一种真空自耗炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及真空炉冶金工业领域，尤其涉及一种真空自耗炉。
【背景技术】
[0002]真空自耗电极电弧炉简称真空自耗炉，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。
[0005]另外，现有的真空自耗炉冶炼时，均是电极插入安装好后直接通电加温，这样新电极如不做处理就急剧升温可能出现炸裂或掉块的现象；影响安全性且更严重的影响是新电极坯料炸落进入熔池后，因坯料端头与熔池温差过大不可避免的造成结晶器内熔池温度骤然降低，打破正常熔炼环境。从而使钢锭出现勒壳、渣沟、成份不均、含杂等质量缺陷，严重影响了钢锭冶炼质量。
【实用新型内容】
[0006]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:如何提供一种能够更好地实现对电极的夹持对中，能减少主轴与过渡电极配合面配合不良产生的打弧现象，能使主轴与过渡电极夹持精巧稳定，操作简便的真空自耗炉，使其电极重复定位精度高、速度快，并能适应大规模生产所需进行的电极批量更换以及高精度快速重复定位要求，并进一步使其具有预热功能提高其安全性，提高钢锭冶炼质量。
[0007]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:
[0008]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；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，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。
[0009]其中，所述对接结构包括位于升降主轴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。
[0010]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，能减少主轴与过渡电极配合面配合不良产生的打弧现象，使其电极重复定位精度高、速度快。
[0011]作为优化，所述安装孔下部过盈配合套设有一个铜套形成所述锥筒段，铜套内表面为锥筒形外表面为圆柱形。
[0012]这样，单独采用铜套形成锥筒段的定位配合面，铜套利于导电且表面更加光滑耐磨，同时当定位面磨损后，可以通过拆卸更换铜套的方式，保证定位精确效果。
[0013]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，方便对电极的夹持移动以实现安装定位。
[0014]作为优化，所述电极夹持装置，包括位于升降主轴下端安装孔内且固定于电极上端端部的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，电极夹持装置还包括一根芯轴，芯轴竖向同轴设置在升降主轴轴心处的轴心孔中，芯轴上端通过芯轴升降机构安装在升降主轴上端且能够靠其控制升降，芯轴下端固定连接有一个水平设置的夹爪安装盘，夹爪安装盘周边均匀开设有多个安装槽且在各安装槽内可竖向转动地铰接安装有活动夹爪，活动夹爪整体围成小直径端向下的锥套形状，且围成的锥套下部内腔和夹持头外形匹配，活动夹爪围成的锥套外表面和周向设置在升降主轴下端安装孔内壁上的一圈限位凸台配合，使得芯轴向下运动时能够靠限位凸台迫使活动夹爪下端向内转动并将夹持头