[發明專利]一種交直流等離子弧重熔爐

有效

• 申請號: 202110255419.1
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113005300B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 余建波;錢夢浩;劉亮;李霞;張振強;王江;任忠鳴
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22B9/22
• 分類號: C22B9/22
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 孫玲

本發明公開了一種交直流等離子弧重熔爐，包括爐體、銅坩堝、鎢電極、金屬棒料和冷卻系統。其中，銅坩堝位于爐體內；鎢電極位于爐體內且位于銅坩堝上方，鎢電極與銅坩堝分別用于與直流電源的陰極和陽極相連；金屬棒料位于銅坩堝與鎢電極之間，金屬棒料用于與交流電源相連；冷卻系統用于對鎢電極和銅坩堝降溫。相比于現有技術，本發明利用等離子弧的高溫以及交流電補償熱量熔化金屬，使金屬特別是難熔金屬能快速熔化，實現多種金屬的熔煉。

技術領域

本發明涉及等離子弧熔煉技術領域，特別是涉及一種交直流等離子弧重熔爐。

背景技術

等離子弧熔煉是利用電極和原料之間產生的集中和可控穩定化等離子弧作為熱源來熔化金屬和合金的生產工藝。等離子弧具有較高的電離度，是一種高速流動的等離子體，具有能量集中的特點。熔煉中通常以鎢電極作為陰極，被熔煉金屬作為陽極。等離子弧與金屬接觸的溫度為5000-30000K，適合用來熔化各種金屬特別是難熔金屬。等離子弧熔煉可以廣泛的選擇氣氛，根據不同的需要可更換爐內氣氛以實現特殊金屬或合金的熔煉。

目前的熔煉合金設備，很少能達到等離子弧的高溫，這不利于含難熔金屬合金的熔煉。熔解這些合金需要非常高的能耗，這一般需要較大功率的電力輸入，若全部用直流電，這又會大大增加熔煉的成本。同時，等離子弧溫度雖然高，但是等離子氣從槍口出來后會發散，熱量散失較多，這對于大質量試樣熔煉不利。

發明內容

本發明的目的是提供一種交直流等離子弧重熔爐，用以解決上述現有技術存在的問題，利用等離子弧的高溫以及交流電補償熱量熔化金屬，使金屬特別是難熔金屬能快速熔化，實現多種金屬的熔煉。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明公開了一種交直流等離子弧重熔爐，包括：

爐體；

銅坩堝，所述銅坩堝位于所述爐體內；

鎢電極，所述鎢電極位于所述爐體內且位于所述銅坩堝上方，所述鎢電極與所述銅坩堝分別用于與直流電源的陰極和陽極相連；

金屬棒料，所述金屬棒料位于所述銅坩堝與所述鎢電極之間，所述金屬棒料用于與交流電源相連；

冷卻系統，所述冷卻系統用于對所述鎢電極和所述銅坩堝降溫。

優選地，所述銅坩堝具有冷卻腔，所述冷卻腔用于容納冷卻液。

優選地，所述鎢電極外側套設有冷卻環，所述冷卻環用于容納冷卻液。

優選地，所述冷卻系統為水冷系統，所述冷卻系統用于為所述銅坩堝及所述冷卻環提供循環冷卻液。

優選地，所述金屬棒料安裝于直線驅動裝置上。

本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：

本發明通過在鎢電極與銅坩堝之間放電，將中間的氣體電離產生離子弧，離子弧產生的高溫使金屬棒料在短時間內熔化并收集于下方的銅坩堝內，實現多種金屬尤其是難熔金屬的熔煉。交流電源對金屬棒料進行加熱，產生熱量補償，降低了對直流電的電壓要求。通過直線驅動裝置調整金屬棒料的位置，隨著金屬棒料前端的熔化將金屬棒料逐漸向前移動，提高金屬棒料的利用率，并且避免金屬棒料熔化后滴落至坩堝外側造成浪費。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實施例交直流等離子弧重熔爐的結構示意圖；

附圖標記說明：1-冷卻系統；2-爐體；3-鎢電極；4-金屬棒料；5-熔體；6-銅坩堝；7-直流電源；8-交流電源。