一種真空電弧重熔爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于金屬熔煉領(lǐng)域的真空熔煉爐。
【背景技術(shù)】
[0002] 真空電弧重熔是一種利用電弧作熱源，在真空條件下熔煉金屬的真空熔煉技術(shù)。
[0003] 在無(wú)渣及真空條件下，金屬電極在直流電弧的高溫作用下迅速熔化并在水冷銅結(jié) 晶器內(nèi)進(jìn)行再凝固。當(dāng)液態(tài)金屬以薄層形式形成熔滴通過(guò)近5000K的電弧區(qū)域向結(jié)晶器中 過(guò)渡以及在結(jié)晶器中保持和凝固的過(guò)程中，發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，使金屬得到精煉， 從而達(dá)到凈化金屬、改善結(jié)晶結(jié)構(gòu)、提高性能的目的。
[0004] 但是采用這樣的真空熔煉技術(shù)，在熔煉過(guò)程中會(huì)在熔煉腔內(nèi)產(chǎn)生不可控的磁場(chǎng)攪 拌，無(wú)法對(duì)熔煉腔內(nèi)正在熔煉的晶體進(jìn)行人工控制，晶體熔煉的精度和質(zhì)量無(wú)法保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種真空電弧重熔爐，它的結(jié)構(gòu) 緊湊，能夠在進(jìn)行真空熔煉的過(guò)程中，最大程度的減少不可控磁場(chǎng)攪拌，提高了金屬熔煉的 精度。
[0006] 實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種真空電弧重熔爐，包括可活動(dòng)爐頭和靜態(tài) 熔煉站。
[0007] 所述可活動(dòng)爐頭通過(guò)支撐機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)支架連接；
[0008] -根導(dǎo)電料桿自上而下貫穿所述可活動(dòng)爐頭的中央，并與所述可活動(dòng)爐頭連接；
[0009] 所述導(dǎo)電料桿與驅(qū)動(dòng)支架連接；
[0010] 所述靜態(tài)熔煉站包括銅制結(jié)晶器和不銹鋼水冷套；
[0011] 所述銅制結(jié)晶器可移動(dòng)的放置在所述不銹鋼水冷套中，所述不銹鋼水冷套固定在 所述活動(dòng)爐頭的下方；
[0012] 所述不銹鋼水冷套為桶形;所述不銹鋼水冷套上部設(shè)有一個(gè)冷卻水入水口；所述 不銹鋼水冷套的底部設(shè)有一個(gè)冷卻水出水閥門；
[0013] 所述不銹鋼水冷套的外側(cè)表面纏繞有電纜。
[0014] 進(jìn)一步的，所述不銹鋼水冷套與整流供電系統(tǒng)和輔助水系統(tǒng)連接。
[0015] 進(jìn)一步的，所述電纜為單芯尼龍護(hù)套電纜。
[0016] 進(jìn)一步的，所述電纜在所述不銹鋼水冷套的外側(cè)表面的纏繞方法是采用雙繞組線 圈繞法進(jìn)行繞制。
[0017] 本發(fā)明的一種真空電弧重熔爐，包括可活動(dòng)爐頭和靜態(tài)熔煉站;通過(guò)支撐機(jī)構(gòu)與 驅(qū)動(dòng)支架連接;一根導(dǎo)電料桿自上而下貫穿所述可活動(dòng)爐頭的中央，并與所述可活動(dòng)爐頭 連接;所述靜態(tài)熔煉站包括銅制結(jié)晶器和不銹鋼水冷套;所述銅制結(jié)晶器可移動(dòng)的放置在 所述不銹鋼水冷套中，所述不銹鋼水冷套固定在所述活動(dòng)爐頭的下方;所述不銹鋼水冷套 的外側(cè)表面纏繞有電纜。本發(fā)明的一種真空電弧重熔爐在熔煉過(guò)程中，在靜態(tài)熔煉站的不 銹鋼水冷套外側(cè)表面纏繞的電纜通過(guò)電流，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)，向熔煉腔內(nèi)正在熔煉的金屬施 加橫向力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熔煉腔內(nèi)的磁場(chǎng)攪拌進(jìn)行人工控制，提升了熔煉精度，增加了產(chǎn)品的 可用量。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的一種真空電弧重熔爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了能更好地對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過(guò)具體地實(shí)施例并結(jié)合附圖 進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明：
[0020] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的一種真空電弧重熔爐，包括可活動(dòng)爐頭1和靜態(tài)熔煉站6。
[0021 ]可活動(dòng)爐頭1通過(guò)支撐機(jī)構(gòu)8與驅(qū)動(dòng)支架3連接。
[0022]導(dǎo)電料桿2自上而下貫穿可活動(dòng)爐頭1的中央，并與可活動(dòng)爐頭1連接。導(dǎo)電料桿2 同時(shí)與驅(qū)動(dòng)支架3連接。
[0023 ]靜態(tài)熔煉站6包括銅制結(jié)晶器4和不銹鋼水冷套5。
[0024] 銅制結(jié)晶器4可移動(dòng)的放置在不銹鋼水冷套5中，不銹鋼水冷套5固定在活動(dòng)爐頭1 的下方。
[0025] 不銹鋼水冷套5為桶形;不銹鋼水冷套5上部設(shè)有一個(gè)冷卻水入水口；不銹鋼水冷 套5的底部設(shè)有一個(gè)冷卻水出水閥門。
[0026] 不銹鋼水冷套5的外側(cè)表面纏繞有電纜51。不銹鋼水冷套5與整流供電系統(tǒng)和輔助 水系統(tǒng)7連接。電纜51為單芯尼龍護(hù)套電纜。電纜51在不銹鋼水冷套5的外側(cè)表面的纏繞方 法是采用雙繞組線圈繞法進(jìn)行繞制。
[0027] 啟動(dòng)本發(fā)明的真空電弧重熔爐之前，先將電極放入銅制結(jié)晶器4內(nèi)。特種鋼和合金 鋼電極是之前在大氣下或真空下澆注好的；對(duì)于像鈦那樣的活性金屬，電極事先由海綿鈦 壓制好或由電子束爐、等離子爐熔煉出來(lái)。可活動(dòng)爐頭1通過(guò)驅(qū)動(dòng)支架3的牽引放置至銅制 結(jié)晶器4,上形成一個(gè)密封的真空熔煉室，電極被夾緊到導(dǎo)電料桿2上，導(dǎo)電料桿2可提升電 極。
[0028] 一旦真空熔煉室形成，就可激活直流電源?？刂葡到y(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)可消耗電極（負(fù)極） 與銅制結(jié)晶器4底板之間的大電流電弧，在底板上迅速地形成一個(gè)金屬熔池。熔煉電極與金 屬熔池（電弧間隙）之間要保持精確的電弧長(zhǎng)度，并且建立可控制的熔化率。金屬熔滴通過(guò) 電弧間隙滴入熔池，并暴露于真空環(huán)境及溫度極高的電弧區(qū)。以消除不溶氣體、揮發(fā)殘余雜 質(zhì)，改善了氧化物清潔度。采用銅制結(jié)晶器4放置在不銹鋼水冷套5中，使金屬熔滴形成的金 屬熔池以定向方式凝固。如果熔速和弧長(zhǎng)控制得好，這種可控的定向凝固將防止嚴(yán)重偏析 并減少微偏析，從而提高凝固錠子的性能。到了熔煉后期，由于控制好了熱封頂，將大大增 加產(chǎn)品的可用量。
[0029]不銹鋼水冷套5外側(cè)表面的電纜51采用雙繞組線圈繞法，利用并聯(lián)繞組降低損耗 壓降的辦法進(jìn)行繞制。設(shè)計(jì)理念依據(jù)以畢奧-薩伐爾定律為基礎(chǔ)進(jìn)行研發(fā)。在靜磁學(xué)中，畢 奧-薩伐爾定律(英文:Biot-Savart Law)描述電流元在空間任意點(diǎn)P處所激發(fā)的磁場(chǎng)。
[0030]
[0031] 定律文字描述：電流元I dl在空間某點(diǎn)P處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度dB的大小與電流元I dl的大小成正比，與電流元I dl所在處到P點(diǎn)的位置矢量和電流元I dl之間的夾角的正弦 成正比，而與電流元I dl到P點(diǎn)的距離的平方成反比。畢奧-薩伐爾定律是由H.C.奧斯特實(shí) 驗(yàn)引起的，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，長(zhǎng)直載流導(dǎo)線對(duì)磁極的作用力是橫向力。為了揭示電流對(duì)磁極作 用力的普遍定量規(guī)律，J. B.畢奧和F.薩伐爾認(rèn)為電流元對(duì)磁極的作用力也應(yīng)垂直于電流元 與磁極構(gòu)成的平面，即也是橫向力。他們通過(guò)長(zhǎng)直和彎折載流導(dǎo)線對(duì)磁極的作用力的實(shí)驗(yàn)， 得出了作用力與距離和彎折角的關(guān)系。
[0032]有了以上理論基礎(chǔ)，我們根據(jù)實(shí)際情況，首先得出鋼液攪拌所需的磁場(chǎng)力大小，根 據(jù)磁場(chǎng)力計(jì)算得出電壓，電流，最終確定電纜51規(guī)格。
[0033] 本發(fā)明采用電極稱重系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)提高過(guò)程控制精度;冶煉爐采用同軸導(dǎo)電設(shè)計(jì)的 專有技術(shù)，最大程度地減少了不可控磁場(chǎng)的攪拌;完全計(jì)算機(jī)化的控制保證了產(chǎn)品質(zhì)量的 一致性，同時(shí)設(shè)備操作非常方便。
[0034] 本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明， 而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變 化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種真空電弧重熔爐，包括可活動(dòng)爐頭和靜態(tài)熔煉站，其特征在于， 所述可活動(dòng)爐頭通過(guò)支撐機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)支架連接； 一根導(dǎo)電料桿自上而下貫穿所述可活動(dòng)爐頭的中央，并與所述可活動(dòng)爐頭連接； 所述導(dǎo)電料桿與驅(qū)動(dòng)支架連接； 所述靜態(tài)熔煉站包括銅制結(jié)晶器和不銹鋼水冷套； 所述銅制結(jié)晶器可移動(dòng)的放置在所述不銹鋼水冷套中，所述不銹鋼水冷套固定在所述 活動(dòng)爐頭的下方； 所述不銹鋼水冷套為桶形;所述不銹鋼水冷套上部設(shè)有一個(gè)冷卻水入水口；所述不銹 鋼水冷套的底部設(shè)有一個(gè)冷卻水出水閥門； 所述不銹鋼水冷套的外側(cè)表面纏繞有電纜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空電弧重熔爐，其特征在于，所述不銹鋼水冷套與整流 供電系統(tǒng)和輔助水系統(tǒng)連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空電弧重熔爐，其特征在于，所述電纜是單芯尼龍護(hù)套 電纜。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空電弧重熔爐，其特征在于，所述電纜在所述不銹鋼水 冷套的外側(cè)表面的纏繞方法是采用雙繞組線圈繞法進(jìn)行繞制。
【專利摘要】本發(fā)明的一種真空電弧重熔爐，包括可活動(dòng)爐頭和靜態(tài)熔煉站；通過(guò)支撐機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)支架連接；一根導(dǎo)電料桿自上而下貫穿所述可活動(dòng)爐頭的中央，并與所述可活動(dòng)爐頭連接；所述靜態(tài)熔煉站包括銅制結(jié)晶器和不銹鋼水冷套；所述銅制結(jié)晶器可移動(dòng)的放置在所述不銹鋼水冷套中，所述不銹鋼水冷套固定在所述活動(dòng)爐頭的下方；所述不銹鋼水冷套的外側(cè)表面纏繞有電纜。本發(fā)明的真空熔煉爐在熔煉過(guò)程中，在靜態(tài)熔煉站的不銹鋼水冷套外側(cè)表面纏繞的電纜通過(guò)電流，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)，向熔煉腔內(nèi)正在熔煉的金屬施加橫向力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熔煉腔內(nèi)的磁場(chǎng)攪拌進(jìn)行人工控制，提升了熔煉精度，增加了產(chǎn)品的可用量。
【IPC分類】C22B9/21
【公開號(hào)】CN105624419
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610132484
【發(fā)明人】曹睿, 鄒勤
【申請(qǐng)人】應(yīng)達(dá)工業(yè)（上海）有限公司, 無(wú)錫應(yīng)達(dá)工業(yè)有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月9日