專利名稱：一種用廢舊鉬制取熔鑄型鉬產(chǎn)品的真空熔煉爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空熔煉電爐，具體說(shuō)是一種用廢舊鉬制取熔鑄型鉬產(chǎn)品的真空熔煉爐。它可以用廢舊鉬料制取熔鑄型鉬產(chǎn)品。屬于現(xiàn)代真空冶金設(shè)備領(lǐng)域，亦屬于廢舊鉬資源再生循環(huán)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬鉬是稀有難熔貴重金屬，是世界各工業(yè)大國(guó)戰(zhàn)略物資之一。國(guó)際鉬協(xié)會(huì)2002年統(tǒng)計(jì)中國(guó)的廢舊鉬已達(dá)4500噸/年，因此關(guān)注該資源的再生具有重要意義。由于金屬鉬理化特性高熔點(diǎn)、難熔性，高溫不具抗氧化性。因而，至今沒(méi)能找到經(jīng)濟(jì)實(shí)用再生方法。
人們?cè)?jīng)采用過(guò)物理與化學(xué)相結(jié)合的方法，回收廢舊鉬。即將廢舊鉬經(jīng)物理化學(xué)法最終制成鉬粉，再重返粉末冶金制造業(yè)制成鉬產(chǎn)品。但是該種方法獲得的鉬粉，要比從鉬礦中直接獲得鉬粉，價(jià)格昂貴得驚人被徹底淘汰。
在現(xiàn)有技術(shù)中唯有真空熔煉法，較適應(yīng)回收廢舊鉬。然而，由于技術(shù)的限制，至今沒(méi)有實(shí)現(xiàn)通過(guò)真空熔煉的方法達(dá)到廢舊鉬的回收。存在主要原因是已有真空爐種，所采用的熔煉坩堝均為水冷紫銅坩堝，加之金屬鉬在高溫下具有卓越的導(dǎo)熱性，兩者構(gòu)成極大導(dǎo)熱能力，導(dǎo)致投入坩堝熔煉的電能量急劇流逝。文獻(xiàn)記載比鉬導(dǎo)熱很差的鈦合金，熔煉流逝熱量達(dá)80％以上。故對(duì)回收廢舊鉬而言，現(xiàn)有的真空熔煉爐更不具所需要的熱平衡條件。所以現(xiàn)有真空熔煉爐中的坩堝，均無(wú)法達(dá)到對(duì)廢舊鉬回收熔煉澆鑄能力。因此，無(wú)法實(shí)現(xiàn)廢舊鉬資源再生循環(huán)。更無(wú)法以回收廢舊鉬而形成熔鑄鉬制品產(chǎn)業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種用廢舊鉬制取熔鑄型鉬產(chǎn)品的真空熔煉爐，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺點(diǎn)，能夠廣泛應(yīng)用于對(duì)廢舊鉬料重熔回收制取熔鑄型鉬產(chǎn)品。同樣適用于重熔回收其它高溫活性金屬，且回收成本低廉實(shí)用。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括真空室和安裝在真空室內(nèi)的坩堝熔煉裝置，坩堝的下方設(shè)有澆鑄型模裝置，其特征在于坩堝熔煉裝置中的坩堝材質(zhì)為石墨，坩堝的外壁和底部采用絕熱保溫導(dǎo)電材料緊密包裹，再將其裝入另設(shè)有水冷夾套的殼體內(nèi)，坩堝底部設(shè)有澆注口，在澆注口上設(shè)有底鑄閘門。
絕熱保溫材料包括各種耐高溫功能的保溫絕熱導(dǎo)電材料，其中最好為石墨纖維氈。
本發(fā)明的真空熔煉爐，其核心是坩堝熔煉裝置。它由石墨制成坩堝并與具有絕熱保溫導(dǎo)電能力的材料及水冷套殼體組成一體。為熔煉廢舊鉬提供所需熱平衡條件。確保熔煉的鉬熔融液即能自身形成凝殼，又能在該殼內(nèi)形成最大鉬熔融液的熔池，以利獲得真空澆鑄鉬制品。本發(fā)明的真空熔煉爐澆鑄的鉬產(chǎn)品，已改變?cè)瓉?lái)的粉末性基體，它已成為熔融再結(jié)晶性的基體。它的內(nèi)在金屬組織與原粉末冶金法制取的鉬產(chǎn)品相比，其質(zhì)量密度增高，其原含有氮、氫、氧雜質(zhì)，原含低熔點(diǎn)合金雜質(zhì)等均得到去除。因而，獲得的熔鑄型鉬產(chǎn)品的理化性能得到全面提升。因此，本發(fā)明解決了廢舊鉬資源再生難題。又達(dá)到對(duì)廢舊鉬低成本回收高價(jià)值利用目的。


圖1是以真空非自耗電極電弧凝殼爐為例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中所示的坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1中所示的強(qiáng)冷氮?dú)鍤庋h(huán)系統(tǒng)示意圖。
圖4是圖1中所示的充氮?dú)灞Ｗo(hù)系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明如圖1所示，3是真空室，真空室內(nèi)設(shè)有坩堝6。坩堝的下方設(shè)有澆注型模裝置7。澆注型模連同坩堝均固聯(lián)在一個(gè)門車(無(wú)圖)上。熔煉時(shí)推進(jìn)真空室內(nèi)，熔煉結(jié)束、待熔鑄鉬件冷卻后，再拉出真空室。在坩堝的上方設(shè)有中空非自耗電極5，中空非自耗電極5通過(guò)夾具與中空電極桿4固定連接。中空非自耗電極在熔煉過(guò)程中作為陰極。而坩堝6及坩堝內(nèi)的物料在熔煉過(guò)程中作為陽(yáng)極。中空電極桿的上端在真空室外與電極桿傳動(dòng)裝置2連接并安裝有加料倉(cāng)1。真空室外安裝有強(qiáng)冷循環(huán)系統(tǒng)9和充氮?dú)灞Ｗo(hù)系統(tǒng)10，圖中8是抽真空系統(tǒng)。
安裝在真空室內(nèi)的坩堝6的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖中13是用石墨制作的坩堝體，其形狀或?yàn)閳@柱形筒體，坩堝筒體與同材質(zhì)的坩堝底盤26相組合。其底盤設(shè)有澆鑄用底孔道(≥φ50)。坩堝外層、底部(也可含上部)均有多層絕熱石墨纖維氈12(緊密包裹著，并將其裝入水冷夾套的殼體14之內(nèi)，在水冷夾套內(nèi)設(shè)有與熔煉電流配匹的穩(wěn)弧繞組線圈11，借以穩(wěn)定熔煉又達(dá)到對(duì)熔融金屬液的攪拌作用。
由圖2所示，在坩堝底部設(shè)有底鑄閘門，閘門包括材質(zhì)為石墨的錐形堵塞15，緊密堵塞在坩堝底盤的澆注口上。堵塞的底面由以石墨或以鎢材質(zhì)制作的半球立桿16頂著，立桿連接有一個(gè)橫向拉桿17。當(dāng)熔煉結(jié)束時(shí)，立桿16在橫向拉桿17水平快速拉動(dòng)下，離開(kāi)原支撐點(diǎn)，錐形堵塞在熔融鉬液靜壓下，即刻從坩堝澆注孔處脫落，液流直下傾注在下方的鑄型7中完成澆鑄。
圖3為強(qiáng)冷氮?dú)鍤庋h(huán)系統(tǒng)。它的主體是由水冷列管式熱交換器19構(gòu)成，其下部通道由特制風(fēng)機(jī)20密封聯(lián)接，經(jīng)真空閥門21與真空室3下口聯(lián)接。其上通道經(jīng)真空閥門18與真空室3上口聯(lián)接。在特制風(fēng)機(jī)20作用下，使真空室3內(nèi)氣流進(jìn)行體外冷卻循環(huán)。
圖4、為充氮?dú)灞Ｗo(hù)系統(tǒng)。它由儲(chǔ)氣罐23與兩組高純氬氣瓶組24及兩組高純氮?dú)馄拷M25組成。氬氣瓶組和氮?dú)馄拷M的出氣口分別串聯(lián)后，連接儲(chǔ)氣罐23，由真空閥22通入真空室3內(nèi)。按需要它可靈活組合配氣。熔煉時(shí)需要?dú)鍤獗Ｗo(hù)，便可向真空室提供氬氣。當(dāng)熔煉結(jié)束后，可依先氬后氮濃度各異的工藝要求，向真空室3內(nèi)提供保護(hù)性氣體進(jìn)行熱交換。其氣量均由人工控制在設(shè)定值內(nèi)，即保證熔煉需要，又能保證強(qiáng)冷循環(huán)壓力，為熔煉工藝提供充足氣量。
本發(fā)明的真空熔煉爐中的坩堝裝置及其氮?dú)逖h(huán)裝置，可以與其它真空熔煉爐種相配置，類如現(xiàn)有真空自耗電弧凝殼爐、真空等離子爐、真空等離子弧爐等，均能實(shí)現(xiàn)對(duì)廢舊鉬的熔煉回收。同時(shí)還可用于其他熔點(diǎn)低于金屬鎢的高溫金屬及其合金，以及如鉭、鈮、鈦、鋯等高溫活性金屬類的熔煉回收，制取相應(yīng)的熔鑄型產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種用廢舊鉬制取熔鑄型鉬產(chǎn)品的真空熔煉爐，它包括真空室和安裝在真空室內(nèi)的坩堝熔煉裝置，坩堝的下方設(shè)有澆鑄型模裝置，其特征在于坩堝熔煉裝置中的坩堝材質(zhì)為石墨，坩堝的外壁和底部采用絕熱保溫導(dǎo)電材料緊密包裹，再將其裝入另設(shè)有水冷夾套的殼體內(nèi)，坩堝底部設(shè)有澆注口，在澆注口上設(shè)有底鑄閘門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的真空熔煉爐，其特征在于絕熱保溫導(dǎo)電層材料為多層石墨纖維氈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的真空熔煉爐，其特征在于底鑄閘門有一個(gè)裝在澆注口處的錐型堵塞，一個(gè)可水平位移的立桿頂在錐型堵塞的下面，立桿與一個(gè)水平拉桿相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的真空熔煉爐，其特征在于在真空室外安裝有充氮?dú)逑到y(tǒng)，它包括氮?dú)馄拷M和氬氣瓶組，氮?dú)馄拷M和氬氣瓶組的出氣口分別與儲(chǔ)氣罐相連通可控，儲(chǔ)氣罐的出氣口連通真空室。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的真空熔煉爐，其特征在于真空室外安裝有強(qiáng)冷氣循環(huán)系統(tǒng)，它包括列管式熱交換器，熱交換器的兩端分別連通真空室，并在其中的一端安裝有風(fēng)機(jī)。
全文摘要
一種用廢舊鉬可制取熔鑄型鉬產(chǎn)品的真空熔煉爐，包括真空室和安裝在真空室內(nèi)的坩堝，坩堝的下方設(shè)有澆鑄模型，采用石墨制作的坩堝底部設(shè)有澆注口，在澆注口上設(shè)有底鑄閘門，坩堝的外壁和底部被一種絕熱保溫導(dǎo)電材料層包裹著，外層有水冷夾套，內(nèi)裝穩(wěn)弧線圈。它確保高溫下熔煉廢舊鉬所需的熱平衡條件。其熔鑄型鉬產(chǎn)品，其內(nèi)在金屬組織與原粉末冶金法制取的鉬產(chǎn)品相比，質(zhì)量密度增高，其原含有氮、氫、氧雜質(zhì)，原含低熔點(diǎn)合金雜質(zhì)等均得到去除。因而，獲得的熔鑄型鉬產(chǎn)品理化性能得到全面提升。所以，本發(fā)明解決了廢舊鉬資源再生技術(shù)難題。并為再生回收創(chuàng)造了最經(jīng)濟(jì)的成本。
文檔編號(hào)C22B34/00GK101093141SQ20061004702
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者王毓民 申請(qǐng)人:王毓民