专利名称：一种熔炼炉的制作方法
技术领域：
本实用新型属冶金设备领域，特别是涉及可在真空和加压条件下对特种合金进行冶炼的 熔炼炉。
背景技术：
目前对特种合金进行真空冶炼的冶金炉，常采用真空感应炉，该炉包括真空系统、炉体、 加料装置、测温装置、浇铸系统等。但对冶炼某些含易挥发元素和气体元素的钢种，如高氮 钢，无法满足冶炼工艺要求。 发明内容
本实用新型针对现有技术无法冶炼某些含易挥发元素和气体元素钢种的弊病，提供一种 熔炼炉。该炉旨在通过提高冶金反应体系压力改变冶金反应热力学条件，并通过压力的变化 速度，改变冶金反应的动力学条件，获得常压下无法制备的特殊材料。该炉能够提高易挥发 性元素(Ca、 Mg、 Na、 K...)和气体的溶解度(N、 H)，并改变冶金反应方向和趋势，同时 对合金的凝固行为发生重要影响。可用该炉进行加压冶金的冶金学基础研究，如溶解、反应、 凝固等规律，尤其是在加压条件下可制备高氮钢、泡沫金属等特殊新材料。
本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案是包括上炉体、上炉体、炉盖升降装 置、真空系统、加料装置、测温装置、浇铸观察孔、冶炼观察孔、感应线圈、电极转轴、水 冷铜排和中频电源。其特征是真空系统气路中设有抽真空和充气加压工作状态转换用的气 动换向阀门；浇铸观察孔和冶炼观察孔上的透视窗上设有气体除尘装置；下炉体上设有防暴 用安全阀；上炉体和下炉体之间设有用以连接紧锁的至少两只弧形卡环，弧形卡环间设有调 节弧形卡环锁紧力的拉杆；电极转轴与炉体轴座之间设有转轴第一密封装置和转轴第二密封 装置；气动换向阀门一侧设有与供气系统相连的接口；炉内的感应线圈之导线是水冷圆管型 导线。真空系统包含有旋片泵、罗茨泵、气动换向阀门和炉壳内腔依次管连接。供气系统至 少包含有气瓶、针阀组成的两组气源并联供气系统，其气源输出总管上接有第一充气阀、第 二充气阀、第三充气阀，第三充气阀出口与气动换向阀门上的接口管连接，为熔炼炉供气， 第二充气阀出口与冶炼观察孔供气接口管连接，吹扫其透视窗灰尘，第一充气阀出口与浇铸 观察孔供气接口管连接，吹扫其透视窗灰尘，在气动换向阀门接口前供气系统管路上设有压 力传感器、放气阀、超压放气阀、消音器依次管连接组成超压消声放气系统，压力传感器与 超压放气阀信号连接。浇铸观察孔、冶炼观察孔均设有摄像头，监控浇铸或冶炼过程。感应 线圈、电极转轴、水冷铜排、中频电源依次电连接。熔炼炉的工作压力范围3Pa 6MPa。
其中气动换向阀门为气动挡板式结构，炉体采用双层水冷式结构，内层为不锈钢制造， 按压力容器要求制备，安全最高工作压力为6MPa，外层为碳钢制造。炉口密封为自紧压縮密 封式，并通过上炉盖上的液压措齿锁紧机构，使炉口密封能在真空及正压下工作；炉体上设 有加料装置，有四个加料仓，可在真空及正压下，通过外面电机及减速机传动分次加入不同 合金料，炉体上设有的测温装置按压力容器设计对其设计，内部采用齿轮齿条传动机构，并 于电机传动相连带动热电偶上升下降，由编码器反馈显示热电偶行程位置，实现测温。热电 偶采用双铂铑热电偶丝，热偶丝外面采用金属陶瓷保护管，同时配有数字显示的二次仪表。
炉内设有感应线圈采用圆紫铜管制造，感应器能够在真空及炉内充正压状态下工作。浇 铸装置采用液压倾转方式，可以实现浇铸速度连续可调。
供气系统设置气体汇流排，可连接六支气瓶。汇流排上设置一块压力显示表，配置针 阀和充气阀与炉内连通，满足加压熔炼气氛要求。
安全保护系统设置三种保护方式设置电动放气阀，可以用于压力传感器设置安全压 力，控制放气超压自动放气；设置安全仿暴系统，其中设有安全阀，超过安全压力自动放气， 以及设置防爆片可在压力突然升高时放气。
本实用新型相比现有技术具有的有益效果是，能够实现真空和加压条件下对特种合金的 冶炼，特别是通过提高冶金反应体系的压力，改变冶金反应体系的热力学条件，并通过压力 的变化速度来改变冶金反应体系的动力学条件，以获得在常压下无法制备的特殊材料。该炉 能够提高易挥发性元素和气体在合金中的溶解度，并改变反应的方向和趋势，同时对合金的 凝固行为发生重要影响。可利用该炉进行加压冶金的理论基础研究，如溶解、反应、凝固等 规律，尤其是在加压条件下可制备高氮钢、泡沫金属等特殊新材料。该设备适合于真空和加 压条件特种合金的冶炼，尤其适于冶炼高氮钢、含易挥发元素的特种钢，适合于大型钢铁企 业及技术中心、高校和科研院所开发新品种及特种合金冶炼的冶金学理论基础研究。
图1是本实用新型熔炼炉的主视图。
图2是图1中电解转轴密封结构示意图。
图3是本实用新型熔炼炉的左视图。
图4是本实用新型熔炼炉的俯视图。
图5是本实用新型熔炼炉的真空和供气系统图。
图中l中频电源、2水冷铜排、3电极转轴、4感应线圈、5旋片泵、6罗茨泵、7接口、 8气动换向阀门、9上炉体、IO加料装置、ll测温装置、12浇铸观察孔供气接口、 13摄像头、
14浇铸观察孔、15弧形卡环、16安全仿暴阀、17下炉体、18浇铸模、19漏钢接盘、20炉 盖升降机构、21拉杆、22冶炼观察孔、23冶炼观察孔供气接口、 24气瓶、25针阀、26第一 充气阀、27第二充气阀、28第三充气阀、29压力传感器、30放气阀、31超压放气阀、32消 音器、33第一抽气阀、34破真空放气阀、35第二抽气阀、36转轴第一密封装置、37转轴第 二密封装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施方式做以下说明，由图l、图2、图3、图4、图5可知， 该炉包括上炉体9、下炉体17、炉盖升降装置20、真空系统、加料装置10、测温装置11、 浇铸观察孔14、冶炼观察孔22、感应线圈4、电极转轴3、水冷铜排2和中频电源1。真空 系统气路中设有抽真空和充气加压工作状态转换用的气动换向阀门8;浇铸观察孔14和冶炼 观察孔22上的透视窗上设有气体除尘装置；下炉体17上设有安全防暴阀16;上炉体9和下 炉体17之间设有用以连接紧锁的至少两只弧形卡环15，弧形卡环15间设有调节弧形卡环锁 紧力的拉杆21;电极转轴3与炉体轴座之间设有转轴第一密封装置36和转轴第二密封装置 37;气动换向阀门8—侧设有与供气系统相连的接口 7;炉内的感应线圈4之导线是水冷圆 管型导线。真空系统包含有旋片泵5、罗茨泵6、气动换向阀门8和炉壳内腔依次管连接。供 气系统至少包含有气瓶24、针阀25组成的两组气源并联供气系统，其气源输出总管上接有 第一充气阀26、第二充气阀27、第三充气阀28，第三充气阀28出口与气动换向阀门8上的 接口7管连接，为熔炼炉供气，第二充气阀27出口与冶炼观察孔供气接口23管连接，吹扫 其透视窗灰尘，第一充气阀26出口与浇铸观察孔供气接口 12管连接，吹扫其透视窗灰尘， 在气动换向阀门8接口前供气系统管路上设有压力传感器29、放气阀30、超压放气阔31、 消音器32依次管连接组成超压消声放气系统，压力传感器29与超压放气阀31信号连接。浇 铸观察孔14、冶炼观察孔22均设有摄像头13，监控浇铸或冶炼过程。感应线圈4、电极转 轴3、水冷铜排2、中频电源1依次电连接。其中气动换向阀门8为气动挡板式结构，炉体采用双层水冷式结构，内层为不锈钢制造， 按压力容器要求制备，安全最高工作压力为6MPa，外层为碳钢制造。炉口密封为自紧压缩密 封式，并通过上炉盖上的液压措齿锁紧机构，使炉口密封能在真空及正压下工作；炉体上设 有加料装置10，有四个加料仓，可在真空及正压下，通过外面电机及减速机传动分次加入不 同合金料，炉体上设有的测温装置11按压力容器设计对其设计，内部采用齿轮齿条传动机构， 并于电机传动相连带动热电偶上升下降，由编码器反馈显示热电偶行程位置，实现测温。热 电偶采用双铂铑热电偶丝，热偶丝外面采用金属陶瓷保护管，同时配有数字显示的二次仪表。
炉内设有感应线圈4采用圆紫铜管制造，感应器能够在真空及炉内充正压状态下工作。 浇铸装置采用液压倾转方式，可以实现浇铸速度连续可调。
供气系统设置气体汇流排，可连接六支气瓶24。汇流排上设置一块压力显示表，配置
针阀25和充气阔与炉内连通，满足加压熔炼气氛要求。
安全保护系统设置三种保护方式设置超压放气阀，可以用于压力传感器设置安全压 力，控制放气超压自动放气；设置安全仿暴系统，其中设有安全阀，超过安全压力自动放气， 以及设置防爆片可在压力突然升高时放气。
权利要求1.一种熔炼炉，包括上炉体、上炉体、炉盖升降装置、真空系统、加料装置、测温装置、浇铸观察孔、冶炼观察孔、感应线圈、电极转轴、水冷铜排和中频电源，其特征是真空系统气路中设有抽真空和充气加压工作状态转换用的气动换向阀门；浇铸观察孔和冶炼观察孔上的透视窗上设有气体除尘装置；下炉体上设有防暴用安全阀；上炉体和下炉体之间设有用以连接紧锁的至少两只弧形卡环，弧形卡环间设有调节弧形卡环锁紧力的拉杆；电极转轴与炉体轴座之间设有转轴第一密封装置和转轴第二密封装置；气动换向阀门一侧设有与供气系统相连的接口；炉内的感应线圈之导线是水冷圆管型导线。
2. 根据权利要求l所述的熔炼炉，其特征在于真空系统包含有旋片泵、罗茨泵、气动 换向阀门和炉壳内腔依次管连接。
3. 根据权利要求1和2所述的熔炼炉，其特征在于供气系统至少包含有气瓶、针阀组 成的两组气源并联供气系统，其气源输出总管上接有第一充气阀、第二充气阀、第三充气阔， 第三充气阀出口与气动换向阀门上的接口管连接，为熔炼炉供气，第二充气阀出口与冶炼观 察孔供气接口管连接，吹扫其透视窗灰尘，第一充气阀出口与浇铸观察孔供气接口管连接， 吹扫其透视窗灰尘，在气动换向阀门接口前供气系统管路上设有压力传感器、放气阀、超压 放气阀、消音器依次管连接组成超压消声放气系统，压力传感器与超压放气阀信号连接。
4. 根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于所说的浇铸观察孔、冶炼观察孔均设有摄 像头，监控浇铸或冶炼过程。
5. 根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于所说的感应线圈、电极转轴、水冷铜排、 中频电源依次电连接。
6. 根据权利要求l所述的熔炼炉，其特征是熔炼炉的工作压力范围3Pa 6MPa。
专利摘要一种熔炼炉，属冶金设备领域，包括上炉体、上炉体、炉盖升降装置、真空系统、加料装置、测温装置、浇铸观察孔、冶炼观察孔、感应线圈、电极转轴、水冷铜排和中频电源。真空系统气路中设有抽真空和充气加压工作状态转换用的气动换向阀门；浇铸观察孔和冶炼观察孔上的透视窗上设有气体除尘装置；下炉体上设有防暴安全阀；上炉体和下炉体间设有用以紧锁的两只弧形卡环，卡环间设有调节弧形卡环锁紧力的拉杆；电极转轴与炉体轴座之间设有转轴第一密封装置和转轴第二密封装置；气动换向阀门一侧设有与供气系统相连的接口；炉内感应线圈是水冷圆管型导线。该炉优点是可在真空加压条件下熔炼特种合金，尤其适用于冶炼高氮钢、含易挥发元素的钢种。
文档编号F27B14/04GK201176454SQ20082001194
公开日2009年1月7日 申请日期2008年4月3日 优先权日2008年4月3日
发明者姜周华, 阳 曹, 李花兵 申请人:东北大学