[發(fā)明專利]一種具有全懸浮、強(qiáng)攪拌能力的感應(yīng)熔煉的冷坩堝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011152944.2
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112393588A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李佳;李庚
• 申請（專利權(quán)）人: 寶雞華煜鼎尊材料技術(shù)有限公司
• 主分類號: F27B14/06
• 分類號: F27B14/06;F27B14/08;F27B14/10;F27D27/00
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11793
• 代理人: 彭成

本發(fā)明公開了一種具有全懸浮、強(qiáng)攪拌能力的感應(yīng)熔煉的冷坩堝，包括坩堝、主感應(yīng)線圈、底部感應(yīng)線圈、主磁場擾動筒和底磁場擾動筒，在坩堝的外側(cè)面設(shè)置主感應(yīng)線圈，通過主感應(yīng)線圈對熔池施加徑向的懸浮力，使熔池脫離坩堝的側(cè)面。在坩堝的底部設(shè)置底部感應(yīng)線圈，通過平面螺旋形的底部感應(yīng)線圈或者螺旋狀的錐形感應(yīng)線圈，通過底部感應(yīng)線圈對熔池底部施加向上的懸浮力，使熔池的底部也脫離坩堝的內(nèi)底面，從而實(shí)現(xiàn)熔池的全懸浮，提高了熔煉溫度，改善了合金成分的均勻性，防止凝殼的形成。此外，坩堝底部設(shè)置螺旋狀的小錐形或者柱形感應(yīng)線圈，對澆鑄的金屬液施加進(jìn)行的作用力，使金屬液始終處于中間位置，澆鑄精準(zhǔn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有全懸浮、強(qiáng)攪拌能力的感應(yīng)熔煉的冷坩堝，具體為一種在懸浮熔煉過程中利用電磁場提高懸浮效果的冷坩堝，屬于熔煉技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

冷坩堝真空感應(yīng)熔煉(真空電磁懸浮熔煉)是最先進(jìn)的熔煉技術(shù)之一，與真空中頻感應(yīng)熔煉相似，是在真空或惰性氣體的環(huán)境下利用電磁場加熱金屬完成熔煉過程，屬于一種無氣體污染的熔煉技術(shù)。相比真空中頻感應(yīng)熔煉，冷坩堝真空感應(yīng)熔煉利用電磁懸浮力使金屬熔池在坩堝中呈懸浮狀態(tài)，避免了坩堝材料對液態(tài)金屬的污染。因此，懸浮熔煉技術(shù)特別適合于熔煉活潑金屬、難熔金屬及其合金。這種熔煉技術(shù)使用分瓣的冷坩堝，所以稱為冷坩堝技術(shù)。坩堝分瓣的目的是使電磁場能進(jìn)入金屬坩堝的內(nèi)部。

在冷坩堝真空感應(yīng)熔煉技術(shù)中，電磁場產(chǎn)生的懸浮力指向坩堝的軸心，這種懸浮力的作用下，熔池四周的表面受到壓力，使熔池被束縛成柱狀，與坩堝側(cè)壁的內(nèi)表面不接觸。熔池除了懸浮力之外，還受到重力的作用，在熔池中越靠下部壓力越大，所以，熔池呈現(xiàn)出上細(xì)下粗的形態(tài)。在熔池的底部，液體往往不能完全脫離坩堝的底面，受到坩堝底面強(qiáng)烈的冷卻作用，熔池的底部溫度偏低，經(jīng)常會形成凝殼，如圖1所示。坩堝01的內(nèi)底面為曲面或者斜面時，熔池03的底部也能局部脫離坩堝01的內(nèi)底面，如圖2所示。但是，在內(nèi)底面的中心區(qū)，熔池03的底部仍然不能與坩堝1的內(nèi)底面完全脫離。

熔池底部溫度偏低和形成凝殼的現(xiàn)象會對熔煉效果帶來以下不利的效果：

1.使熔池的熱量大部分被坩堝的冷卻水帶走，增加了熔煉的能耗，延長了熔煉的時間；2.降低了成材率；3.在熔煉合金時，出現(xiàn)凝殼就難以實(shí)現(xiàn)合金成分的均勻性，并導(dǎo)致產(chǎn)品成分偏離設(shè)計成分，這是凝殼出現(xiàn)造成的最嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

現(xiàn)有的專利CN101948958公開一種有色金屬真空電磁懸浮蒸餾精煉方法及設(shè)備，通過在坩堝的外側(cè)設(shè)置懸浮線圈和穩(wěn)定線圈，使物料呈懸浮狀態(tài)進(jìn)行加熱及攪拌。然而，感應(yīng)線圈的這種設(shè)置方式，并不能夠給物料提供向上的懸浮力，物料的底部與坩堝底接觸，導(dǎo)致物料底部溫度降低，容易形成凝殼，嚴(yán)重影響合金的均勻性。

現(xiàn)有的專利ZL201020696611.1提供一種具有高懸浮能力的感應(yīng)熔煉技術(shù)的冷坩堝，其坩堝體的底部內(nèi)壁與水平方向設(shè)有均勻或者不均勻的斜度，坩堝體的底部完全分瓣，分瓣之間的縫隙貫穿坩堝體底部厚度，以此提高坩堝內(nèi)底部區(qū)域的熱效應(yīng)和懸浮力，防止熔池底部與坩堝底接觸而溫度偏低形成凝殼。然而，位于坩堝側(cè)壁和底部的感應(yīng)線圈形成的電磁場相互干擾，導(dǎo)致坩堝體內(nèi)部的電磁場并不均勻，對爐料的加熱及攪拌并不均勻，影響合金的均勻性。此外，金屬液從下注口流出時，失去感應(yīng)線圈的作用力，金屬液并不能夠沿著一定的軌跡均勻流出，而具有很大的隨意性，導(dǎo)致金屬液不能準(zhǔn)確進(jìn)入鑄模入口，產(chǎn)生浪費(fèi)。

此外，現(xiàn)有的的懸浮熔煉技術(shù)中雖然存在有電磁攪拌，但是電磁攪拌能力較弱，還不能實(shí)現(xiàn)熔池成分充分的均勻化。因此，提供一種可以全懸浮、加熱和攪拌均勻、耐高溫、防污染的感應(yīng)熔煉冷坩堝具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提供一種使合金熔池實(shí)現(xiàn)全懸浮、均勻加熱、均勻攪拌、澆鑄精準(zhǔn)，整體結(jié)構(gòu)簡單的全懸浮感應(yīng)熔煉的冷坩堝。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。