同轴供电的真空自耗电弧凝壳炉

摘要

同轴供电的真空自耗电弧凝壳炉，包括紫铜坩埚组件和同轴导电杆组件；紫铜坩埚端面法兰对称安装有两套导电耳、支撑耳及弹簧机构；两组同轴导电杆组件在两组炉外气缸的驱动下动作；导电杆组件由支撑杆、导电杆、水冷钢套及导电杆控制气缸组成；两组导电杆的导电法兰与坩埚法兰面压紧产生一定的挤压应力。本发明改变了之前国内凝壳炉坩埚的供电方式，采用对称供电，使熔炼电弧周围磁场均匀，消除了因偏磁而导致的紫铜坩埚被电弧击穿漏水，产生蒸汽及氢氧爆炸的问题，同时坩埚可整体开出炉室，安装、清理、维修都很方便。

权利要求

1.同轴供电的真空自耗电弧凝壳炉，具有坩埚（22），其特征是在坩埚（22）两侧端面法兰对称安装有坩埚导电耳（17）、支撑耳（18），支撑耳（18）与坩埚（22）端面法兰连接，导电耳（17）位于支撑耳（18）上部并且由连接杆（19）穿过连为一体，连接杆（19）下部与支撑耳（18）之间装有弹簧机构，一组两个同轴导电杆组件位于连接杆（19）上部并且在两组炉外气缸的驱动下上下运动实现与连接杆（19）连接或分离;所述导电杆组件包括支撑杆（5）、球壳（12）、钢珠（13）、导向套（14）、升降架（2-2）、升降气缸（2-3）、阳极导电杆（7）、水冷钢套（9）、导电法兰（16）、水冷电缆（1）、压紧气缸（6）构成；支撑杆（5）位于中心作为整个组件的支撑，阳极导电杆（7）套在支撑杆（5）外，支撑杆（5）上部装有压紧气缸（6）并且压紧气缸（6）与导电杆（7）上端相连，水冷钢套（9）装在阳极导电杆（7）外部；连接杆（19）上端通过球壳（12）、钢珠（13）、导向套（14）、气动卡头（15）与阳极导电杆下端连接。

2.根据权利要求1所述的同轴供电的真空自耗电弧凝壳炉，其特征是升降气缸（2-3）安装在真空熔炼室外部，与支撑架通过升降架（2-2）连接，升降架（2-2）的动作受导向杆限制。

说明书

同轴供电的真空自耗电弧凝壳炉

技术领域

[0001] 本发明属于钛、锆等稀有金属的熔铸技术领域中的真空自耗电弧凝壳炉的改进。

背景技术

[0002] 当前国内外的真空自耗电弧凝壳炉在供电方式上有的是通过坩埚水套两侧倾翻轴供电；有的是通过坩埚水套倾翻轴一侧供电。倾翻轴既要给坩埚通水，又要供电，还要传递力矩，且要反复拆卸，上述这些结构及供电方式都存在着炉内磁场分布不均匀现象，导致在熔化过程中磁场分布不均匀，电弧受到磁场力的影响产生磁偏吹，水冷坩埚容易被电弧击穿，进而发生蒸汽和氢氧爆炸，很不安全，而且影响生产进度，为企业造成很大的经济损失。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种同轴供电的真空自耗电弧凝壳炉。

[0004] 同轴供电的真空自耗电弧凝壳炉，具有坩埚，其在坩埚两侧端面法兰对称安装有坩埚导电耳、支撑耳，支撑耳与坩埚端面法兰连接，导电耳位于支撑耳上部并且由连接杆穿过连为一体，连接杆下部与支撑耳之间装有弹簧机构，一组两个同轴导电杆组件位于连接杆上部并且在两组炉外气缸的驱动下上下运动实现与连接杆连接或分离。

[0005] 导电杆组件包括支撑杆、球壳、钢珠、导向套、升降架、升降气缸、阳极导电杆、水冷钢套、导电法兰、水冷电缆、压紧气缸构成；支撑杆位于中心作为整个组件的支撑，阳极导电杆套在支撑杆外，支撑杆上部装有压紧气缸并且压紧气缸与导电杆上端相连，水冷钢套装在阳极导电杆外部；连接杆上端通过球壳、钢珠、导向套、气动卡头与阳极导电杆下端连接。

[0006] 本发明采用合理的坩埚供电方式，即同轴供电，使炉外炉内磁场分布均匀，从而达到消除真空自耗电弧凝壳炉熔化过程中电弧受周围磁场的影响，易击穿坩埚等弊端，且生产过程中操作、维护方便。

附图说明

[0007] 图1为本发明结构示意图。图号说明：1-水冷电缆；2-上炉体；3-辅助电极；4-自耗电极；5-支撑杆；6-压紧气缸；7-阳极导电杆；8-压紧环；9-水冷钢套；10-炉壳；11-导水管；12-球壳；13-钢珠；14-导向套；15-气动卡头，16-导电法兰；17-坩埚导电耳；18-支撑耳；19-连接杆；20-冷却水套；21-隔水套；22-紫铜坩埚。

[0008] 图2为图1侧视图。其中2-1导向柱；2-2升降架；2-3升降气缸。

[0009] 图3为图1中局部放大图(坩埚导电耳与导电杆压紧图)。

具体实施方式

[0010] 如图1-3所示，具体地说，本发明同轴供电凝壳炉结构包括坩埚组件和同轴导电杆组件。坩埚组件主要由紫铜坩埚、冷却水套及隔水套组成；在紫铜坩埚的端面法兰对称安装有两组坩埚导电耳、支撑耳及弹簧机构。同轴导电杆组件包括两组对称安装的导电杆组件，该两组导电杆组件在两个炉外气缸的作用下动作；导电杆组件包括支撑杆、球壳、钢珠、导向套、升降架、升降气缸、导向杆、导电杆、水冷钢套、导电法兰、水冷电缆、压紧气缸。所述同轴导电杆组件由及弹簧机构构成；导电杆组件由支撑杆、导电杆、水冷钢套及导电杆控制气缸组成；导电杆组件结构为内外嵌套式结构。导电杆外装配有一不锈钢水套。两组导电杆的导电法兰与坩埚法兰面压紧产生一定的挤压应力。升降气缸安装在真空熔炼室外部，与支撑架通过升降架连接，升降架的动作受导向杆限制。

[0011] 坩埚到达指定位置，在升降气缸的驱动下，两组导电杆组件向下运动，到达行程后压紧气缸驱动导电杆向下运动，导向套对钢珠作用，钢珠将连接杆卡住，同时对坩埚产生向上的提升力，导电法兰与坩埚法兰面紧密结合导电；导电杆外套一不锈钢水冷套，导电杆炉外一端与水冷电缆连接。在钛液熔化达到熔化量时，切断熔化电源，同时压紧气缸活塞向上移动驱动导电杆提升，连接杆受弹簧作用，将钢珠压回初始位置，同轴导电杆组件被升降气缸快速提升，使坩埚及时翻转、浇注。

[0012] 真空自耗电弧凝壳炉熔化工况过程是：在真空环境下，将被熔化的钛自耗电极接负极，坩埚接正极，通一直流电源，使两极间产生弧光放电，正离子打到阴极(自耗电极)，电子打到阳极上(坩埚)，将电能转变成热能使物料熔化，如图1所示。熔化时，液态钛以熔滴的形式，通过约4700℃的高温电弧区，滴落到坩埚熔池内，熔滴在滴落的过程中和水冷铜坩埚内保持液态时，发生一系列的物理化学反应，在电弧高温加热的作用下，自耗电极的不断熔化消耗，熔池不断上升，然后将熔融金属液体倒入模具中冷凝成铸件的过程。