CN105624419A - 一种真空电弧重熔炉 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种真空电弧重熔炉，包括可活动炉头和静态熔炼站；通过支撑机构与驱动支架连接；一根导电料杆自上而下贯穿所述可活动炉头的中央，并与所述可活动炉头连接；所述静态熔炼站包括铜制结晶器和不锈钢水冷套；所述铜制结晶器可移动的放置在所述不锈钢水冷套中，所述不锈钢水冷套固定在所述活动炉头的下方；所述不锈钢水冷套的外侧表面缠绕有电缆。本发明的真空熔炼炉在熔炼过程中，在静态熔炼站的不锈钢水冷套外侧表面缠绕的电缆通过电流，从而产生磁场，向熔炼腔内正在熔炼的金属施加横向力，从而实现对熔炼腔内的磁场搅拌进行人工控制，提升了熔炼精度，增加了产品的可用量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于金属熔炼领域的真空熔炼炉。
背景技术
真空电弧重熔是一种利用电弧作热源，在真空条件下熔炼金属的真空熔炼技术。
在无渣及真空条件下，金属电极在直流电弧的高温作用下迅速熔化并在水冷铜结晶器内进行再凝固。当液态金属以薄层形式形成熔滴通过近5000K的电弧区域向结晶器中过渡以及在结晶器中保持和凝固的过程中，发生一系列的物理化学反应，使金属得到精炼，从而达到净化金属、改善结晶结构、提高性能的目的。
但是采用这样的真空熔炼技术，在熔炼过程中会在熔炼腔内产生不可控的磁场搅拌，无法对熔炼腔内正在熔炼的晶体进行人工控制，晶体熔炼的精度和质量无法保证。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种真空电弧重熔炉，它的结构紧凑，能够在进行真空熔炼的过程中，最大程度的减少不可控磁场搅拌，提高了金属熔炼的精度。
实现上述目的的一种技术方案是：一种真空电弧重熔炉，包括可活动炉头和静态熔炼站。
所述可活动炉头通过支撑机构与驱动支架连接；
一根导电料杆自上而下贯穿所述可活动炉头的中央，并与所述可活动炉头连接；
所述导电料杆与驱动支架连接；
所述静态熔炼站包括铜制结晶器和不锈钢水冷套；
所述铜制结晶器可移动的放置在所述不锈钢水冷套中，所述不锈钢水冷套固定在所述活动炉头的下方；
所述不锈钢水冷套为桶形；所述不锈钢水冷套上部设有一个冷却水入水口；所述不锈钢水冷套的底部设有一个冷却水出水阀门；
所述不锈钢水冷套的外侧表面缠绕有电缆。
进一步的，所述不锈钢水冷套与整流供电***和辅助水***连接。
进一步的，所述电缆为单芯尼龙护套电缆。
进一步的，所述电缆在所述不锈钢水冷套的外侧表面的缠绕方法是采用双绕组线圈绕法进行绕制。
本发明的一种真空电弧重熔炉，包括可活动炉头和静态熔炼站；通过支撑机构与驱动支架连接；一根导电料杆自上而下贯穿所述可活动炉头的中央，并与所述可活动炉头连接；所述静态熔炼站包括铜制结晶器和不锈钢水冷套；所述铜制结晶器可移动的放置在所述不锈钢水冷套中，所述不锈钢水冷套固定在所述活动炉头的下方；所述不锈钢水冷套的外侧表面缠绕有电缆。本发明的一种真空电弧重熔炉在熔炼过程中，在静态熔炼站的不锈钢水冷套外侧表面缠绕的电缆通过电流，从而产生磁场，向熔炼腔内正在熔炼的金属施加横向力，从而实现对熔炼腔内的磁场搅拌进行人工控制，提升了熔炼精度，增加了产品的可用量。
附图说明
图1为本发明的一种真空电弧重熔炉的结构示意图。
具体实施方式
为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的一种真空电弧重熔炉，包括可活动炉头1和静态熔炼站6。
可活动炉头1通过支撑机构8与驱动支架3连接。
导电料杆2自上而下贯穿可活动炉头1的中央，并与可活动炉头1连接。导电料杆2同时与驱动支架3连接。
静态熔炼站6包括铜制结晶器4和不锈钢水冷套5。
铜制结晶器4可移动的放置在不锈钢水冷套5中，不锈钢水冷套5固定在活动炉头1的下方。
不锈钢水冷套5为桶形；不锈钢水冷套5上部设有一个冷却水入水口；不锈钢水冷套5的底部设有一个冷却水出水阀门。
不锈钢水冷套5的外侧表面缠绕有电缆51。不锈钢水冷套5与整流供电***和辅助水***7连接。电缆51为单芯尼龙护套电缆。电缆51在不锈钢水冷套5的外侧表面的缠绕方法是采用双绕组线圈绕法进行绕制。
启动本发明的真空电弧重熔炉之前，先将电极放入铜制结晶器4内。特种钢和合金钢电极是之前在大气下或真空下浇注好的；对于像钛那样的活性金属，电极事先由海绵钛压制好或由电子束炉、等离子炉熔炼出来。可活动炉头1通过驱动支架3的牵引放置至铜制结晶器4，上形成一个密封的真空熔炼室，电极被夹紧到导电料杆2上，导电料杆2可提升电极。
一旦真空熔炼室形成，就可激活直流电源。控制***自动调节可消耗电极(负极)与铜制结晶器4底板之间的大电流电弧，在底板上迅速地形成一个金属熔池。熔炼电极与金属熔池(电弧间隙)之间要保持精确的电弧长度，并且建立可控制的熔化率。金属熔滴通过电弧间隙滴入熔池，并暴露于真空环境及温度极高的电弧区。以消除不溶气体、挥发残余杂质，改善了氧化物清洁度。采用铜制结晶器4放置在不锈钢水冷套5中，使金属熔滴形成的金属熔池以定向方式凝固。如果熔速和弧长控制得好，这种可控的定向凝固将防止严重偏析并减少微偏析，从而提高凝固锭子的性能。到了熔炼后期，由于控制好了热封顶，将大大增加产品的可用量。
不锈钢水冷套5外侧表面的电缆51采用双绕组线圈绕法，利用并联绕组降低损耗压降的办法进行绕制。设计理念依据以毕奥-萨伐尔定律为基础进行研发。在静磁学中，毕奥-萨伐尔定律(英文：Biot-SavartLaw)描述电流元在空间任意点P处所激发的磁场。
定律文字描述：电流元Idl在空间某点P处产生的磁感应强度dB的大小与电流元Idl的大小成正比，与电流元Idl所在处到P点的位置矢量和电流元Idl之间的夹角的正弦成正比，而与电流元Idl到P点的距离的平方成反比。毕奥-萨伐尔定律是由H.C.奥斯特实验引起的，这个实验表明，长直载流导线对磁极的作用力是横向力。为了揭示电流对磁极作用力的普遍定量规律，J.B.毕奥和F.萨伐尔认为电流元对磁极的作用力也应垂直于电流元与磁极构成的平面，即也是横向力。他们通过长直和弯折载流导线对磁极的作用力的实验，得出了作用力与距离和弯折角的关系。
有了以上理论基础，我们根据实际情况，首先得出钢液搅拌所需的磁场力大小，根据磁场力计算得出电压，电流，最终确定电缆51规格。
本发明采用电极称重***数据来提高过程控制精度；冶炼炉采用同轴导电设计的专有技术，最大程度地减少了不可控磁场的搅拌；完全计算机化的控制保证了产品质量的一致性，同时设备操作非常方便。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (4)
1.一种真空电弧重熔炉，包括可活动炉头和静态熔炼站，其特征在于，
所述可活动炉头通过支撑机构与驱动支架连接；
一根导电料杆自上而下贯穿所述可活动炉头的中央，并与所述可活动炉头连接；
所述导电料杆与驱动支架连接；
所述静态熔炼站包括铜制结晶器和不锈钢水冷套；
所述铜制结晶器可移动的放置在所述不锈钢水冷套中，所述不锈钢水冷套固定在所述活动炉头的下方；
所述不锈钢水冷套为桶形；所述不锈钢水冷套上部设有一个冷却水入水口；所述不锈钢水冷套的底部设有一个冷却水出水阀门；
所述不锈钢水冷套的外侧表面缠绕有电缆。
2.根据权利要求1所述的一种真空电弧重熔炉，其特征在于，所述不锈钢水冷套与整流供电***和辅助水***连接。
3.根据权利要求1所述的一种真空电弧重熔炉，其特征在于，所述电缆是单芯尼龙护套电缆。
4.根据权利要求1所述的一种真空电弧重熔炉，其特征在于，所述电缆在所述不锈钢水冷套的外侧表面的缠绕方法是采用双绕组线圈绕法进行绕制。
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