[發明專利]用于真空電弧重熔系統的緊湊線圈組件

在審

• 申請號: 201880067785.0
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN111247259A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 哈希施·D·帕特爾;杰里米·L·森森尼格;小羅伯特·詹姆斯·麥克法蘭;詹姆斯·勒羅伊·菲利普斯
• 申請（專利權）人: 鈦金屬公司
• 主分類號: C22B9/04
• 分類號: C22B9/04;C22B9/20;F27B3/08;F27D11/06;F27D11/08;H05B6/34;H05B7/07;H05B7/20
• 代理公司: 北京市萬慧達律師事務所 11111
• 代理人: 王蕊;段曉玲

提供了一種用于由電極形成鑄錠的真空電弧重熔系統，該系統包括坩堝組件，其被配置為容納電極和鑄錠；電磁能量源，其圍繞坩堝組件布置；以及提升機構，其可操作以沿著坩堝組件的縱向軸線移動電磁能量源。在重熔期間，由電磁能量源產生的磁場局限于電弧區，以及在一種形式中，電磁能量源是具有磁芯和圍繞磁芯纏繞的多個線圈對的線圈組件，其中，線圈組件可操作以基于在多個線圈對中流動的電流從線圈產生磁場。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年10月17日提交的美國臨時申請號62/573,229的優先權和權益。上述申請的公開內容在此通過引用而并入本文。

技術領域

本公開涉及一種真空電弧重熔系統。

背景技術

本部分的陳述僅提供與本公開相關的背景信息，而可能不構成現有技術。

真空電弧重熔(VAR)工藝通常用于加工高性能鈦、鋯、鎳基合金和鋼以及其它合金。通常，VAR系統通過電流逐漸熔化電極，該電流流過電極并形成電弧到容納在坩堝內的熔融金屬。在該過程中改變所施加的熔化電流，以獲得所需的熔融金屬池幾何形狀。有時，電弧可使金屬珠濺射到熔融金屬上方的坩堝壁的一部分上。這些部分是冷的，以及可將珠凝固成多孔的非均質塊，這可在鑄錠中引起表面不規則性。本公開解決了與VAR鑄錠表面質量和內部質量相關的問題以及其它問題。

發明內容

本部分提供了本公開的一般概述，而不是其全部范圍或其所有特征的全面公開。

在本公開的一種形式中，提供了一種用于由電極形成鑄錠的真空電弧重熔系統。該系統包括坩堝組件，其被配置為容納電極和鑄錠；電磁能量源，其圍繞坩堝組件布置；以及提升機構，其可操作以沿著坩堝組件的縱向軸線移動電磁能量源。在該系統中，在重熔期間由電磁能量源產生的磁場局限于電弧區。在本公開的一些方面中，電磁能量源是線圈組件，該線圈組件包括磁芯和圍繞該磁芯纏繞的多個線圈對。線圈組件可操作以基于在多個線圈對中流動的電流從線圈產生磁場。在本公開的一些方面中，磁芯由磁導率鐵磁材料制成。此外，在本公開的一個方面中，線圈組件包括三個線圈對。在這種方面中，三個線圈對中的每一個中的電流可以是120°異相的。

在本公開的一些方面，該系統還包括控制系統，該控制系統被配置為使得雙向電流在多個線圈對中的每個線圈中流動。在一個變型中，控制系統以具有預定相位角偏移的正弦方式循環通過線圈的電流，以從線圈產生磁場。在本公開的一個方面中，控制系統包括用于每個線圈對的至少一個H型橋板。

在本公開的另一種形式中，提供了一種用于由電極形成鑄錠的真空電弧重熔系統。該系統包括坩堝組件、線圈組件和提升機構，其中坩堝組件被配置為容納電極和鑄錠。線圈組件圍繞坩堝組件布置，以及包括磁芯和圍繞磁芯纏繞的多個線圈對。線圈組件可操作以從線圈產生磁場，由多個線圈對中的每個線圈接收的電流(即，旋轉)來形成。該提升機構與線圈組件可操作地接合，以及可操作以沿著坩堝組件的縱向軸線移動線圈組件，使得在重熔期間來自線圈的磁場局限于電弧區。在本公開的一些方面中，提升機構包括平臺，線圈組件定位在該平臺上。在這些方面中，包括至少一個電動機，該電動機可操作以沿著坩堝組件的縱向軸線移動平臺和線圈組件。在本公開的一個方面中，系統還包括控制系統，被配置為驅動提升機構的至少一個電動機以及基于重熔期間鑄錠的高度來移動線圈組件。

在本公開的又一種形式中，提供了一種用于由電極形成鑄錠的真空電弧重熔系統。系統包括坩堝組件和電磁能量源，坩堝組件被配置為容納電極和鑄錠。電磁能量源圍繞坩堝組件布置，其中電磁能量源和坩堝組件被配置為沿著坩堝組件的縱向軸線彼此相對移動。此外，在重熔期間，由電磁能量源產生的磁場局限于電弧區。