本发明属于特种冶金领域，涉及高性能金属材料真空冶金过程，具体涉及一种改善真空感应铸锭凝固质量的装置及其方法。
背景技术：
真空感应是高性能合金材料的初级和主要的熔炼手段，根据不同用途和规定，一部分合金材料经真空感应熔炼后直接进行热加工，另一部分要进行进一步的重熔以改善凝固质量。对于真空感应熔炼后直接热加工的材料而言(比如用作焊丝的高性能合金等)，其凝固质量的控制非常重要。
目前工业实践中控制真空感应熔炼铸锭凝固质量的方法主要包括尽可能降低过热度浇铸，以及采用冒口。过热度的降低受到中间包吸收热量，以及表面热辐射的影响，往往不得不提高熔液的温度，以避免水口凝结导致的生产事故。采用冒口可以降低浇注完成后的表面热辐射，从而改善缩孔。但冒口通常是由耐火材料制成，易再次污染熔液，导致纯净度劣化。且冒口的使用也无法改善钢锭中下部的凝固质量。
技术实现要素：
本发明的目的，就是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种既不会影响熔液纯净度，还可以系统改善真空感应铸锭凝固质量的装置和方法。
本发明公开了一种改善真空感应铸锭凝固质量的装置，包括熔炼室和浇铸室，所述熔炼室与浇铸室之间设置有真空隔离阀，所述熔炼室内设置有坩埚，所述浇铸室中设置有可加热的l型中间包，用于降低浇铸过热度和减少熔池的局部凝固时间；所述l型中间包上部设置有塞棒装置，所述塞棒装置上端与浇铸室顶部连接，下端为可伸缩的塞棒，用于在浇注末期降低浇注流速；所述浇铸室中还设置有钢锭模，所述钢锭模中的熔液凝固后会发生收缩，并在钢锭和钢锭模之间形成缝隙，向所述缝隙充入氩气或氦气，用于提升传热效率。
进一步的，所述可加热的l型中间包耐材内部嵌入了电加热装置，所述电加热装置为可电加热的电阻丝。
一种改善真空感应铸锭凝固质量的方法，包括以下几个步骤：
步骤一：采用煤气或天然气烘烤l型中间包，将烘烤过的l型中间包放入浇铸室，并开始抽真空，打开l型中间包加热开关开始加热；待浇铸室真空度与熔炼室真空度相同后开启真空隔离阀，移动l型中间包至浇注位置；降下塞棒至浇口处；全部过程熔池最高过热度控制在tm+30-50℃；
步骤二：倾动坩埚开始浇注，待l型中间包内熔液至高度三分之二时，开始浇注；浇铸至钢锭模一半高度后，下降中间包塞棒装置，控制浇速；并在此时打开专用氩气开关或氦气管道阀门，向钢锭模与已凝固钢锭之间的缝隙处充入氩气或氦气；
步骤三：在钢锭模内熔液高度距离模口20-40cm时，进一步下降中间包塞棒装置，使熔液以补缩方式进行浇注，此时的流速控制在正常浇注速度的四分之一到三分之一，直至浇铸结束。
其中，采用l形可加热中间包可减少熔液流经中间包的热辐射损面积，加热式中间包可减少冷中间包对熔液热量的吸收，从而降低浇注过热度，减少熔池的局部凝固时间，改善凝固质量。
采用塞棒装置，可在浇注末期采用低流速浇注，浇注末期通过少量熔液流入钢锭模，实现钢锭模上部熔液的逐步凝固，使最后凝固位置上移，减少缩孔。
浇注过程中从钢锭模内侧充入氩气或氦气，原因在于钢锭模中的熔液凝固后会发生收缩，并在钢锭和钢锭模之间形成缝隙，真空条件下，该缝隙的传热成为限制性环节，会导致热量从熔池向钢锭模传热方式从热传导变成热辐射，传热效率大幅下降，导致熔池加深，凝固质量恶化，而充入氩气或氦气后，由于氩气或氦气的导热系数要远高于真空热辐射，因此熔池的传热效率提升，凝固质量得到改善。
综上所述，本发明可有效改善真空感应铸锭凝固质量。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明缝隙结构放大示意图。
图3是本发明l型中间包结构放大示意图。
具体实施方式
实施例1
高温合金gh4169真空感应熔炼与浇铸
参照图1、2和3；
步骤一：采用煤气或天然气烘烤l型中间包1，将烘烤过的l型中间包1放入浇铸室，并开始抽真空，打开l型中间包1加热开关开始加热；待浇铸室真空度与熔炼室真空度相同后开启真空隔离阀5，移动l型中间包1至浇注位置；降下塞棒装置2至浇口处；全部过程熔池最高过热度控制在tm+30℃；
步骤二：倾动坩埚6开始浇注，待l型中间包1内熔液至高度三分之二时，开始浇注，以避免浮渣和夹杂物卷入钢锭模；浇铸至钢锭模一半高度后，下降中间包塞棒装置2，控制浇速；并在此时打开专用氩气或氦气管道阀门，向钢锭模与已凝固钢锭之间的缝隙3处充入氩气或氦气；
步骤三：在钢锭模4内熔液高度距离模口20cm时，进一步下降中间包塞棒装置2，使熔液以补缩方式进行浇注，此时的流速控制在正常浇注速度的四分之一，直至浇铸结束。
实施例2
高温合金gh4169真空感应熔炼与浇铸
参照图1、2和3；
步骤一：采用煤气或天然气烘烤l型中间包1，将烘烤过的l型中间包1放入浇铸室，并开始抽真空，打开l型中间包1加热开关开始加热；待浇铸室真空度与熔炼室真空度相同后开启真空隔离阀5，移动l型中间包1至浇注位置；降下塞棒装置2至浇口处；全部过程熔池最高过热度控制在tm+50℃；
步骤二：倾动坩埚6开始浇注，待l型中间包1内熔液至高度三分之二时，开始浇注，以避免浮渣和夹杂物卷入钢锭模；浇铸至钢锭模一半高度后，下降中间包塞棒装置2，控制浇速；并在此时打开专用氩气或氦气管道阀门，向钢锭模与已凝固钢锭之间的缝隙3处充入氩气或氦气；
步骤三：在钢锭模4内熔液高度距离模口40cm时，进一步下降中间包塞棒装置2，使熔液以补缩方式进行浇注，此时的流速控制在正常浇注速度的三分之一，直至浇铸结束。