[发明专利]一种底部拔塞式真空感应熔炼浇注控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空感应熔炼浇注控制装置，具体是一种易造成熔体飞溅、漏浇和金属熔体易于与坩埚反应的真空感应熔炼底部拔塞式浇注控制装置。

背景技术

感应熔炼是一种常见的熔炼制备金属材料的方法，通过交变磁场在金属集肤层内产生焦耳热来加热熔化金属，电磁力同时起到搅拌金属液、促使合金成分均匀的作用。随着新材料、新工艺的发展，在一些特殊材料熔炼制备过程中，特别是特种材料的真空熔炼，需要优化浇注方式、控制浇注过程以达到良好的熔炼和浇注效果，例如钛合金等高熔点活性材料。已公开的浇注装置有的在倾转浇注方式的基础上进行改进，如：公开号为CN103706781A的发明创造中公开了一种齿轮式定点倾转浇注机，利用行星齿轮实现浇包绕虚转轴定点转动，可保证浇包口和浇注口位置不变。但是，对于真空感应熔炼来说，坩埚是固定在感应线圈内部的，采用传统的倾转浇注方式，要实现感应线圈与坩埚的同时旋转倾倒，需要一套电极倾转机构及其控制系统，这不仅提高了真空熔炼设备的设计与制造成本，而且存在高温金属熔体流到有电流和水通过的感应加热线圈上的危险，引发安全事故。同时，在倾转浇注过程中，也难以控制金属液的空间运动轨迹，易造成熔体飞溅和漏浇等现象。为控制金属液体的空间运动轨迹，有的已公开的浇注装置采用底注式的浇注方式，如：公开号为CN203679255U与CN203804167U的发明创造分别公开了一种浇注拔塞装置，利用拔塞杆顶住浇口，待浇注时将拔塞杆拔起，而不用倾倒液体。然而，这两种装置均采用熔体内部拔塞的方式，在熔炼钛合金等易与耐火材料发生反应的金属时，该装置增加了熔体与坩埚的接触时间和接触面积，使反应加剧，给后期的试验分析或铸件的使用造成困难。同时，这两种均采用了人工拔塞的方式，不利于实现真空熔炼。

发明内容

为克服现有技术中存在的拔塞装置增加了熔体与坩埚的接触时间和接触面积使反应加剧的不足，本发明提出了一种底部拔塞式真空感应熔炼浇注控制装置。

本发明包括坩埚、电磁感应加热线圈、铸型、拔塞机构和支架。所述的动力控制系统由行程开关、联轴器和伺服电机组成。所述伺服电机安装在电机座上。所述的伺服电机通过联轴器与丝杆连接。所述行程开关安装在支撑板的一端。所述拔塞机构安装在支架上。铸型位于所述堵头的下方。所述拔塞机构包括堵头、堵头底座、螺栓、拔塞杆、卡板、限位块和丝杆。其中：丝杆的上端安装在顶板上的丝杆安装孔内，该丝杠的下端穿过支撑板上的丝杆安装孔，并与联轴器联接。所述堵头上部插入在所述坩埚底部的浇注孔内。所述拔塞杆一端为堵头底座，所述拔塞杆另一端端头处有丝杆孔；所述拔塞杆有丝杠孔一端的外侧表面有凸出的限位块。

所述堵头的上部为陶瓷堵塞；堵头下端为堵头连接杆，在该堵头连接杆下端头的外圆周表面为螺纹面。

所述拔塞杆一端为堵头底座，堵头底座的上表面有与所述堵头连接杆下端配合的螺纹孔；所述拔塞杆另一端端头处的丝杆孔的中心线垂直于该拔塞杆宽度方向的中心线。

所述支架上自上而下固定有顶板、卡板、支撑板与电机座。所述的顶板与支撑板上分别有丝杆安装孔，并且分布位于顶板与支撑板上的丝杆安装孔同轴。在所述的支撑板上表面一侧边沿安装有挡块和行程开关。

所述卡板的横截面为“U”形，该卡板的“U”形槽形成了所述限位块的卡槽。

本发明针对钛基合金材料真空熔炼，提供了一种控制机构简易安全、浇注位置精确可控、降低耐火材料与熔体反应，可实现自动控制的底部拔塞式真空感应熔炼浇注控制装置。

本发明采用自动控制技术，由PLC和行程开关对拔塞和归位过程实现自动控制。

本发明通过堵头底座能够安放不同型号的堵头，具有良好的互换性。

当伺服电机经联轴器带动丝杆旋转时，由于拔塞杆一端的限位块卡入卡板内，无法在电机带动下水平旋转，只能向下运动，将堵头拔出。待向下移出卡板后，拔塞杆在伺服电机带动下水平转动，迅速移出熔体下落区域，不阻碍熔体下落。当拔塞杆碰到行程开关后伺服电机停转。

上述动作完成后，当伺服电机经联轴器带动丝杆反转时，拔塞杆转到挡块处被挡住无法继续水平转动，只能向上运动。随后，拔塞杆一端的限位块卡入卡板中，继续上升待堵头堵住坩埚后，将伺服电机断电，使其停转，等待下一次拔塞操作。