能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉及其淬火实现方法

摘要

本发明公开了一种能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉及其淬火实现方法，所述真空感应熔炼炉包括炉体以及位于所述炉体内的旋转悬挂单元、样品盛放单元、感应加热单元和淬火单元，所述旋转悬挂单元设置在炉体的顶部，所述淬火单元设置在炉体的底部并与所述旋转悬挂单元相对地设置；所述感应加热单元设置在旋转悬挂单元与淬火单元之间，所述感应加热单元具有容纳样品盛放单元的至少一个通孔并能够实现感应加热；所述样品盛放单元悬挂在所述旋转悬挂单元上并位于所述感应加热单元的至少一个通孔内，所述样品盛放单元能够在旋转悬挂单元的旋转作用下脱离所述旋转悬挂单元并落入淬火单元中。

权利要求

1.一种能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉，其特征在于，所述真空感应熔炼炉包括炉体以及位于所述炉体内的旋转悬挂单元、样品盛放单元、感应加热单元和淬火单元，其中，所述旋转悬挂单元设置在炉体的顶部，所述淬火单元设置在炉体的底部并与所述旋转悬挂单元相对地设置；

所述感应加热单元设置在旋转悬挂单元与淬火单元之间，所述感应加热单元具有容纳样品盛放单元的至少一个通孔并能够实现感应加热；

所述样品盛放单元悬挂在所述旋转悬挂单元上并位于所述感应加热单元的至少一个通孔内，所述样品盛放单元能够在旋转悬挂单元的旋转作用下脱离所述旋转悬挂单元并落入淬火单元中。

2.根据权利要求1所述的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉，其特征在于，所述感应加热单元包括石墨加热体和卷绕在所述石墨加热体的外表面上的感应线圈，所述石墨加热体具有容纳样品盛放单元的至少一个通孔和至少一个测温孔。

3.根据权利要求2所述的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉，其特征在于，所述石墨加热体具有对称分布的两个或四个通孔，所述感应加热单元还包括设置在石墨加热体和感应线圈之间的绝缘保温层。

4.根据权利要求1所述的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉，其特征在于，所述样品盛放单元包括坩埚和设置在坩埚顶部的提手，所述样品盛放单元通过所述提手悬挂在旋转悬挂单元上并使所述坩埚位于所述感应加热单元的至少一个通孔内。

5.根据权利要求1所述的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉，其特征在于，所述旋转悬挂单元包括旋转控制杆和旋转盘，所述旋转盘上设置有至少一个缺口并且所述旋转盘能够随着旋转控制杆的旋转而旋转，所述样品盛放单元悬挂在所述旋转盘上并且能够在旋转盘的旋转作用下从所述至少一个缺口脱离并经过所述至少一个通孔落入淬火单元中。

6.根据权利要求1所述的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉，其特征在于，所述淬火单元包括淬火槽和位于所述淬火槽中的液态淬火金属。

7.根据权利要求5所述的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉，其特征在于，所述缺口的数量与所述通孔的数量相同，所述缺口的设置位置与所述通孔的设置位置相对应。

8.一种淬火实现方法，其特征在于，使用权利要求1至7中任一项所述的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉直接进行真空感应熔炼后的淬火。

9.根据权利要求8所述的淬火实现方法，其特征在于，所述淬火实现方法包括以下步骤：

1)将样品置于样品盛放单元中，将样品盛放单元悬挂在旋转悬挂单元上并置于感应加热单元的至少一个通孔内，调整样品盛放单元的位置使样品位于感应加热单元的中部；

2)向感应加热单元通电，对样品进行感应熔炼；

3)感应熔炼结束后，降低熔炼功率并降低熔炼温度，再旋转所述旋转悬挂单元使样品和样品盛放单元脱离所述旋转悬挂单元并落入淬火单元中，对样品进行淬火。

10.根据权利要求9所述的淬火实现方法，其特征在于，所述淬火实现方法还包括在一次感应熔炼过程中先后对多组样品分别进行淬火的步骤。

说明书

能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉及其淬火实现方法

技术领域

[0001] 本发明涉及真空感应熔炼设备的技术领域，更具体地讲，涉及一种能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉及其淬火实现方法。

背景技术

[0002] 大多数金属制品在加工的初期阶段都需铸造成型，而铸件的组织及性能与其凝固过程有密切的关系。对于凝固后还需经历其他加工程序的材料，凝固过程中形成的组织形态不仅会影响最终性能，在很大程度上也决定了后续加工的手段和工艺。

[0003] 常见的淬火方式分为两种：真空室淬火与大气淬火。真空室淬火的设备通常分为高真空加热保温腔体与低真空淬火室两个腔体，并且在高低真空的连接处设有精密阀门。此种类型的设备多为大型工厂采用，可以实现自动化操作，主要用于大尺寸工件的热处理，但其价格昂贵，少见于对液态金属的淬火处理。大气淬火设备较为简单，一般的马弗炉、真空感应炉和真空电阻炉等具有加热功能的炉体都能实现此功能，多见于实验样品热处理，但由于其设备简单、温度控制欠准确且淬火时需破坏真空，操作具有安全隐患且淬火效果不太理想。

[0004] 因此，有必要提供一种能够直接在现有设备的基础上实现真空室淬火的设备和方法。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种安全准确、设计简单、成本低且易于推广的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉及其淬火实现方法。

[0006] 本发明的一方面提供了一种能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉，所述真空感应熔炼炉包括炉体以及位于所述炉体内的旋转悬挂单元、样品盛放单元、感应加热单元和淬火单元，其中，所述旋转悬挂单元设置在炉体的顶部，所述淬火单元设置在炉体的底部并与所述旋转悬挂单元相对地设置；所述感应加热单元设置在旋转悬挂单元与淬火单元之间，所述感应加热单元具有容纳样品盛放单元的至少一个通孔并能够实现感应加热；所述样品盛放单元悬挂在所述旋转悬挂单元上并位于所述感应加热单元的至少一个通孔内，所述样品盛放单元能够在旋转悬挂单元的旋转作用下脱离所述旋转悬挂单元并落入淬火单元中。

[0007] 根据本发明的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉的一个实施例，所述感应加热单元包括石墨加热体和卷绕在所述石墨加热体的外表面上的感应线圈，所述石墨加热体具有容纳样品盛放单元的至少一个通孔和和至少一个测温孔。

[0008] 根据本发明的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉的一个实施例，所述石墨加热体具有对称分布的两个或四个通孔，所述感应加热单元还包括设置在石墨加热体和感应线圈之间的绝缘保温层。

[0009] 根据本发明的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉的一个实施例，所述样品盛放单元包括坩埚和设置在坩埚顶部的提手，所述样品盛放单元通过所述提手悬挂在旋转悬挂单元上并使所述坩埚位于所述感应加热单元的至少一个通孔内。

[0010] 根据本发明的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉的一个实施例，所述旋转悬挂单元包括旋转控制杆和旋转盘，所述旋转盘上设置有至少一个缺口并且所述旋转盘能够随着旋转控制杆的旋转而旋转，所述样品盛放单元悬挂在所述旋转盘上并且能够在旋转盘的旋转作用下从所述至少一个缺口脱离并经过所述至少一个通孔落入淬火单元中。

[0011] 根据本发明的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉的一个实施例，所述淬火单元包括淬火槽和位于所述淬火槽中的液态淬火金属。

[0012] 根据本发明的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉的一个实施例，所述缺口的数量与所述通孔的数量相同，所述缺口的设置位置与所述通孔的设置位置相对应。

[0013] 本发明的另一方面提供了一种淬火实现方法，使用上述能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉直接进行真空感应熔炼后的淬火。

[0014] 根据本发明的淬火实现方法的一个实施例，所述淬火实现方法包括以下步骤：

[0015] 1)将样品置于样品盛放单元中，将样品盛放单元悬挂在旋转悬挂单元上并置于感应加热单元的至少一个通孔内，调整样品盛放单元的位置使样品位于感应加热单元的中部；

[0016] 2)向感应加热单元通电，对样品进行感应熔炼；

[0017] 3)感应熔炼结束后，降低熔炼功率并降低熔炼温度，再旋转所述旋转悬挂单元使样品和样品盛放单元脱离所述旋转悬挂单元并落入淬火单元中，对样品进行淬火。

[0018] 根据本发明的淬火实现方法的一个实施例，所述淬火实现方法还包括在一次感应熔炼过程中先后对多组样品分别进行淬火的步骤。

[0019] 与现有技术相比，本发明的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉及其淬火实现方法能够准确地测量熔炼时的温度并可以直接实现多样品同批次的真空室淬火处理，实现安全快捷的淬火操作，具有安全准确、设计简单、成本低和易于推广等优点。

附图说明

[0020] 图1示出了根据本发明示例性实施例的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉的整体结构示意图。

[0021] 图2A示出了根据本发明一个实施例的感应加热单元中石墨加热体的俯视结构示意图，其中，通孔的数量为一个。

[0022] 图2B示出了图2A的主视结构示意图。

[0023] 图3A示出了根据本发明另一个实施例的感应加热单元中石墨加热体的俯视结构示意图，其中，通孔的数量为两个。

[0024] 图3B示出了图3A的主视结构示意图。

[0025] 图4A示出了根据本发明再一个实施例的感应加热单元中石墨加热体的俯视结构示意图，其中，通孔的数量为四个。

[0026] 图4B示出了图4A的主视结构示意图。

[0027] 图5示出了根据本发明示例性实施例的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉中样品盛放单元的主视结构示意图。

[0028] 图6示出了根据本发明示例性实施例的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉中旋转悬挂单元的仰视结构示意图。

[0029] 附图标记说明：

[0030] 10-炉体、20-旋转悬挂单元、21-旋转控制杆、22-旋转盘、221-缺口、30-样品盛放单元、31-提手、32-坩埚、40-感应加热单元、41-石墨加热体、411-通孔、412-测温孔、42-感应线圈、43-绝缘保温层、50-淬火单元、60-样品。

具体实施方式

[0031] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

[0032] 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

[0033] 下面先对本发明能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉的结构和原理进行详细的说明。需要说明的是，本发明主要对真空感应熔炼炉的主要机械结构和原理进行说明，而不对抽真空系统和电气系统等其他系统进行说明，本领域技术人员能够获知真空感应熔炼炉的基本结构和工作原理。

[0034] 图1示出了根据本发明示例性实施例的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉的整体结构示意图。

[0035] 如图1所示，根据本发明的示例性实施例，所述能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉包括炉体10以及位于炉体10内的旋转悬挂单元20、样品盛放单元30、感应加热单元40和淬火单元50。其中，炉体10是利用真空感应熔炼炉进行真空感应熔炼的主要部件，本发明也同时利用该炉体10进行真空室淬火的处理，避免了破坏真空并且降低了成本。而位于炉体10内的旋转悬挂单元20、样品盛放单元30、感应加热单元40和淬火单元50则是本发明同时实现真空感应熔炼和真空室淬火的关键结构。

[0036] 具体地，旋转悬挂单元20设置在炉体10的顶部，淬火单元50设置在炉体10的底部并与旋转悬挂单元20相对地设置。旋转悬挂单元20用于悬挂盛装样品60的样品盛放单元30，并使样品盛放单元30在需要时能够在旋转悬挂单元20的旋转作用下脱离旋转悬挂单元
20。淬火单元50用于对样品60进行淬火，将淬火单元50设置在于旋转悬挂单元20相对的炉体底部是为了能够在下方接住脱离旋转悬挂单元20之后的样品盛放单元30和样品60，继而对样品60进行淬火处理。

[0037] 感应加热单元40设置在旋转悬挂单元20与淬火单元50之间，并且用于对盛装在样品盛放单元30中的样品60进行感应加热。具体地，感应加热单元40具有容纳样品盛放单元30的至少一个通孔411并能够实现对样品盛放单元30内的样品60的感应加热。

[0038] 样品盛放单元30悬挂在旋转悬挂单元20上并位于感应加热单元40的至少一个通孔411内，由此感应加热单元40可以对位于通孔411内的样品盛放单元30中的样品60进行感应加热。并且，样品盛放单元30能够在旋转悬挂单元20的旋转作用下脱离旋转悬挂单元20并落入淬火单元50中，从而实现样品60的淬火处理。

[0039] 下面将继续结合附图对根据本发明示例性实施例的旋转悬挂单元20、样品盛放单元30、感应加热单元40和淬火单元50的结构进行说明。

[0040] 图2A示出了根据本发明一个实施例的感应加热单元中石墨加热体的俯视结构示意图，其中，通孔的数量为一个；图2B示出了图2A的主视结构示意图；图3A示出了根据本发明另一个实施例的感应加热单元中石墨加热体的俯视结构示意图，其中，通孔的数量为两个；图3B示出了图3A的主视结构示意图；图4A示出了根据本发明再一个实施例的感应加热单元中石墨加热体的俯视结构示意图，其中，通孔的数量为四个；图4B示出了图4A的主视结构示意图。

[0041] 如图1所示，根据本发明的示例性实施例，感应加热单元40包括石墨加热体41和卷绕在石墨加热体41的外表面上的感应线圈42。其中，石墨加热体41具有容纳样品盛放单元30的至少一个通孔411和至少一个测温孔412。根据本发明，感应线圈42对石墨加热体41加热，石墨加热体41是对样品60进行感应加热的关键组件，通孔411是用于容纳样品盛放单元
30的结构，具体可以根据所需处理的样品的组数来设置通孔411的数量，测温孔412中则可以插入测温组件进行测温。但是，本发明的感应加热单元40不限于上述结构。

[0042] 如图2A和图2B所示，通孔的数量可以为一个，此时只能处理单一样品；如图3A和图3B所示，通孔的数量可以为两个，此时可以同批处理两组样品；如图4A和图4B所以，通孔的数量可以为四个，此时可以同批处理四组样品，但优选地是使所述两个通孔或四个通孔处于对称位置，以保证不同组样品的温度一致。此外，为了提高保温绝缘性能，感应加热单元
40还包括设置在石墨加热体41和感应线圈42之间的绝缘保温层43，绝缘保温层43可以为石墨碳毡。

[0043] 如图5所示，根据本发明的示例性实施例，样品盛放单元30包括坩埚32和设置在坩埚32顶部的提手31，样品盛放单元30通过提手31悬挂在旋转悬挂单元20上并使坩埚32位于感应加热单元40的至少一个通孔411内。若有多组样品，则可以设置多个通孔411，并匹配多个样品盛放单元30即可。但本发明不限于此。

[0044] 如图6所示，根据本发明的示例性实施例，旋转悬挂单元20包括旋转控制杆21和旋转盘22，旋转盘22上设置有至少一个缺口221并且旋转盘22能够随着旋转控制杆21的旋转而旋转。具体可以将旋转控制杆21的一端伸出炉体10并进行固定，而将旋转控制杆21的另一端伸入炉体10内并且将旋转盘22设置在该旋转控制杆21的另一端，由此则可以通过在炉体外对旋转控制杆21的转动作用实现旋转盘22的转动控制。样品盛放单元30悬挂在旋转盘22上并且能够在旋转盘22的旋转作用下从至少一个缺口221脱离并经过至少一个通孔411落入淬火单元50中，并且可以通过调整样品盛放单元30悬挂在旋转盘22上的位置来控制不同组样品的下落顺序并实现同一批次多组样品的先后淬火处理。根据本发明的优选实施例，控制缺口211的数量与通孔411的数量相同，并使缺口211的设置位置与通孔411的设置位置相对应，以保证较佳的实现效果。但本发明不限于此。

[0045] 此外，本发明的淬火单元50包括淬火槽和位于淬火槽中的液态淬火金属(未示出)。由于在真空条件下进行淬火，因此淬火介质需采用液态金属以保证安全和淬火效果，液态淬火金属可以为铟锡合金液等。

[0046] 本发明的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉构造简单且成本低，允许用户按照自己的要求和实际情况设计石墨发热体的通孔数量和相应的旋转悬挂单元结构，并可以进行多样品同批次的淬火实验。在相同的实验条件下，能够减少多温度点淬火实验所需的时间，提高效率。

[0047] 本发明还提供了利用上述能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉实现淬火的方法，即使用上述能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉直接进行真空感应熔炼后的淬火。

[0048] 根据本发明的示例性实施例，该淬火实现方法包括以下步骤：

[0049] 1)将样品60置于样品盛放单元30中，将样品盛放单元30悬挂在旋转悬挂单元20上并置于感应加热单元40的至少一个通孔411内，调整样品盛放单元30的位置使样品60位于感应加热单元40的中部；

[0050] 2)向感应加热单元40通电，对样品60进行感应熔炼；

[0051] 3)感应熔炼结束后，降低熔炼功率并降低熔炼温度，再旋转所述旋转悬挂单元20使样品60和样品盛放单元30脱离旋转悬挂单元20并落入淬火单元50中，对样品60进行淬火。

[0052] 如图1和图6所示，在本实施例中，石墨加热体41中的通孔411数量为两个，并且所对应的旋转悬挂单元上的旋转盘缺口数量也为两个，由此可以在一次熔炼过程中对两组样品完成两次淬火实验。也即，本发明的淬火实现方法还可以包括在一次感应熔炼过程中先后对多组样品分别进行淬火的步骤。其中，样品可以为铜金属等。

[0053] 综上，本发明的能够实现淬火功能的真空感应熔炼炉及其淬火实现方法能够准确地测量熔炼时的温度并可以直接实现多样品同批次的真空室淬火处理，实现安全快捷的淬火操作，具有安全准确、设计简单、成本低和易于推广等优点。

[0054] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。