真空等離子熱床熔煉工藝的制作方法
【專利摘要】提供一種真空等離子熱床熔煉工藝，在與被加熱物料為同一材質(zhì)且置于真空爐內(nèi)的熱床上用高溫等離子槍吹出弧形槽形成熔煉高溫核心區(qū)，物料通過送料器連續(xù)進入熔煉高溫核心區(qū)內(nèi)用高溫等離子槍直接加熱，熔化后的金屬液從熔煉高溫核心區(qū)側(cè)邊的缺口連續(xù)流入結(jié)晶器內(nèi)。本發(fā)明可保證物料始終置于高溫等離子槍火焰產(chǎn)生的熔煉高溫核心區(qū)內(nèi)，提高了工作效率，降低能耗，節(jié)約成本。
【專利說明】真空等離子熱床熔煉工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬等離子熔煉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種真空等離子熱床熔煉工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)等離子熔煉有兩種方式:一是等離子熱坩堝熔煉和冷床熔煉，這兩種方法都是通過金屬液將等離子熔煉核心區(qū)的熱量傳導(dǎo)至整個坩堝或者冷床，坩堝和冷床所裝物料體積遠遠大于等離子熔煉核心區(qū)體積，物料通過熱傳導(dǎo)被整體加熱。等離子核心熔煉高溫區(qū)由于僅僅位于等離子槍的噴嘴附近，大量的熱量通過熔煉高溫核心區(qū)金屬液傳遞到四周，金屬液導(dǎo)熱由于物料本身溫度梯度小，熱傳導(dǎo)大大低于熔煉高溫核心區(qū)內(nèi)等離子槍的火焰溫度與冷物料的傳導(dǎo)速度，從而造成熔煉高溫核心區(qū)溫度過高，而物料整體加熱緩慢的現(xiàn)象，當(dāng)加熱物料為塊狀或者粒狀時，適用于此種方式；二是等離子重熔，物料一般為棒狀，棒狀物料作為等離子的一個電極，等離子能量完全集中于棒狀物料的一端，金屬被迅速融化，金屬液在重力作用下落入下方的坩堝或者結(jié)晶器內(nèi)，棒狀物料完全置于等離子熔煉高溫核心區(qū)內(nèi)，熱效率高，但是采用此種方式時，需要對物料做先期處理，而先期處理的代價往往很大。上述兩種熔煉方式的缺陷，限制了等離子熔煉的快速發(fā)展，因此有必要進行改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題:提供一種真空等離子熱床熔煉工藝，在熱床上用高溫等離子槍吹出弧形槽形成熔煉高溫核心區(qū)，物料通過送料器連續(xù)進入熔煉高溫核心區(qū)內(nèi)用高溫等離子槍直接加熱，熔化后的金屬液從熔煉高溫核心區(qū)側(cè)邊的缺口連續(xù)流入結(jié)晶器內(nèi)，保證物料始終置于高溫等離子槍火焰產(chǎn)生的熔煉高溫核心區(qū)內(nèi)，提高了工作效率，降低能耗，節(jié)約成本。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:真空等離子熱床熔煉工藝，在與被加熱物料為同一材質(zhì)且置于真空爐內(nèi)的熱床上用高溫等離子槍吹出弧形槽形成熔煉高溫核心區(qū)，物料通過送料器連續(xù)進入熔煉高溫核心區(qū)內(nèi)用高溫等離子槍直接加熱，熔化后的金屬液從熔煉高溫核心區(qū)側(cè)邊的缺口連續(xù)流入結(jié)晶器內(nèi)。
[0005]其中，所述熔煉高溫核心區(qū)側(cè)邊的缺口置于高溫等離子槍的火焰高溫核心區(qū)內(nèi)。
[0006]進一步地，所述缺口外側(cè)設(shè)有金屬液限流器，所述金屬流限流器與熱床側(cè)面固定連接，金屬流限流器頂部制有V型槽，所述V型槽最大開口處寬度大于缺口的寬度。
[0007]進一步地，所述熱床置于耐高溫隔熱襯底內(nèi)。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點:
[0009]1、本發(fā)明針對塊狀和粒狀等散裝物料，例如，海綿鈦、海綿鋯，包括各種金屬粉，功效極高；
[0010]2、高效利用等離子熔煉高溫核心區(qū)的高溫來快速熔化物料；
[0011]3、熱床由被加熱物料的鍛件或者板材加工而成，杜絕外來材料污染；[0012]4、相對冷床，由于沒有水冷銅帶走大量熱量，熱床熔煉大大提高了能量使用效率，由于在熔煉高溫核心區(qū)的金屬過熱大大高于冷床的整體金屬過熱，熔煉高溫且除雜效果好；
[0013]5、金屬液限流器具有一定的去除高密度夾雜的能效。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖1描述本發(fā)明的一種實施例。
[0016]真空等離子熱床熔煉工藝，在與被加熱物料為同一材質(zhì)且置于真空爐內(nèi)的熱床3上用高溫等離子槍I吹出弧形槽形成熔煉高溫核心區(qū)4，物料通過送料器7連續(xù)進入熔煉高溫核心區(qū)4內(nèi)用高溫等離子槍I直接加熱，熔化后的金屬液從熔煉高溫核心區(qū)4側(cè)邊的缺口 8連續(xù)流入結(jié)晶器6內(nèi)，同時，需保證熔煉高溫核心區(qū)4側(cè)邊的缺口 8置于高溫等離子槍I的火焰高溫核心區(qū)內(nèi)。在缺口 8外側(cè)設(shè)有金屬液限流器5，金屬流限流器5與熱床3側(cè)面固定連接，金屬流限流器5頂部制有V型槽9，V型槽9最大開口處寬度大于缺口 8的寬度，并將熱床3置于耐高溫隔熱襯底2內(nèi)。
[0017]工作原理:整個裝置至于真空和保護氣氛下，物料通過送料器7直接投入熱床3上的等離子熔煉高溫核心區(qū) 4的弧形槽內(nèi)，物料直接接觸上萬度的高溫等離子槍I噴出的火焰，物料迅速被融化后通過缺口 8和金屬液限流器5上的V型槽9流入結(jié)晶器6內(nèi)。
[0018]從所周知，等離子槍具有加熱集中的特性以及核心區(qū)溫度較高的特點。等離子槍從噴嘴噴出的火焰形成的溫度場呈鐘型分布，一般等離子槍噴嘴距離物料高度為40mm到100mm，噴嘴正下方溫度可以達到上萬度，但是溫度從噴嘴正下方中心向外緣遞減非常迅速，物料在水平距離噴嘴正下方中心大約50mm的方位所能獲得的熱量大大低于中心溫度，等離子熔煉高溫核心區(qū)4的范圍較小。等離子熱床3，這個概念是相對于等離子冷床，等離子冷床使用水冷銅在熔融金屬液外部強行冷卻了一個保護冷殼。而等離子熱床3不用強行冷卻，直接使用熔煉物料的鍛件或者板材在其上加工了一個弧形槽，槽的大小根據(jù)等離子槍的特性決定；在熔煉時整個熱床3處于高溫固體形態(tài)，熱床的溫度來源于熔煉高溫核心區(qū)4的熱輻射，而熱輻射產(chǎn)生的熱量可以通過新加入冷物料來降低，從而保證整個熱床3呈現(xiàn)為固態(tài)。另外，金屬在固相和液相變化時所要吸收的潛熱是非常巨大的，即使熱床3達到了相變點溫度，可以通過加大冷物料投入或者降低功率來降溫，由于需要的熱量巨大，可以為操作者留出充足的操作時間，另外，直接測量熱床的溫度成本也比較低。等離子熱床3的供金屬液流出的缺口 8必須在等離子熔煉高溫核心區(qū)4的覆蓋范圍內(nèi)，如果不在高溫區(qū)內(nèi)，金屬液會迅速凝固從而導(dǎo)致后續(xù)的金屬液無法流出。由于等離子高溫氣流有不確定性，所以缺口 8在熔煉高溫核心區(qū)4的位置并不確定，為了使金屬液全部流入結(jié)晶器6，加入一個金屬液限流器5，金屬液限流器5實際就是一個開V型槽9的水冷銅冷卻裝置，金屬液會在V型槽9的兩邊形成固態(tài)，金屬液從V型槽9中間留到下一級設(shè)備中。由于部分金屬液會在金屬液限流器5附近凝結(jié)，使得該裝置具有一定的類似冷床去除高密度夾雜的能力。
[0019]上述實施例，只是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限制本發(fā)明實施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化`，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.真空等離子熱床熔煉工藝，其特征在于:在與被加熱物料為同一材質(zhì)且置于真空爐內(nèi)的熱床(3 )上用高溫等離子槍(I)吹出弧形槽形成熔煉高溫核心區(qū)(4 )，物料通過送料器(7)連續(xù)進入熔煉高溫核心區(qū)(4)內(nèi)用高溫等離子槍(I)直接加熱，熔化后的金屬液從熔煉高溫核心區(qū)(4 )側(cè)邊的缺口( 8 )連續(xù)流入結(jié)晶器(6 )內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空等離子熱床熔煉工藝，其特征在于:所述熔煉高溫核心區(qū)(4)側(cè)邊的缺口(8)置于高溫等離子槍(I)的火焰高溫核心區(qū)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空等離子熱床熔煉工藝，其特征在于:所述缺口(8)外側(cè)設(shè)有金屬液限流器(5)，所述金屬流限流器(5)與熱床(3)側(cè)面固定連接，金屬流限流器(5)頂部制有V型槽(9)，所述V型槽(9)最大開口處寬度大于缺口(8)的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的真空等離子熱床熔煉工藝，其特征在于:所述熱床(3)置于耐高溫隔熱襯底(2)內(nèi)。`
【文檔編號】C22B9/22GK103498055SQ201310475764
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】戚民杰 申請人:寶雞正微金屬科技有限公司