊耳11固定设于挡板7的顶部；所述夹紧套体13的顶部经吊杆17与挡板7固定相接；所述锁紧外套12与吊杆17套接；在所述挡板7与锁紧外套12之间设有压簧18 ;所述筒架21固定套于夹紧套体13的外部；所述销轴1601、1602横向置于筒架21之上；所述锥形楔铁1401、1402位于夹紧套体13的下部，且置于筒架21内；锥形楔铁1401、1402的端部经销轴1601、1602与筒架21轴接；在筒架21上对应锥形楔铁1401、1402位置开有锥形楔铁伸出窗口 22 ;所述楔铁压簧1501、1502置于夹紧套体13与锥形楔铁1401、1402之间，通过楔铁压簧1501、1502的压力使锥形楔铁1401、1402形成轴向偏角。
[0033]本发明所述假电极4的上端部与对中夹头2结合部呈楔形结构。
[0034]本发明所述可伸缩密封管3可采用波纹管结构。当然，根据设计需要也可采用焊接膜片结构。
[0035]在具体操作时，快卸对接上法兰501及快卸对接下法兰502脱开，升降臂I处于最高位置(初始位)，焊接膜片收缩，对中夹头2中的锥形楔铁1401及锥形楔铁1402分别在楔铁压簧1501及楔铁压簧1502作用下张开(锥形楔铁1401及锥形楔铁1402分别绕销轴1601及销轴1602通过锥形楔铁伸出窗口 22向外偏转一个角度，使假电极的端部伸入对中夹头2的夹紧工作区)，插板阀处于关闭状态，使结晶器位于托盘处。
[0036]1、加电渣。
[0037]开启第I号工位的上插板阀26及下插板阀27，将熔炼电渣31放入托盘9上。
[0038]2、上电极。
[0039]用上卸料升降机械(另购)，将待熔炼电极的假电极端插入对中夹头2中，下降焊接膜片3使对中夹头2夹紧电极。下降升降臂I使熔炼电极的下端距结晶器至预定距离，下降焊接膜片3使膜片波纹管伸长使快卸对接法兰上下盖对准，锁紧法兰。
[0040]3、熔炼。
[0041]启动真空泵，使真空度计达到规定值。下降升降臂I使熔炼电极与电渣处接触，接通电源，电渣发热，开始熔化金属，按工艺要求匀速下降升降臂1，同时按工艺要求上升升降支撑臂29及托盘。当升降臂I下降至设定位置时，升降支撑臂29及托盘停止运动。
[0042]当第I号工位熔炼的同时，参照前面的步骤安装好第2号工位的熔炼电极，对接好快卸对接法兰，启动另一真空泵，使其真空度达到规定值。
[0043]4、从I号工位切换至2号工位熔炼。
[0044]在第I号工位完成后，此时，第2号工位真空达到规定值。提升熔炼电极至设定高度(使电极杆能抽出结晶器的高度)。关闭第I号工位上插板阀及下插板阀，转动移动结晶器及托盘，使移动结晶器及熔炼好的电极转至第2号工位。开启第2号工位的上插板阀及下插板阀，按工艺要求下降升降臂使电极与电渣接触开始熔炼。当升降支撑臂29达到设定位置时，升降臂、升降支撑臂29及托盘停止移动。
[0045]5、从第2号工位再切换至第I号工位熔炼。
[0046]可根据需要重复上面的步骤，安装电极杆再熔炼至达到要求。
[0047]6、熔炼完成、取料。
[0048]停止真空泵，开启真空放气阀，真空腔与外面压力一样时，开启第I号工位及第2号工位的快卸对接法兰，升起升降臂I至初始位置，用上卸料升降机械夹持住假电极，升起膜片波纹管至设定位置，夹头自动脱开，取下假电极。上升托盘，使熔炼后的棒料从结晶器伸出，用上卸料升降机械夹持住熔炼后的棒料取出。
[0049]本发明系对普通大气电渣炉改造设计而成，其对提高特种合金，尤其是模具钢、高温合金钢的质量具有非常大的意义。
[0050]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.双工位移动结晶器真空电渣炉，其特征在于，包括第I号工位真空熔炼单元(23)及相同结构的第2号工位真空熔炼单元(24);所述第I号工位真空熔炼单元(23)及第2号工位真空熔炼单元(24)分别包括升降臂(I)、对中夹头(2)、可伸缩密封管(3)、假电极(4)、熔炼电极(5 )、快卸对接上法兰(501)及快卸对接下法兰(502 );所述对中夹头(2 )的顶部与升降臂(I)的端部铰接；所述可伸缩密封管(3)的上端与对中夹头(2)的挡板(7)封接；所述可伸缩密封管(3)的下端与快卸对接上法兰(501)封接；所述假电极(4)的上端与对中夹头(2)卡接；所述熔炼电极(5)与假电极(4)焊接；所述快卸对接下法兰(502)与真空转换腔(25)的上部对接口相接；所述真空转换腔(25)的顶部横向设有上插板阀(26)，其底部横向设有下插板阀(27);所述真空转换腔(25)的底部端口与真空熔炼腔(8)的上开口(10)相接；在所述真空熔炼腔(8)内设有升降机构(28)、移动结晶器(6)及托盘(9);所述移动结晶器(6)固定设于升降机构(28)中升降支撑臂(29)的端部；所述升降支撑臂(29)可绕中心轴(30)旋转；所述托盘(9)置于中心轴(30)的底部。
2.根据权利要求1所述的双工位移动结晶器真空电渣炉，其特征在于:所述对中夹头(2 )包括挡板(7 )、吊耳(11)、锁紧外套(12 )、夹紧套体(13 )、锥形楔铁(1401、1402 )、楔铁压簧(1501、1502)、筒架(21)及销轴(1601、1602);所述吊耳(11)固定设于挡板(7)的顶部；所述夹紧套体(13)的顶部经吊杆(17)与挡板(7)固定相接；所述锁紧外套(12)与吊杆(17)套接；在所述挡板(7)与锁紧外套(12)之间设有压簧(18);所述筒架(21)固定套于夹紧套体(13)的外部；所述销轴(1601、1602)横向置于筒架(21)之上；所述锥形楔铁(1401、1402)位于夹紧套体(13)的下部，且置于筒架(21)内；锥形楔铁(1401、1402)的端部经销轴(1601、1602)与筒架(21)轴接；在筒架(21)上对应锥形楔铁(1401、1402)位置开有锥形楔铁伸出窗口(22);所述楔铁压簧(1501、1502)置于夹紧套体(13)与锥形楔铁(1401、1402)之间，通过楔铁压簧(1501、1502)的压力使锥形楔铁(1401、1402)形成轴向偏角。
3.根据权利要求2所述的双工位移动结晶器真空电渣炉，其特征在于:所述假电极(4)的上端部与对中夹头(2 )结合部呈楔形结构。
4.根据权利要求3所述的双工位移动结晶器真空电渣炉，其特征在于:所述可伸缩密封管(3)采用波纹管结构。
5.根据权利要求3所述的双工位移动结晶器真空电渣炉，其特征在于:所述可伸缩密封管(3)采用焊接膜片结构。
【文档编号】C22B9/187GK104232917SQ201410486647
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】苏原, 王泽灏, 白刚 申请人:苏原