[发明专利]冷坩埚感应加热悬浮炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷坩埚感应加热悬浮炉，属于冶金行业感应加热凝壳炉技术领域。

背景技术

目前生产高级合金钢精密铸件，生产稀土金属及其合金常用中频感应炉，生产钛及其合金常用冷坩埚凝壳炉和真空自耗电弧炉。这些生产方法均各有其优缺点，普通真空感应炉熔炼时，熔体很容易遭受炉衬材料污染。凝壳炉因其底部有凝壳，高密度高熔点金属容易粘结在凝壳上，因不能完全熔化而造成合金成分不均匀。自耗电弧炉因熔池中液态合金没有揽动，容易造成合金成分不均匀。国内根据冷坩埚凝壳炉又开发出一种冷坩埚悬浮炉，这种炉子目前只能勉强熔钛(底部留有未熔的钛块，钛熔点1660℃)，不能熔炼熔点更高的铬、锆、钒等金属。

关于悬浮熔炼和冷坩埚技术，检索出国内有关专利四个，CN1136428C.CN1267815.CN201463537U和CN101776390A。其中CN1136428C主要涉及冷坩埚制造问题，其中的感应器是双高频电源供电。CN201463537U主要内容是冷坩埚和感应器设计制造理论，没有实例。关于高频电源问题，表述含混：“辅助感应圈的供电频率与主感应圈可以不同，也可以相同”，我们理解，同样也是双高频电源供电。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用单一高频电源供电、结构简单、生产成本低，熔炼时坩埚底部没有凝壳，不会出现合金炉料中高熔点、高密度金属元素(如钛合金中的铌、钽、钼、钨等)，粘结在凝壳上不能熔化的问题，而且合金熔液在感应器的作用下处于旋转的半悬浮状态，不仅可以熔炼及钛合金，也可以用于生产含熔点高，化学性活泼元素的其它合金，如含锆、钒、铌、钨、稀土金属元素的合金，还可用于生产稀土金属，高纯度、高性能的稀土磁性材料、高合金钢等的冷坩埚感应加热悬浮炉。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

本发明包括悬浮真空炉炉体，炉体内设有冷坩埚和感应器，其特征是：冷坩埚上部为内侧锥度＜3°的圆柱体，底部为半球体，感应器缠绕在冷坩埚上，其上段为圆柱形缠绕在冷坩埚上部的圆柱体段，下段为半球形缠绕在冷坩埚底部。

本发明的优点是：本发明主要是针对现有的冷坩埚悬浮炉中的冷坩埚和感应器结构进行了改变，改变后，坩埚内液态金属的温度提高＞200℃，在使用同一台高频加热电源，坩埚容量(V＝280cm³)也相同的情况下，过去只能熔钛(熔点1660℃)。而本发明的悬浮炉不仅能熔钛，而且能熔锆(熔点1852℃)、铬(熔点1857℃)和钒(熔点1902℃)，当设备输出动率达到额定值后＜3分钟熔清；本发明的悬浮炉熔炼时坩埚底部没有凝壳，不会出现合金炉料中高熔点、高密度金属元素(如钛合金中的铌、钽、钼、钨等)，粘结在凝壳上不能熔化的问题。而且金属熔液在特殊结构坩埚-感应器的作用下处于旋转的半悬浮状态，未熔的高熔点金属块随同高温金属液体上下翻转，因与高温基体金属液紧密接触被合金化，从而熔点逐步降低而熔化，解决熔点、密度相差悬殊的合金中经常出现的高熔点组元不完全熔化而出现不理想夹杂的问题。采用本发明的悬浮炉为用户熔炼V-Ti、V-Ta等合金，铸锭表面光洁，暗缩孔，顶面无渣，光洁如镜。剖锭检查，质地均匀，缩孔＜3.0mm。用户分析检测后对铸锭质量满意；熔炼可在真空下进行，氢、氮、氧等杂质元素可在精炼过程中逐渐排除；在浇注过程中，合金熔液仍处于旋转的半悬浮状态，不会出现合金成分不均匀。在铸锭过程中采取适当措施可控制铸锭的结晶结构，可以生产出适合后续加工所必须的优质铸锭。

附图说明

图1是本发明的冷坩埚感应加热悬浮炉炉体及配套的供电柜的外形示意图；

图2是本发明的冷坩埚和感应器的结构示意图；

图3是本发明的冷坩埚和感应器的俯视图。

图中：1-悬浮真空炉炉体，2-与真空炉配套使用的高频电源，3--冷坩埚，4--感应器，5--处于旋转的半悬浮状态的熔体，6--坩埚瓣内的冷却水通道，7-未熔化的坯料，8--感应器的电源接口，9--感应器的冷却水通道，10-电缆和感应器的接口。

具体实施方式