專利名稱:真空感應(yīng)快速熔鑄電爐的制作方法
真空感應(yīng)快速熔鑄電爐技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于一種熔鑄設(shè)備,特別涉及一種真空感應(yīng)快速熔鑄電爐。
技術(shù)背景
現(xiàn)有的真空感應(yīng)熔煉電爐是由雙層金屬爐殼、設(shè)在金屬爐殼內(nèi)的坩堝、感應(yīng)器和 模具、設(shè)在金屬爐殼一側(cè)的抽真空系統(tǒng)、設(shè)在金屬爐殼另一側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)電極以及與轉(zhuǎn)動(dòng)電極 連接的中頻電源構(gòu)成。這種熔煉電爐存在的問題是1、模具需事先加熱到適宜澆鑄的溫度 再放入金屬爐殼內(nèi),由于該熔煉電爐是先在坩堝內(nèi)熔煉成鋼液再澆鑄到模具內(nèi),在熔煉過 程中模具會(huì)有較大的熱損耗,因此待原料熔煉成鋼液后模具的溫度會(huì)有較大的下降,導(dǎo)致 澆鑄形狀較復(fù)雜的產(chǎn)品時(shí)成品率低,產(chǎn)品合格率只能達(dá)到45%,生產(chǎn)成本高;2、由于是先熔 煉、后澆鑄,每熔煉澆鑄一爐鋼一般需要90分鐘,生產(chǎn)效率低;而且由于澆鑄時(shí)是通過人工 控制坩堝翻轉(zhuǎn),澆鑄量難以準(zhǔn)確控制,因此澆鑄的產(chǎn)品密度差,產(chǎn)品質(zhì)量低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可實(shí)現(xiàn)邊熔化、邊澆鑄,能夠大大提高生產(chǎn) 效率和成品率,生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品質(zhì)量好的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐。
本發(fā)明采取的技術(shù)解決方案是它有一個(gè)機(jī)架,在機(jī)架上設(shè)有抽真空系統(tǒng)、水冷系 統(tǒng)和中頻電源,其特殊之處是在機(jī)架上安裝有熔鑄爐,所述的熔鑄爐是由上下布置的視察 鏡座和底座、連接視察鏡座和底座的絕緣爐筒以及呈螺旋狀預(yù)設(shè)在絕緣爐筒內(nèi)的感應(yīng)器銅 管構(gòu)成,所述的視察鏡座與抽真空系統(tǒng)的真空管道密封連接且真空管道與熔鑄爐內(nèi)腔通過 設(shè)在視察鏡座上的抽真空孔連通,在視察鏡座的上端口處密封固設(shè)有視察鏡,所述的感應(yīng) 器銅管的兩端分別為進(jìn)、出水口且分別由絕緣爐筒的上、下部引出,進(jìn)、出水口分別與水冷 系統(tǒng)通過管路連通,感應(yīng)器銅管對(duì)應(yīng)熔鑄爐中部的一段與中頻電源電聯(lián)接,在機(jī)架上位于 熔鑄爐的下方設(shè)有往復(fù)升降機(jī)構(gòu),在往復(fù)升降機(jī)構(gòu)的上端設(shè)有升起后可將熔鑄爐底口封死 的托盤。
上述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,在視察鏡座上方設(shè)有斜置的視察反射鏡,以便于 在下面觀察熔鑄爐內(nèi)的熔鑄情況。
上述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,所述的視察鏡座的下部和底座上部分別被包裹在 絕緣爐筒內(nèi)。
上述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,在視察鏡座下部和底座上部分別設(shè)有矩形螺旋 槽,所述的感應(yīng)器銅管的上、下部分別纏繞在視察鏡座下部和底座上部的螺旋槽上,以提高 熔鑄爐的強(qiáng)度。
上述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,所述的往復(fù)升降機(jī)構(gòu)是由固定在機(jī)架上的導(dǎo)向架 和氣缸座,垂直安裝在導(dǎo)向架兩側(cè)且相互平行的兩根導(dǎo)柱,垂直安裝在氣缸座上的阻尼式 氣缸,以及固定在阻尼式氣缸的缸桿上端且兩端分別套裝在導(dǎo)柱上的支撐盤構(gòu)成,所述的 托盤通過圓周均布的連接螺栓和壓力彈簧與支撐盤彈性連接,以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制托盤的上升位置,確保托盤對(duì)熔鑄爐實(shí)現(xiàn)密封,同時(shí)也能避免因托盤與熔鑄爐發(fā)生撞擊而損壞熔鑄爐。
上述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,在機(jī)架上對(duì)于熔鑄爐處固定有絕緣板,所述熔鑄 爐的底座通過鋼帶和螺栓固定在絕緣板上,以避免感應(yīng)器銅管對(duì)機(jī)架產(chǎn)生電磁感應(yīng)發(fā)熱, 從而避免感應(yīng)器產(chǎn)生功率損耗。
上述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,在所述的底座下端面鑲有下密封圈,以確保托盤 升起后對(duì)熔鑄爐的密封效果。
上述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,在所述的底座下部設(shè)有環(huán)形冷卻水道,環(huán)形冷卻 水道與水冷系統(tǒng)連通,以對(duì)下密封圈進(jìn)行冷卻。
上述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,所述的對(duì)應(yīng)熔鑄爐中部的一段感應(yīng)器銅管上焊接 有兩個(gè)極板,兩個(gè)極板由絕緣爐筒一側(cè)弓I出且分別通過母線排與中頻電源電聯(lián)接。
上述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,所述的抽真空系統(tǒng)是由通過真空管道依次連接的 旋片式真空泵、羅茨真空泵、真空過濾器、予真空儲(chǔ)藏罐和連接視察鏡座的矩形法蘭,設(shè)在 旋片式真空泵與羅茨真空泵之間的真空壓差閥,依次設(shè)在予真空儲(chǔ)藏罐與矩形法蘭之間的 高真空閥、真空充氣閥和真空放氣閥構(gòu)成,以使熔鑄爐在連續(xù)工作時(shí)能夠快速達(dá)到所需的 真空度,從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。
上述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,在高真空閥與矩形法蘭之間的真空管道上還設(shè)有 真空計(jì)傳感器并接有壓力表管道,真空計(jì)傳感器通過導(dǎo)線連接有電阻真空計(jì),壓力表管道 另一端接有真空壓力表,以便于準(zhǔn)確測(cè)量熔鑄爐內(nèi)的真空度,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。
上述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,在真空壓差閥與羅茨真空泵之間以及羅茨真空泵 與真空過濾器之間分別設(shè)有真空波紋管,以避免相互間的震動(dòng)干擾。
本發(fā)明的有益效果是由于熔鑄爐是由底座和視察鏡座、連接底座和視察鏡座的 絕緣爐筒以及呈螺旋狀預(yù)設(shè)在絕緣爐筒內(nèi)的感應(yīng)器銅管構(gòu)成,感應(yīng)器銅管對(duì)應(yīng)熔鑄爐中部 的一段與中頻電源電聯(lián)接,通過將待熔鑄棒料垂直插在模具上并通過往復(fù)升降機(jī)構(gòu)送入熔 鑄爐內(nèi),感應(yīng)器銅管通電后便可使待熔鑄棒料產(chǎn)生集膚效應(yīng),棒料外緣熔化后會(huì)沿著棒料 自身流入模具,因此該電爐可實(shí)現(xiàn)邊熔化、邊澆鑄,使預(yù)先加熱后的模具無需長(zhǎng)時(shí)間等待棒 料熔化,模具熱損耗很小,熔鑄后的產(chǎn)品成品率高,產(chǎn)品合格率可達(dá)85%以上,特別適合熔 鑄形狀復(fù)雜的產(chǎn)品;由于實(shí)現(xiàn)了邊熔邊鑄,只需2 3分鐘即可完成一次熔鑄,大大縮短了 熔鑄時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率;由于棒料是在集膚效應(yīng)的作用下熔化,通過控制中頻電源輸出 中頻功率的大小便可控制棒料的熔化速度,使棒料連續(xù)均勻地流入模具內(nèi)腔,因此熔鑄的 產(chǎn)品密度高,產(chǎn)品質(zhì)量好。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2是圖1的左視圖;圖3是圖1的俯視圖;圖4是本發(fā)明熔鑄爐的結(jié)構(gòu)示意圖;圖5是本發(fā)明往復(fù)升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中機(jī)架1,旋片式真空泵2,真空壓差閥3,羅茨真空泵4,真空波紋管5,予真空 儲(chǔ)藏罐6,托盤7,定位止口 701,視察鏡8,視察反射鏡9,熔鑄爐10,絕緣板11,鋼帶12,電阻真空計(jì)13,真空壓力表14,往復(fù)升降機(jī)構(gòu)15,儀表盤16,真空過濾器17,高真空閥18,真 空管道19,真空計(jì)傳感器20,反射鏡支架21,矩形法蘭22,母線排23,支撐盤24,導(dǎo)柱25,導(dǎo) 向架沈,阻尼式氣缸27,氣缸座觀,空壓機(jī)四,水冷系統(tǒng)30,中頻電源31,真空充氣閥32,真 空放氣閥33,壓力表管道34,視察鏡座35,抽真空孔3501,絕緣爐筒36,感應(yīng)器銅管37,進(jìn) 水口 3701,出水口 3702,下密封圈38,底座39,冷卻水道3901,螺旋槽40,極板41,上密封圈 42,連接螺栓43,壓力彈簧44。
具體實(shí)施方式
如圖所示,該真空感應(yīng)快速熔鑄電爐有一個(gè)機(jī)架1,在機(jī)架1上設(shè)有抽真空系統(tǒng)、 水冷系統(tǒng)30、中頻電源31和熔鑄爐10,在機(jī)架1后面設(shè)有空壓機(jī)四。所述的抽真空系統(tǒng)包 括通過真空管道19依次連接的旋片式真空泵2、羅茨真空泵4、真空過濾器17、予真空儲(chǔ)藏 罐6和與熔鑄爐10連接的矩形法蘭22,在旋片式真空泵2與羅茨真空泵4之間設(shè)有真空壓 差閥3,在真空壓差閥3與羅茨真空泵4之間以及羅茨真空泵4與真空過濾器17之間分別 設(shè)有真空波紋管5,在位于予真空儲(chǔ)藏罐6與矩形法蘭22之間的真空管道19上依次設(shè)有高 真空閥18、真空充氣閥32和真空放氣閥33,在位于高真空閥18與矩形法蘭22之間的真空 管道19上還設(shè)有真空計(jì)傳感器20并接有壓力表管道34,真空計(jì)傳感器20通過導(dǎo)線連接有 電阻真空計(jì)13,壓力表管道34另一端接有真空壓力表14,所述的電阻真空計(jì)13和真空壓 力表14分別設(shè)在位于機(jī)架1前面的儀表盤16上,所述的高真空閥18、真空充氣閥32和真 空放氣閥33均為氣動(dòng)閥且分別由空壓機(jī)四控制。所述的真空過濾器17采用半固態(tài)油脂 過濾,可防止設(shè)備在熔鑄過程中所產(chǎn)生的金屬粉塵通過真空管道19進(jìn)入泵腔。
所述的熔鑄爐10設(shè)在機(jī)架1的前上部,具體由上下布置的方形視察鏡座35和圓 形底座39、連接視察鏡座35和底座39的耐高溫的絕緣爐筒36以及呈螺旋狀預(yù)設(shè)在絕緣爐 筒36內(nèi)的感應(yīng)器銅管37構(gòu)成。所述的絕緣爐筒36是由耐高溫樹脂和密封膠復(fù)合而成,視 察鏡座35的下部和底座39上部分別被包裹在絕緣爐筒36內(nèi),在視察鏡座35下部和底座 39上部分別設(shè)有矩形螺旋槽40,所述的感應(yīng)器銅管37的上、下部分別纏繞在視察鏡座35 下部和底座39上部的螺旋槽40上,在感應(yīng)器銅管37外壁包裹有一層高強(qiáng)度絕緣層。在視 察鏡座35上設(shè)有與熔鑄爐10內(nèi)腔相通的抽真空孔3501,視察鏡座35與抽真空系統(tǒng)的真空 管道19密封連接,真空管道19與熔鑄爐10內(nèi)腔通過抽真空孔3501連通。在視察鏡座35 的上端口處密封固設(shè)有視察鏡8,在視察鏡8與視察鏡座35之間設(shè)有上密封圈42。在視察 鏡座35上方設(shè)有斜置的視察反射鏡9,在矩形法蘭22上固定有一個(gè)反射鏡支架21,所述的 視察反射鏡9通過螺栓安裝在反射鏡支架21上,以便于在下面觀察熔鑄爐10內(nèi)的熔鑄情 況。在機(jī)架1上對(duì)應(yīng)熔鑄爐10處固定有絕緣板11,所述熔鑄爐10的底座39通過圍在底座 39下部的U形不銹鋼鋼帶12和螺栓固定在絕緣板11上。在所述的底座39下端面鑲裝有 下密封圈38,在底座39下部設(shè)有環(huán)形冷卻水道3901,冷卻水道3901與水冷系統(tǒng)30通過管 路連通,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)下密封圈38的冷卻。所述的感應(yīng)器銅管37的兩端分別為進(jìn)水口 3701、 出水口 3702且分別由絕緣爐筒36的上、下部引出,進(jìn)水口 3701、出水口 3702分別與水冷系 統(tǒng)30通過管路連通,感應(yīng)器銅管37對(duì)應(yīng)熔鑄爐10中部的一段焊接有兩個(gè)極板41,兩個(gè)極 板41由絕緣爐筒36 —側(cè)引出且分別通過母線排23與中頻電源31電聯(lián)接。
在機(jī)架1上位于熔鑄爐10的下方設(shè)有往復(fù)升降機(jī)構(gòu)15,所述的往復(fù)升降機(jī)構(gòu)15是由固定在機(jī)架1前側(cè)的導(dǎo)向架沈和氣缸座觀,垂直安裝在導(dǎo)向架沈兩側(cè)且相互平行的 兩根導(dǎo)柱25,垂直安裝在氣缸座觀上且對(duì)應(yīng)兩根導(dǎo)柱25之間的阻尼式氣缸27,以及固定 在阻尼式氣缸27的缸桿上端且兩端分別通過直線軸承套裝在導(dǎo)柱25上的支撐盤M構(gòu)成。 所述的阻尼式氣缸27與空壓機(jī)四連接,在往復(fù)升降機(jī)構(gòu)15的上端設(shè)有升起后可將熔鑄爐 10底口封死的托盤7,托盤7通過圓周均布的連接螺栓43與支撐盤M連接,在連接螺栓43 上位于支撐盤M和托盤7之間分別套有壓力彈簧44,在托盤7上表面設(shè)有用于定位熔鑄模 具的定位止口 701。所述的往復(fù)升降機(jī)構(gòu)15也可采用其它機(jī)械往復(fù)升降機(jī)構(gòu),如通過絲杠 絲母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的往復(fù)升降機(jī)構(gòu)或通過卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的往復(fù)升降機(jī)構(gòu)等。
工作時(shí),首先通過空壓機(jī)四控制阻尼式氣缸27縮回,降下托盤7,將待熔鑄棒料垂 直插在熔鑄模具上并將熔鑄模具和棒料放置在托盤7的定位止口內(nèi),控制往復(fù)升降機(jī)構(gòu)15 升起,將熔鑄模具和棒料送入熔鑄爐10內(nèi)并通過托盤7將熔鑄爐10底口封死;然后開啟旋 片式真空泵2,打開高真空閥18,開始對(duì)真空管道19和熔鑄爐10抽真空,當(dāng)真空壓力表14 顯示的系統(tǒng)真空度接近或等于760 時(shí),羅茨真空泵4自動(dòng)啟動(dòng)繼續(xù)抽真空,直到電阻真空 計(jì)13顯示系統(tǒng)真空度為6. 674()-1! 時(shí),關(guān)閉高真空閥18,通過高真空充氣閥32向熔鑄爐 10內(nèi)充入氬氣或其它惰性氣體,直至真空壓力表14顯示壓力為0. 4 0. 5MPa時(shí),關(guān)閉高真 空充氣閥32,啟動(dòng)中頻電源31,感應(yīng)器銅管37中部通電后產(chǎn)生磁場(chǎng),使待熔鑄棒料產(chǎn)生集 膚效應(yīng),棒料外緣在集膚效應(yīng)的作用下開始熔化,熔化后的液體會(huì)沿著棒料自身流入模具, 實(shí)現(xiàn)邊熔邊鑄,二分鐘左右即可完成熔鑄過程,通過視察反射鏡9可實(shí)時(shí)觀察熔鑄爐10內(nèi) 的熔鑄情況。最后待熔鑄完成以后,打開真空放氣閥33,使熔鑄爐10內(nèi)變成常壓,降下往 復(fù)升降機(jī)構(gòu)15,取出熔鑄模具,進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。此時(shí),旋片式真空泵2與羅茨真空泵 4不停止工作,繼續(xù)對(duì)真空管道19抽真空,通過予真空儲(chǔ)藏罐6儲(chǔ)存負(fù)壓,當(dāng)下一個(gè)工作循 環(huán)打開高真空閥18時(shí),能夠使熔鑄爐10快速達(dá)到所需的真空度。
權(quán)利要求
1.一種真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,它有一個(gè)機(jī)架,在機(jī)架上設(shè)有抽真空系統(tǒng)、水冷系統(tǒng) 和中頻電源,其特征是在機(jī)架上安裝有熔鑄爐,所述的熔鑄爐是由上下布置的視察鏡座 和底座、連接視察鏡座和底座的絕緣爐筒以及呈螺旋狀預(yù)設(shè)在絕緣爐筒內(nèi)的感應(yīng)器銅管構(gòu) 成,所述的視察鏡座與抽真空系統(tǒng)的真空管道密封連接且真空管道與熔鑄爐內(nèi)腔通過設(shè)在 視察鏡座上的抽真空孔連通,在視察鏡座的上端口處密封固設(shè)有視察鏡,所述的感應(yīng)器銅 管的兩端分別為進(jìn)、出水口且分別由絕緣爐筒的上、下部引出,進(jìn)、出水口分別與水冷系統(tǒng) 通過管路連通,感應(yīng)器銅管對(duì)應(yīng)熔鑄爐中部的一段與中頻電源電聯(lián)接,在機(jī)架上位于熔鑄 爐的下方設(shè)有往復(fù)升降機(jī)構(gòu),在往復(fù)升降機(jī)構(gòu)的上端設(shè)有升起后可將熔鑄爐底口封死的托盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,其特征是在視察鏡座上方設(shè)有斜 置的視察反射鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,其特征是所述的視察鏡座的下部 和底座上部分別被包裹在絕緣爐筒內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,其特征是在視察鏡座下部和底座 上部分別設(shè)有矩形螺旋槽,所述的感應(yīng)器銅管的上、下部分別纏繞在視察鏡座下部和底座 上部的螺旋槽上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,其特征是所述的往復(fù)升降機(jī)構(gòu)是 由固定在機(jī)架上的導(dǎo)向架和氣缸座,垂直安裝在導(dǎo)向架兩側(cè)且相互平行的兩根導(dǎo)柱,垂直 安裝在氣缸座上的阻尼式氣缸,以及固定在阻尼式氣缸的缸桿上端且兩端分別套裝在導(dǎo)柱 上的支撐盤構(gòu)成,所述的托盤通過圓周均布的連接螺栓和壓力彈簧與支撐盤彈性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,其特征是在機(jī)架上對(duì)于熔鑄爐處 固定有絕緣板,所述熔鑄爐的底座通過鋼帶和螺栓固定在絕緣板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,其特征是在所述的底座下端面鑲 有下密封圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,其特征是所述的對(duì)應(yīng)熔鑄爐中部 的一段感應(yīng)器銅管上焊接有兩個(gè)極板,兩個(gè)極板由絕緣爐筒一側(cè)引出且分別通過母線排與 中頻電源電聯(lián)接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,其特征是所述的抽真空系統(tǒng)是由 通過真空管道依次連接的旋片式真空泵、羅茨真空泵、真空過濾器、予真空儲(chǔ)藏罐和連接視 察鏡座的矩形法蘭,設(shè)在旋片式真空泵與羅茨真空泵之間的真空壓差閥,依次設(shè)在予真空 儲(chǔ)藏罐與矩形法蘭之間的高真空閥、真空充氣閥和真空放氣閥構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,其特征是在高真空閥與矩形法蘭 之間的真空管道上還設(shè)有真空計(jì)傳感器并接有壓力表管道,真空計(jì)傳感器通過導(dǎo)線連接有 電阻真空計(jì),壓力表管道另一端接有真空壓力表。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,其特征是在真空壓差閥與羅茨真 空泵之間以及羅茨真空泵與真空過濾器之間分別設(shè)有真空波紋管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種真空感應(yīng)快速熔鑄電爐,它有一個(gè)機(jī)架,在機(jī)架上設(shè)有抽真空系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)和中頻電源,其特殊之處是在機(jī)架上安裝有熔鑄爐,熔鑄爐是由視察鏡座和底座、絕緣爐筒以及呈螺旋狀預(yù)設(shè)在絕緣爐筒內(nèi)的感應(yīng)器銅管構(gòu)成,視察鏡座與抽真空系統(tǒng)的真空管道密封連接,在視察鏡座上設(shè)有視察鏡,感應(yīng)器銅管的兩端分別為進(jìn)、出水口且分別由絕緣爐筒引出,感應(yīng)器銅管對(duì)應(yīng)熔鑄爐中部的一段與中頻電源電聯(lián)接,在機(jī)架上位于熔鑄爐下方設(shè)有往復(fù)升降機(jī)構(gòu),在往復(fù)升降機(jī)構(gòu)上端設(shè)有托盤。優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)邊熔化、邊澆鑄,熔鑄后的產(chǎn)品成品率高,產(chǎn)品合格率可達(dá)85%以上,特別適合熔鑄形狀復(fù)雜的產(chǎn)品;熔鑄時(shí)間短,生產(chǎn)效率高;產(chǎn)品密度高、質(zhì)量好。
文檔編號(hào)F27B14/06GK102042755SQ20101058284
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者劉偉, 張亞生, 曹晨光, 趙志學(xué) 申請(qǐng)人:錦州固興科技有限公司