[发明专利]采用可轴向移动坩埚的浮熔设备及其方法

说明书

本发明涉及一种用于熔化浮置材料的浮熔设备，把一种材料，如金属，投入在感应线圈之内由导体材料制成的坩埚，并使该材料悬浮于坩埚之中。

当在金属中感应的涡流在按浮熔方法分割成扇形片的坩埚内，沿相反方向流动时，由此产生的力使金属悬浮于坩埚之中，并使之被它自身的涡流加热。因没有来自坩埚的杂质与熔化的金属混合，而可制备出高纯液体金属。将该液体金属浇注到一个结晶模中，可制出超高纯的产品。采用上述方法来熔化Ti和Si之类的材料。并且，坩埚适合于熔化高熔点材料，因为液体金属无热导损失。

图4是一常规浮熔设备的纵剖透视图。如图4中所示，其中装有圆筒形坩埚4，在圆筒形高频感应线圈1和下底3之内设有多个水冷扇形铜片2，该扇形片在圆周方向上相互电绝缘。当把冷金属材料放入坩埚4，且同时用电源6给感应线圈1施加KHz量级的电能时，致使金属5熔化且悬浮。

在常规的浮熔设备中，仅有上部金属熔化并悬浮于坩埚之内，而下部金属仍保持与坩埚的下底和侧壁接触。随之而来的是，由水冷坩埚引起的热量耗散的增加使熔化金属所需的电能加大。而且，一次熔化操作可制取的液体金属总量是由坩埚的大小确定的。当冷金属材料为薄金属片状小块时，由于小块尺寸与它感应的电流密度间的正比关系定则，为提供大的电能则需耗费时间，这就使得它特别难以熔化大量的高熔点材料。

本发明的目的是提供一种浮熔设备，通过使得可熔金属的量越大、坩埚的容量就越大的方式；而能连续浮熔小块高熔点金属，及其操作方法。

按照本发明的第一实施例的一种浮熔设备设有包括隔开的环状扇形片的导体坩埚及感应线圈。该坩埚包括一圆筒形上坩埚和一封底下坩埚，上坩埚和感应线圈或下坩埚可同轴相互相对移动。

按照本发明的第二实施例的一种浮熔设备设有一个下坩埚驱动单元，用于降低第一实施例中的下坩埚。

一种按照第三实施例的浮熔设备是这样装配的，即将第一和第二实施例中的感应线圈竖直地分隔成多个线圈。

按照第四实施例的一种浮熔设备，是递次降低电源的频率，以便递次降低第三实施例中的感应线圈。

按照第五实施例的一种浮熔设备，是在第一、第二、第三或第四实施例中的坩埚上方，设有一个连续的冷材料给料斗。

按照第六实施例的一种浮熔设备，设有一个加热器，用于预热第五实施例中填入的冷材料。

按照第七实施例的一种浮熔设备，是把绕在上坩埚外侧的上感应线圈用作第六实施例中的加热器。

按照第八实施例的一种浮熔设备，除第一、第二、第三、第四、第五、第六或第七实施例提及的装配外，还设有一个熔融金属表面水准仪，或一个熔融金属表面温度计。

根据本发明的第九实施例，提供一种操作浮熔设备的方法，该设备包括具有感应线圈和隔开的环状扇形片的导体坩埚，该坩埚包括一个圆筒形上坩埚和一个封底下坩埚。按本发明的方法，当冷材料给进时，通过降低下坩埚，在上坩埚中的熔融金属与下坩埚之间生长并固化形成柱状金属。

按照第十实施例，提供一种操作浮熔设备的方法，该设备包括一个具有感应线圈和隔开的环状扇形片的导体坩埚，该坩埚包括圆筒形上坩埚和封底下坩埚，该设备还包括一个位于坩锅上方的冷材料给料斗，以及一个熔融金属表面的温度针。按本发明的方法，当控制给进的冷材料的量，以使熔融金属表面温度计指示值稳定在所要求的范围内时，通过降低下坩埚，在熔融金属与下坩埚之间生长并固化形成柱状金属。

按照第十一实施例，提供一种操作浮熔设备的方法，该设备包括一个具有感应线圈和隔开的环状扇形片的导体坩埚，用于降低下坩埚的驱动单元，以及一熔融金属表面水准仪。该坩埚包括圆筒上坩埚和封底下坩埚。按本发明的方法，当控制下坩埚的下降速率，以使熔融金属表面水准仪的指示值稳定在所要求的范围时，通过降低下坩埚，在熔融金属与下坩埚之间生长并固化形成柱状金属。

按照第十二实施例，操作实施例九、十、十一中浮熔设备的方法包括，把感应线圈沿垂直方向分成多个线圈，在用下感应线圈使该表面再次熔化后，固化柱状金属表面，此时，至少在熔融金属下部的该表面已被固化，以使该柱状金属表面粗糙度得以改善。

编入并构成本说明书一部分的附图表明本发明的一个优选实施例，并与说明文字一起对本发明的目的、优点和原理加以解释。附图中的

图1是依本发明第一实施例装配的浮熔设备的纵剖透视图；

图2是图1设备运作起始阶段坩埚部位的纵剖透视图；

图3是依本发明第二实施例装配的另一种浮熔设备的纵剖透视图；