电渣炉的制作方法

1.本实用新型涉及电渣炉技术领域，尤其涉及一种电渣炉。


背景技术：

2.电渣炉广泛应用于生产钛基、镍基、铁基、钴基超高温合金，生产出的这些合金所制造的高质量产品能够被广泛应用于航空涡轮发动机产业、汽车、生物医学、化学等行业。
3.相关技术中的电渣炉，一般采用萤石、氧化铝等矿物按比例混合、烘烤后形成原料，将原料加入到结晶器内，依靠石墨电极对原料加热进行化渣操作。结晶器裸露于厂房，随着固态矿物的融化、萤石、硅石等矿物中吸附的自由态和结晶态的水转化成气态逸出，造成严重的环境污染，且厂房内的工作人员长期接触过量的污染气体，患上骨骼改变为主的全身性疾病的风险增加。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电渣炉，以在一定程度上解决现有技术中电渣炉造成严重的环境污染的技术问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案；
6.基于上述目的，本实用新型提供的电渣炉包括炉体、电极杆、结晶器、冷却机构和抽真空机构；
7.所述炉体的内部形成有容纳腔，所述结晶器的内部形成有结晶腔，所述炉体的底部与所述结晶器的顶部可拆卸连接，以使所述容纳腔与所述结晶腔连通；
8.所述电极杆可升降地设置于所述炉体的容纳腔内，所述电极杆的底部与自耗电极电连接，以带动所述自耗电极逐渐伸入到所述结晶腔中；
9.所述冷却机构包括设置于所述电极杆、所述炉体和所述结晶器的冷却管道和循环驱动构件，所述循环驱动构件与所述冷却管道连通，以驱动冷媒在所述冷却管道内流通；
10.所述抽真空机构与所述容纳腔连通，以对所述容纳腔和所述结晶腔进行抽真空。
11.在上述任一技术方案中，可选地，所述冷却管道包括设置于所述炉体的炉壁内的第一冷却管道、设置于所述结晶器的器壁内的第二冷却管道和设置于所述电极杆内的第三冷却管道。
12.在上述任一技术方案中，可选地，所述电极杆包括筒状导电体、筒状绝缘体和夹持组件；
13.所述筒状绝缘体外套于所述筒状导电体，所述夹持组件连接于所述筒状导电体的底端，所述夹持组件与所述筒状绝缘体之间形成夹持空间，所述夹持空间用于夹持原材料的顶端，以使所述自耗电极与所述筒状导电体的底部相抵接并形成电连接。
14.在上述任一技术方案中，可选地，所述夹持组件包括定位球、固定部和涨紧部；
15.所述固定部连接于所述筒状导电体的底端，所述涨紧部套设于所述固定部的外侧；
16.所述固定部开设有浮动安装孔，所述浮动安装孔的深度方向与所述固定部的径向保持一致，所述浮动安装孔的截面朝向背离于所述涨紧部的方向渐小；
17.所述定位球的部分设置于所述浮动安装孔内，所述定位球的另一部分与所述涨紧部的内壁相抵接。
18.在上述任一技术方案中，可选地，所述夹持组件包括气缸和环形活塞，所述气缸设置于所述筒状绝缘体的顶部；
19.所述环形活塞设置于所述气缸内，所述环形活塞的内圈用于与筒状导电体密封套接，所述环形活塞能够在所述气缸内沿所述筒状导电体的高度方向往复移动，以带动所述筒状导电体沿自身轴向往复移动。
20.在上述任一技术方案中，可选地，所述气缸的内部设置有隔板，以将所述气缸的内部分隔为第一腔室和第二腔室；
21.所述环形活塞的数量为两个，两个所述环形活塞分别为第一环形活塞和第二环形活塞，所述第一环形活塞和所述第二环形活塞分别设置于所述第一腔室和所述第二腔室内；
22.所述气缸开设有第一气口、第二气口和第三气口，所述第一气口连通所述第二腔室的位于所述第二环形活塞的背离于所述隔板一侧的部分；所述第二气口和所述第三气口分别连通所述第一腔室的位于所述第一环形活塞的两侧的部分。
23.在上述任一技术方案中，可选地，所述第三冷却管道包括进水总管道、出水总管道、多个进水分管道、多个出水分管道和多个流通管道；
24.所述进水总管道、所述进水分管道、所述出水分管道和所述出水总管道均设置于所述筒状绝缘体内；
25.多个所述进水分管道分别于所述进水总管道相连通，多个出水分管道分别于所述出水分管道相连通，所述进水分管道通过所述流通管道与所述出水分管道一一对应地连通。
26.在上述任一技术方案中，可选地，所述结晶器包括进水套、出水套和隔水环；
27.所述出水套套设于所述进水套的外部，所述隔水环设置于所述进水套和所述出水套之间，所述隔水环与所述进水套之间形成进水空间，所述隔水环与出水套之间形成出水空间；
28.所述隔水环的顶部设置有溢流孔，所述进水空间通过所述溢流孔与所述出水空间相连通，所述进水空间、所述溢流孔与所述出水空间形成所述第二冷却管道。
29.在上述任一技术方案中，可选地，所述电渣炉还包括升降驱动机构和校正驱动件；
30.所述升降驱动机构与所述电极杆绝缘连接，以驱动所述电极杆升降；
31.所述校正驱动件包括多个导向轮，多个所述导向轮沿所述电极杆的周向排布，以对所述电极杆形成径向限位。
32.在上述任一技术方案中，可选地，所述电渣炉还包括惰性气体供应机构，所述惰性气体供应机构与所述结晶腔连通，以向所述结晶腔内通入惰性保护气体；
33.所述电渣炉还包括与所述电极杆电连接的电源，所述电源能够通过所述电极杆向所述电极杆供应电流，并在熔炼结束前预定时刻逐渐减小供应电流。
34.采用上述技术方案，本实用新型的有益效果：
35.本实用新型提供的电渣炉包括炉体、电极杆、结晶器、冷却机构和抽真空机构。电极杆可升降地设置于炉体的容纳腔内，电极杆的底部与自耗电极电连接，以带动自耗电极逐渐伸入到结晶腔中，并在熔炼过程中对电极杆、炉体和结晶器进行冷却，从而电极杆始终与结晶器精确对准，并通过精准温控，保证金属锭的质量。
36.此外，抽真空机构与容纳腔连通，以对容纳腔和结晶腔进行抽真空，使得原材料在真空环境下进行熔炼，熔炼完成后还能够将杂质抽出，并确保该电渣炉使用的环保性。
附图说明
37.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本实用新型实施例一提供的电渣炉的电极杆升降装置的升降驱动机构的结构示意图；
39.图2为本实用新型实施例一提供的电渣炉的电极杆升降装置的夹持组件的结构示意图；
40.图3图2在b处的局部放大图；
41.图4为本实用新型实施例一提供的电渣炉的筒状绝缘体的结构示意图；
42.图5为图4在a视角下的结构示意图；
43.图6为本实用新型实施例一提供的电渣炉的校正驱动件的结构示意图；
44.图7为本实用新型实施例一提供的电渣炉的结晶器的第一结构示意图；
45.图8为本实用新型实施例一提供的电渣炉的结晶器的第二结构示意图。
46.图标：1-电渣炉；10-夹持组件；100-气缸；101-第一环形活塞；102-第二环形活塞；103-隔板；104-第一腔室；105-第二腔室；106-第一气口；107-第二气口；108-第三气口；1090-固定部；1091-浮动安装孔；1092-定位球；1093-涨紧部；11-升降驱动机构；110-旋转驱动件；111-滚珠；112-丝杠；12-校正驱动件；120-第一导向轮；121-第二导向轮；122-立柱；123-横向支杆；13-电极杆；130-筒状绝缘体；1300-基础部；1301-内套；1302-外套；131-筒状导电体；14-第三冷却管道；140-进水总管道；141-出水总管道；142-进水分管道；143-出水分管道；144-流通管道；15-炉体；16-结晶器；160-结晶器本体；161-进水套；162-隔水环；163-出水套；164-进水阀；17-原材料。
具体实施方式
47.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
48.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定
的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
49.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
50.本实施例提供的电渣炉1用于将电渣重熔为金属锭。
51.结合图1至图8所示，本实施例提供的电渣炉1包括炉体15、电极杆13、结晶器16、冷却机构和抽真空机构。
52.在下文中，将对电渣炉1的上述部件进行具体描述。
53.在本实施例的可选方案中，炉体15的内部形成有容纳腔，结晶器16的内部形成有结晶腔，结晶腔用于容纳熔渣。炉体15的底部与结晶器16的顶部可拆卸连接，以使容纳腔与结晶腔连通。
54.可选地，炉体15的底部与结晶器16的顶部能够密封连接，以使容纳腔与结晶腔密封连通。
55.电极杆13可升降地设置于炉体15的容纳腔内，电极杆13的底部与自耗电极电连接，以带动自耗电极逐渐伸入到结晶腔中。具体而言，在工作状态下，自耗电极通过电极杆13与电源的阴极电连接，结晶器16的底部设置有与电源的阳极电连接的导体，电弧产生于自耗电极底部和结晶器16底部之间，当电弧形成，结晶腔内的熔渣能够迅速产生一个金属熔池。
56.由于电极杆13作为自耗电极逐渐伸入到结晶腔中，以实现对于电弧加热区的精确控制，确保熔化金属凝固方向的一致性，并防止凝固产生宏观偏析和减少微观偏析的数量，大幅提高凝固锭料的金属性能。
57.具体而言，在熔炼结束前预定时刻，要逐渐减弱电源的供应电流，以提高金属锭的产出率。
58.冷却机构包括设置于电极杆13、炉体15和结晶器16的冷却管道和循环驱动构件，循环驱动构件与冷却管道连通，以驱动冷媒在冷却管道内流通，从而通过冷媒对电极杆13、炉体15和结晶器16进行吸热，使电极杆13、炉体15和结晶器16降温，同时通过冷媒的流动将吸收的热量带走，如此以实现对于电极杆13、炉体15和结晶器16的持续冷却。
59.由于结晶器16在工作的过程中，其中会产生杂质气体，抽真空机构与容纳腔连通，以对容纳腔和结晶腔进行抽真空，从而在工作状态下，使得容纳腔和结晶腔保持真空，在真空状态下的电弧高温熔炼能够使熔渣实现脱气、除氧和清除杂质，且脱离出的气体和杂质能够被抽真空系统抽出，一方面能够确保熔渣继续在真空环境下实现高质量重熔，提高得到的金属坯锭的纯净度。另一方面能够将具有污染性的气体和杂质及时抽取并保存，避免污染性气体向厂房自由逸出，能够提高环保。本实施例的可选方案中，电渣炉1还包括抽真空装置，抽真空装置与炉体15的内部连通，结晶器16与炉体15密封连接，以使结晶器16的开口连通炉体15的内部。
60.可选地，电渣炉1还包括惰性气体供应机构，惰性气体供应机构与结晶腔连通，以
向结晶腔内通入惰性保护气体，具体而言，惰性气体供应机构用于对抽真空后的容纳腔和结晶器16进行惰性气体填充，实现惰性保护。
61.本实施例提供的电极杆13升降装置包括架体和升降驱动机构11。
62.升降驱动机构11活动连接于架体，以使升降驱动机构11带动电极杆13相对架体升降，电极杆13作为自耗电极使用，从而随着电极杆13的底端的原材料17逐渐熔融，升降驱动机构11带动电极杆13向下运动，进而达到使熔融后的电极杆13的底端始终保持在能够与结晶器16形成稳定电弧的状态。
63.本实施例的可选方案中，为了提高冷却管道的排布合理性，冷却管道包括设置于炉体15的炉壁内的第一冷却管道、设置于结晶器16的器壁内的第二冷却管道和设置于电极杆13内的第三冷却管道。
64.在本实施例的可选方案中，电极杆13包括筒状导电体131、筒状绝缘体130和夹持组件10。
65.筒状绝缘体130外套于筒状导电体131，以通过筒状绝缘体130将筒状导电体131与外界隔离开来。
66.夹持组件10连接于筒状导电体131的底端，夹持组件10与筒状绝缘体130之间形成夹持空间，夹持空间用于对原材料17的顶端进行夹持，以使自耗电极与筒状导电体131的底部相抵接并形成电连接。
67.本实施例中，夹持组件10包括固定部1090、定位球和涨紧部1093。
68.固定部1090连接于筒状导电体131的底端，涨紧部1093套设于固定部1090的外侧，为了确保筒状导电体131与固定部1090相导通以形成电连接，固定部1090采用导电材料制成。
69.固定部1090开设有浮动安装孔1091，浮动安装孔1091的深度方向与固定部1090的径向保持一致，浮动安装孔1091的截面朝向背离于涨紧部1093的方向渐小，其中，浮动安装孔1091的截面是指沿垂直于浮动安装孔1091的深度方向对浮动安装孔1091进行剖切后得到的截面，浮动安装孔1091的截面呈圆形或者具有内切圆的形状。
70.定位球1092的部分设置于浮动安装孔1091内，定位球1092的另一部分与涨紧部1093的内壁相抵接，从而定位球1092能够对涨紧部1093的内壁进行压紧，涨紧部1093将压紧力传递至原材料17的顶部，进而通过涨紧部1093向原材料17的顶部施加的压力实现夹紧。
71.可选地，浮动安装孔1091的数量与定位球1092的数量相同且均为多个，多个定位球1092一一对应地设置于多个浮动安装孔1091的内部，从而能够对原材料17进行多点夹紧。
72.本实施例中，夹持组件10包括气缸100和环形活塞，气缸100设置于筒状绝缘体130的顶部，从而通过筒状绝缘体130对气缸100进行支撑和固定。
73.环形活塞设置于气缸100内，环形活塞的内圈用于与筒状导电体131密封套接，环形活塞能够在气缸100内沿筒状导电体131的高度方向往复移动，以带动筒状导电体131沿自身轴向往复移动，从而一方面通过带动筒状导电体131往复移动，实现带动夹持组件10沿筒状导电体131的高度方向往复移动，以实现夹持组件10对于原材料17的夹持和释放，且当夹持组件10发生相对于原材料17的相对运动的过程中，通过定位球1092能够有效减小二者
之间的摩擦系数，从而减小夹持和释放的阻力。
74.另一方面使得采筒状导电体131的高度方向用单根自耗电极进行生产成为可能，且环形活塞对于筒状导电体131的往复拉动非常稳定，能够避免在此过程中筒状导电体131发生晃动。
75.本实施例的可选方案中，气缸100的内部设置有隔板103，以将气缸100的内部分隔为第一腔室104和第二腔室105。
76.环形活塞的数量为两个，两个环形活塞分别为第一环形活塞101和第二环形活塞102，第一环形活塞101和第二环形活塞102分别设置于第一腔室104和第二腔室105内。
77.气缸100开设有第一气口106、第二气口107和第三气口108，第一气口106连通第二腔室105的位于环形活塞的背离于隔板103一侧的部分，具体而言，第二腔室105被第二环形活塞102分成相互独立的两部分，第一气口106连通两部分中沿筒状导电体131的高度方向距离隔板103较远的一部分腔体内。从而能够通过对于第一气口106的进气量进行调节，对第一环形活塞101的移动幅度进行调节，从而通过第一环形活塞101带动筒状导电体131以及夹持组件10大致移动至目标位置附近。
78.第二气口107和第三气口108分别连通第一腔室104的位于第一环形活塞101的两侧的部分，具体而言，第一腔室104被第一环形活塞101沿筒状导电体131的高度方向分隔成相互独立的两部分，第二气口107和第三气口108分别与这两部分相连通，从而能够通过对于第二气口107和第三气口108的进行量依次进行调节，能够对第二环形活塞102的移动幅度沿筒状导电体131的高度方向进行正向和反向的精细调节。进而通过第二环形活塞102带动筒状导电体131以及夹持组件10在目标位置附近进行精细调节，直至准确地移动至目标位置。
79.从而不仅能够对原材料17进行可靠夹紧，而且能够避免交替过程中产生温控盲区，而且能够使筒状导电体131始终与结晶器16精确对准，进而有效保证结晶出的金属锭的质量。
80.本实施例的可选方案中，筒状绝缘体130包括基础部1300以及连接于基础部1300的底端的内套1301和外套1302。外套1302以预定间隔套设于内套1301的外部，基础部1300设置有进水口和出水口，第三冷却管道14形成于内套1301和外套1302之间的预定间隔内，第三冷却管道14连通进水口和出水口，从而通过第三冷却管道14能够确保电极杆13的非熔融区域保持在低温状态，避免电极杆13发生由上至下的反向熔融，提高结晶安全性。
81.本实施例的可选方案中，第三冷却管道14包括进水总管道140、出水总管道141、多个进水分管道142、多个出水分管道143和多个流通管道144。
82.进水总管道140、进水分管道142、出水分管道143和出水总管道141均设置于筒状绝缘体130内，多个进水分管道142分别于进水总管道140相连通，多个出水分管道143分别于出水分管道143相连通，进水分管道142通过流通管道144与出水分管道143一一对应地连通，其中，进水总管道140与进水口相连通，出水总管道141与出水口相连通，从而能够形成多路水冷通道，进而提高冷却水对于电极杆13冷却的均匀性和效率。
83.可选地，所有出水分管道143和进水分管道142在基础部1300内均匀排布，从而提高第三冷却管道14的供水均匀性和冷却均匀性。
84.本实施例的可选方案中，结晶器16包括结晶器本体160、进水套161、出水套163、隔
水套和电磁搅拌线圈，电磁搅拌线圈设置于结晶器本体的底部，结晶器本体的内部形成结晶空间，金属液在磁场中旋转移动，实现脱气、除氧和清除杂质的过程，从而获得纯净的金属坯锭。
85.进水套161和出水套163均设置于结晶器本体的外侧，出水套163套设于进水套161的外部，隔水环162设置于进水套161和出水套163之间，隔水环162与进水套161之间形成进水空间，隔水环162与出水套163之间形成出水空间，进水空间用于通入冷却水，出水空间用于排出冷却水。
86.隔水环162的顶部设置有溢流孔，进水空间通过溢流孔与出水空间相连通，进水空间、溢流孔与出水空间形成第二冷却管道，从而当进水空间内充满冷却水，进水空间内的冷却水将向出水空间溢流，并经由出水空间排出。进而一方面能够通过充满进水空间的大量冷却水对结晶器本体进行冷却，确保具有足够的换热面积，提高金属液凝固成金属坯锭的效率，另一方面通过出水空间和溢流孔，能够在进水空间通入新的冷却水后，能够将高温的冷却水从进水空间及时排出，提高进水空间内的冷却水的更新效率。
87.可选地，结晶器16设置有与进水空间相连通的进水阀164，以对是否向进水空间通入冷却水进行控制。
88.本实施例的可选方案中，升降驱动机构11包括旋转驱动件110和滚珠丝杠组件。
89.滚珠丝杠组件包括轴线竖直设置的滚珠111和丝杠112，滚珠111与架体固定连接，滚珠111与丝杠112螺接。丝杠112的底端与电极杆13连接，旋转驱动件110与丝杠112的顶部驱动连接，以驱动丝杠112带动电极杆13升降。滚珠111丝杠112能够将旋转驱动件110的旋转运动转化为直线运动，从而可以稳定且精确地驱动电极杆13沿架体的高度方向升降，进而有利于准确且稳定地控制电极杆13的递进速度以及与结晶器16之间的对准精度。
90.可选地，旋转驱动件110为电机或者电动马达等。
91.本实施例的可选方案中，升降驱动机构11还包括校正驱动件12。
92.校正驱动件12与电极杆13的顶部连接，以阻止电极杆13相对丝杠112反向转动，当丝杠112与电极杆13螺接，可以有效阻止丝杠112与电极杆13之间的螺接发生松动。
93.可选地，校正驱动件12包括第一导向轮120和第二导向轮121，电极杆13的顶部设置有横向支杆123，横向支杆123的端部设置有立柱122，立柱122夹设于第一导向轮120与第二导向轮121之间，从而丝杠112发生松动趋势后会传递至横梁立柱122，进而能够横梁自主传递给第一导向轮120和第二导向轮121，以使第一导向轮120和第二导向轮121的滚动将令丝杠112发生松动的能量吸收，且由于第一导向轮120和第二导向轮121将立柱122限位，从而也能够起到将电极杆13的位置进行径向限位的作用。
94.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本
实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。