[發明專利]一種控制真空感應爐熔煉夾雜物及夾渣的裝置及其方法

在審

• 申請號: 201810594620.0
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108568514A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 沈海軍;張丕軍;王建偉;程興德;王國棟
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃先進金屬材料研究所有限公司
• 主分類號: B22D41/01
• 分類號: B22D41/01;B22D41/18;B22D43/00;C22B9/04
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

一種控制真空感應爐熔煉夾雜物及夾渣的裝置及其方法，所述感應爐包括熔煉室和澆鑄室，所述熔煉室與澆鑄室之間設置有真空隔離閥，所述熔煉室內設置有坩堝，其特征在于：所述熔煉室頂部還設置有真空隔離套筒，所述隔離套筒中設置有粘渣棒，所述粘渣棒材料與所熔煉的合金基體材料相同，所述粘渣棒用于粘附熔池的浮渣，并可同時進行測溫取樣；所述澆鑄室中設置有可加熱的L型中間包，用于降低澆鑄過熱度和延長熔池的駐留時間；所述L型中間包上部設置有塞棒裝置，所述塞棒裝置上端與澆鑄室頂部連接，下端為可伸縮的塞棒。本發明可改善真空感應熔煉鑄錠的純凈度。

技術領域

本發明屬于特種冶金領域，涉及高性能金屬材料真空冶金過程，具體涉及一種控制真空感應爐熔煉夾雜物及夾渣的裝置及其方法。

背景技術

真空感應熔煉是高性能合金鑄錠生產的初始和主要工序，其優勢是精準的合金成分控制及氣體等雜質元素脫除。但脫氧脫硫形成的夾雜物，以及爐襯侵蝕等所造成的夾雜物和夾渣是真空感應熔煉的控制難點。對于真空感應生產的鑄錠直接進行熱加工，或者真空感應加真空電弧重熔(又稱雙真空熔煉)工藝流程而言，相關的夾雜物和夾渣會造成嚴重的影響，包括裂紋源，凝固質量缺陷(如臟白斑、黑斑等)。

目前的工業生產實踐中對于夾雜物和夾渣的控制方法包括：

（1）盡可能利用碳氧反應脫氧，減少氧化物類夾雜；

（2）在澆注前將坩堝朝著澆注口反方向側傾，將部分表面浮渣粘附在澆注口對面方向的坩堝壁上；

（3）采用帶有中間包的真空感應熔煉系統；

（4）采用陶瓷過濾器。

盡可能利用碳氧反應脫氧是一種有效控制氧化物夾雜的方法，但此方法只能減少氧化物夾雜增量。澆注前的坩堝側傾操作可以減少當爐次熔煉的部分表面浮渣，但效果有限，且這些粘附的爐渣又會成為下一爐熔煉的夾渣來源之一。

中間包可以延長熔池的駐留時間，并基于擋壩和檔堰的合理設置促進夾雜物的上浮。但目前工業生產采用的中間包由于采用長條形狀，且沒有加熱裝置，熔液流經中間包的熱輻射和被中間包吸納的熱量較多，為避免水口凝結的生產事故，不得不提高澆注過熱度，而引起爐襯侵蝕加劇，夾渣數量增加；二是沒有控流裝置，夾雜物和夾渣沒有足夠的時間上浮，澆注開始后夾雜物和夾渣熔液直接進入鋼錠模，浮在中間包熔液表面的夾雜物和夾渣也在最后隨尾鋼流入鋼錠模。CN102901351A提到了一種坩堝與中間包整體設計，且在坩堝頂部弧形中間包加塞棒的方法，該方法利用塞棒可有效控制澆注速度和尾渣，但由于非獨立的中間包，也沒有擋壩、檔堰等，夾雜物和夾渣并無有效的時間上浮，且澆注過程容易發生卷渣。

陶瓷過濾器可以有效地阻擋過濾夾雜物和夾渣，但由于過濾孔非常細小，導致澆注速度緩慢，且過濾孔一旦發生堵塞，會導致生產中斷。

發明內容

本發明公開了一種控制真空感應爐熔煉夾雜物及夾渣的裝置，所述感應爐包括熔煉室和澆鑄室，所述熔煉室與澆鑄室之間設置有真空隔離閥，所述熔煉室內設置有坩堝，所述熔煉室頂部還設置有真空隔離套筒，所述隔離套筒中設置有粘渣棒，所述粘渣棒材料與所熔煉的合金基體材料相同，所述粘渣棒用于粘附熔池的浮渣和測溫取樣；所述澆鑄室中設置有可加熱的L型中間包，用于降低澆鑄過熱度和延長熔池的駐留時間；所述L型中間包上部設置有塞棒裝置，所述塞棒裝置上端與澆鑄室頂部連接，下端為可伸縮的塞棒。

進一步的，所述可加熱的L型中間包耐材內部嵌入了電加熱裝置，所述電加熱裝置為可電加熱的電阻絲。

一種控制真空感應爐熔煉夾雜物及夾渣的方法，包括以下幾個步驟：

步驟一：配碳脫氧，根據主體原料的氧含量，配入相應的碳粉并置于熔煉室坩堝底部；

步驟二：關閉熔煉室爐蓋，開始抽真空直至絕對真空度達到設定值，并開始檢查靜態漏氣率，保證熔煉室的密封性；