一种真空自耗炉及其电极结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及真空炉冶金工业领域的真空自耗炉，尤其涉及一种真空自耗炉电极结构。
【背景技术】
[0002]真空自耗电极电弧炉简称真空自耗炉电极结构，是在真空环境中利用电弧作为热源熔炼金属的一种电炉。主要用于熔炼难熔金属及稀有金属，尤其是在钛及钛合金熔炼领域中应用非常广泛。真空自耗电极电弧炉的结构，包括内置坩祸的炉体，炉体内坩祸外设置有夹层式的冷却水室，炉体上方竖向设置有真空室壳体，真空室壳体外连接有抽真空系统，真空室壳体内套设有竖向正对坩祸设置的电极，电极包括位于上方的过渡电极和焊接在过渡电极下方的自耗电极，过渡电极上部连接在升降主轴上，升降主轴上部通过滑动密封结构可滑动地穿过真空室壳体，还设置有用于控制真空室壳体以及升降主轴进行升降的升降控制系统。其中现有的电极和升降主轴连接方式，是通过端平面对接后，靠升降主轴上的夹具对电极进行夹紧固定。
[0003]这种真空自耗炉电极结构工艺过程如下，待重熔的金属先制成自耗电极，和过渡电极同心牢固焊接形成电极，升降主轴上的夹具将过渡电极夹紧，自耗电极装进炉体坩锅内，自耗炉密闭，抽真空至定值，升降主轴下降将自耗电极送至近坩锅底，坩锅底上放有底垫和起弧剂，在空载电压下借助于自耗电极与起电弧剂之间的瞬时接触产生弧光放电进而达到稳定的电弧燃烧，形成一定量的金属熔池.起弧成功后转入正常熔炼.正常熔炼时合理控制电流，电压，熔炼速度和真空度，金属中的气体及低熔点的杂质就能得到脱除。
[0004]在真空自耗电极电弧重熔工艺中，自耗电极的直径和坩锅直径应有一合理的比例，电极直径太大(接近坩锅直径)，影响排气，太小则会使热损失过大，熔池温度不均匀.适中的电极直径和坩锅直径按一定比例制成，但如果电极与坩锅对中不良，即电极外圆周表面与坩锅内圆周面距离不均，或者电极与坩锅因对中不良甚至有接触点，则容易产生边弧烧坏坩锅壁，因坩锅壁外是冷却水，如发生上述事故击穿坩锅则将严重损坏设备及危害操作人员人身安全。而现有真空自耗炉电极结构升降主轴下端面与过渡电极配合面选用平面配合，平面配合方式当电极与主轴配合同心度良好时才能保证面接触良好，导电良好。如主轴与电极不同心，则因重力作用电极中心线与主轴中心线会出现一定夹角，配合面将难以避免的产生配合间隙，主轴与过渡电极配合不良将产生大量打弧现象，影响冶炼电流，并易损坏主轴下端面或过渡电极相应配合面，过渡电极损耗大。现有真空自耗炉电极结构主轴与过渡电极在夹持方面主要选用垂直夹具，此夹具缺点是只能保证夹头和电极持夹位夹紧，不能在电极夹持安装中起到自动对中作用，因而现有技术设计不能方便地完成电极与主轴以及后继与坩锅保证对中的操作要求.在实际操作中操作人员为了对好中心，往往多次夹持，多次上升下降不断调整电极与坩锅的对中情况等，并且只能靠眼睛去判断实际对中量，此方法精度很低，人为误差较大，难以防止电极轴向与主轴定位中心线及坩锅中心线之间发生径向位移，从而引起真空冶炼中因电极对中不良而产生边弧现象损坏坩锅壁，现有技术操作复杂，电极重复定位精度低、操作速度慢，难以满足批量生产时电极批量更换与及高精度重复快速定位的要求，大大降低了生产效率。
【实用新型内容】
[0005]针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是:如何提供一种结构简单，能够利于实现电极的自动对中对接以及夹持，以减少打弧现象，提高安全性的真空自耗炉及其电极结构
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案:
[0007]一种真空自耗炉电极结构，电极包括位于上方的过渡电极和焊接在过渡电极下方的自耗电极，过渡电极上部用于和升降主轴连接，其特征在于，电极上端靠近端部位置具有一个同轴设置的锥台段，锥台段小直径端向上设置，电极上端端部还固定有一个和电极同轴设置的夹持头，夹持头下部为向内收缩的弧形面且在下端通过同轴竖向设置的连接柱固定连接在电极的锥台段上端轴心位置。
[0008]这样，本实用新型中，电极上端分别设置了锥台段和夹持头，这样，锥台段能够用于和升降主轴设置的锥筒段配合，实现电极的自动对中对接；夹持头可以和芯轴下端设置的夹爪配合实现夹持，保证夹持效果。这样，就使得电极的安装能够实现自动对中，故减少了打弧现象并提高了安全性。
[0009]作为优化，所述电极上部锥台段下方位置还沿周向向外设置有两圈夹持用的凸台。这样，方便电极安装时自身的夹持。
[0010]本实用新型还公开了一种真空自耗炉，包括内置坩祸的炉体，炉体上方竖向设置有真空室壳体，真空室壳体下端和炉体上端可分离地密封对接，真空室壳体外连接有抽真空系统，真空室壳体内套设有竖向正对坩祸设置的电极，电极上部连接在升降主轴上，升降主轴上部通过滑动密封结构可滑动地穿过真空室壳体，还设置有用于控制真空室壳体以及升降主轴进行升降的升降控制系统；所述电极上端通过电极夹持装置固定在升降主轴下端，其特征在于，电极采用如上所述的电极结构，所述电极上端和升降主轴下端之间还设置有用于实现电极自动对中的对接结构；所述抽真空系统包括和真空室壳体连接的抽气管道，抽气管道上远离真空室壳体一端串联设置有两个罗茨真空泵和一个滑阀真空泵，两个罗茨真空泵后端以及前端和滑阀真空泵之间的抽气管道上还分别设置有一个前级控制阀，抽气管道上还设置有和两个罗茨真空泵及其后端的前级控制阀并联的旁路管道，旁路管道上设置有旁路控制阀，旁路管道后方的抽气管道上还连接有带开关阀的第一旁通管，两个罗茨真空泵前端的前级控制阀和滑阀真空泵之间的抽气管道上还连接有带开关阀的第二旁通管。
[0011]这样，上述真空自耗炉不仅仅方便实现对电极的对中夹持固定。其中设置的抽真空系统，采用了两套管路，抽真空时，可以先关闭第一旁通管和第二旁通管；开启旁路管道和两个罗茨真空泵前端的前级控制阀，关闭两个罗茨真空泵后端的前级控制阀，关闭第二旁通管，通过滑阀真空泵进行预抽真空。预抽到一定程度后，关闭旁路管道上的旁路控制阀，开启两个罗茨真空泵前端的前级控制阀，打开第二旁通管，靠两个罗茨真空泵进行深度抽真空。这样保证了抽真空过程的快捷，可靠，抽真空程度高且不易损伤设备，延长设备使用寿命。当冶炼完毕后，可以开启第一旁通管进行放气，带炉体内气压平衡后，再移开真空室壳体，保证气压冲击带来安全隐患。
[0012]综上所述，本实用新型具有结构简单，能够利于实现电极的自动对中对接以及夹持，以减少打弧现象，提尚安全性等优点。
【附图说明】
[0013]图1是一种采用了本实用新型结构的真空自耗炉的结构示意图。
[0014]图2为图1中单独炉体、升降主轴和真空室壳体部分的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合一种采用了本实用新型结构的真空自耗炉及其附图对本实用新型作进一步的详细说明。
[0016]如图1-2所示，一种真空自耗炉，包括内置坩祸的炉体12，炉体内坩祸外设置有夹层式的冷却水室，炉体12上方竖向设置有真空室壳体15，真空室壳体15下端和炉体上端可分离地密封对接，真空室壳体外连接有抽真空系统，真空室壳体内套设有竖向正对坩祸14设置的电极，电极包括位于上方的过渡电极I和焊接在过渡电极I下方的自耗电极13，过渡电极I上部连接在升降主轴7上，升降主轴7上部通过滑动密封结构16可滑动地穿过真空室壳体，还设置有用于控制真空室壳体以及升降主轴进行升降的升降控制系统；所述电极上端通过电极夹持装置固定在升降主轴下端，其中，所述电极上端和升降主轴下端之间还设置有用于实现电极自动对中的对接结构。
[0017]其中，所述对接结构包括位于升降主轴7下端同轴设置的安装孔，安装孔下部具有一个小直径端向上的锥筒段，对接结构还包括位于电极上端靠近端部的一个同轴设置的锥台段，锥台段小直径端向上设置，所述电极上端插入到升降主轴下端安装孔后，锥台段能够和锥筒段完成贴紧配合。
[0018]这样，当自耗电极焊接到过渡电极上形成电极整体结构后，安装电极时，将电极上端插入到升降主轴下端安装孔内，靠电极上端的锥台段和升降主轴下端安装孔内的锥筒段贴紧配合，可以完成对电极轴心的自动对中，然后再靠电极夹持装置实现对电极固定。这样就能够更好地实现对电极的夹持对中，能减少主轴