本發(fā)明涉及金屬制造，具體地說(shuō)是二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、自耗電極熔煉爐（var）又稱真空自耗電極電弧熔煉，是在真空環(huán)境下，感應(yīng)熔煉爐生產(chǎn)的自耗電極通過(guò)可控交流電弧加熱熔煉。

2、真空自耗冶煉是一種在真空環(huán)境下進(jìn)行的冶煉方法。?在這種方法中，被熔材料作為一電極，水冷銅坩堝為另一電極，在兩極間引弧，被熔材料被電弧高溫熔化后滴入增堝中，逐步熔化并冷凝成錠子。真空自耗冶煉可用于提升特種鋼材的自身品質(zhì)屬性，同時(shí)排出鋼材中的雜質(zhì)。

3、真空自耗冶煉在生產(chǎn)制造過(guò)程中，自耗電機(jī)處于相對(duì)封閉的真空環(huán)境下進(jìn)行，對(duì)于其消耗狀態(tài)難以做到實(shí)時(shí)把控，影響作業(yè)人員對(duì)金屬加工過(guò)程的判斷，同時(shí)，由于自耗電極在真空自耗過(guò)程需進(jìn)行二次冷卻，需在其冷卻過(guò)程中注重各區(qū)域金屬熔液的冷卻速率，避免發(fā)生偏析，影響鑄錠的最終成型品質(zhì)。

4、鑒于此，本發(fā)明提出了二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造方法及設(shè)備，解決了上述技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備；從而解決了現(xiàn)有的真空自耗設(shè)備難以對(duì)自耗電極熔融程度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，難以為鑄錠熔融后的冷卻過(guò)程提供多種散熱方式，降低了合金制造效率的問(wèn)題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備，包括爐體、坩堝、結(jié)晶器和自耗電極，坩堝位于爐體內(nèi)，坩堝的外側(cè)設(shè)置有結(jié)晶器，坩堝內(nèi)側(cè)設(shè)置有電弧發(fā)生組件，自耗電極位于爐體內(nèi)，所述爐體的上方固定安裝有封筒，封筒的上部耦合安裝有電極筒，電極筒內(nèi)活動(dòng)安裝有電極桿，電極桿的下端與自耗電極固定連接，爐體的外壁位置固定設(shè)置有真空接口，爐體的下部設(shè)置有用于容納冷卻水的腔室，且冷卻水腔室內(nèi)設(shè)置有過(guò)濾網(wǎng)罩，此外，還包括稱重組件。

3、所述爐體的中部外側(cè)安裝有基板，基板與爐體外壁之間密封貼合，稱重組件的固定端固定安裝于基板上，稱重組件的活動(dòng)端與封筒的上部固定連接，基板的上部固定安裝有送料電機(jī)，電極筒貫穿基板，且電極筒與基板轉(zhuǎn)動(dòng)配合，送料電機(jī)的輸出端與電極筒的上端耦合連接。

4、所述電極桿為兩段式結(jié)構(gòu)，電極桿的下半段與自耗電極固定連接，電極桿的上半段設(shè)置有外螺紋，電極筒的內(nèi)側(cè)設(shè)置有與電極桿外螺紋相嚙合的螺紋環(huán)，兩段電極桿之間通過(guò)聯(lián)軸器固定連接，聯(lián)軸器中部設(shè)置有若干依次相連的韌性彈片。

5、所述封筒的內(nèi)側(cè)固定安裝有銜接環(huán)，銜接環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有銜接齒環(huán)，封筒內(nèi)側(cè)固定設(shè)置有氣流道，氣流道上轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有銜接軸，銜接軸的一端固定有與銜接齒環(huán)向嚙合的銜接齒輪，銜接軸的另一端固定安裝有與氣流道內(nèi)氣流相配合的風(fēng)葉輪。

6、所述電極桿的下半段中部設(shè)置有滾軸環(huán)，銜接齒環(huán)的端面位置開設(shè)有弧形滑槽，弧形滑槽內(nèi)固定安裝有滑片，滑片數(shù)量為二且分布于弧形滑槽內(nèi)的不同位置，滑片上沿其弧形輪廓方向均勻開設(shè)有布設(shè)孔，兩個(gè)滑片上的布設(shè)孔之間插接有布設(shè)桿，布設(shè)桿軸線與銜接齒環(huán)軸線垂直，且布設(shè)桿抵靠于電極桿上的滾軸環(huán)側(cè)壁上。

7、所述布設(shè)桿軸線與電極桿上半段軸線之間的直線距離小于電極桿下半段的半徑。

8、所述滾軸環(huán)內(nèi)周向設(shè)置的滾軸直徑呈大~小~大間隔式排布，布設(shè)桿外壁在與滾軸環(huán)環(huán)向接觸的過(guò)程中，電極桿的下半段軸線與上半段軸線之間的偏轉(zhuǎn)角度為0～5度。

9、所述封筒的下部滑動(dòng)安裝有冷卻盤，冷卻盤內(nèi)側(cè)中空，冷卻盤的下端面均勻設(shè)置于錐齒，坩堝的上端面均勻設(shè)置有與錐齒相配合的錐槽，封筒上貫穿式安裝有調(diào)節(jié)管，且調(diào)節(jié)管的一端與冷卻盤的內(nèi)腔相連通。

10、所述坩堝固定安裝于爐體的中部，爐體的內(nèi)部空腔于坩堝的安裝連接位置一分為二，且互不連通，坩堝外壁與爐體下部?jī)?nèi)壁之間預(yù)留有散熱間隙，且散熱間隙與冷卻水間隙相連通。

11、所述坩堝的底部固定安裝有封堵片，封堵片面向坩堝內(nèi)側(cè)的一面設(shè)置有呈凸起狀的錐臺(tái)。

12、此外本發(fā)明還提供了二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造方法，包括以下步驟：

13、步驟一：首先將c276鎳合金機(jī)邊料進(jìn)行除雜，去除夾雜的其他廢金屬料，確保入爐前的料均為c276鎳合金，除雜后，采用光譜分析儀分析其成分后裝爐。開啟真空裝置，當(dāng)真空度得到限值后，啟動(dòng)熔化爐開關(guān)，對(duì)鎳合金進(jìn)行熔化；

14、步驟二：熔化過(guò)程不添加精煉劑、除渣劑，當(dāng)金屬液形成后攝取少量進(jìn)行爐前化驗(yàn)，根據(jù)爐前化驗(yàn)的成分，添加微量單質(zhì)金屬進(jìn)行成分調(diào)節(jié)；

15、步驟三：調(diào)整后的金屬液，通過(guò)機(jī)構(gòu)澆注到模具中，對(duì)模具間接水冷后，形成c276鎳合金鑄錠，澆注過(guò)程為真空狀態(tài)下。鑄錠形成后，通過(guò)破真空取出鑄錠；

16、步驟四：真空澆注后的鑄錠在組織結(jié)構(gòu)上可能存在不足，同時(shí)也不排除鑄錠內(nèi)部夾雜氣泡，從而導(dǎo)致不符合后續(xù)鍛造工藝。為進(jìn)一步提高鑄錠的組織機(jī)構(gòu)，同時(shí)去除澆注過(guò)程中可能夾雜的氣泡，需要通過(guò)電渣重熔爐對(duì)鑄錠進(jìn)行二次熔化；

17、步驟五：鑄錠通過(guò)電渣重熔爐熔化后，使其再次冷卻形成鑄錠，此時(shí)，為滿足特種鋼材的結(jié)構(gòu)性能需求，將鑄錠放置于本發(fā)明中的真空自耗爐中作為自耗電極進(jìn)行熔煉，熔煉時(shí)，在真空下，利用自耗電極和坩堝兩極間電弧放電產(chǎn)生的高溫做熱源，將自耗電極熔化。自耗電極由被熔煉金屬材料制成，在熔煉中自耗電極不斷地熔化，同時(shí)，再次冷凝的鑄錠自下而上地在結(jié)晶器中連續(xù)凝固增高，用于重熔的目的在于生產(chǎn)致密、無(wú)缺陷、成分均勻，具有所要求的化學(xué)成分、尺寸和晶粒結(jié)構(gòu)的鑄錠，提高冶金質(zhì)量。

18、本發(fā)明的有益效果。

19、（1）本發(fā)明通過(guò)測(cè)定稱重組件的感應(yīng)數(shù)值，可對(duì)自耗電極的消耗狀況進(jìn)行判斷及測(cè)定，從而根據(jù)熔煉時(shí)間來(lái)選定適當(dāng)?shù)睦鋮s及鑄錠取出時(shí)間，滿足工作人員對(duì)真空自耗過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控程度。

20、（2）本發(fā)明設(shè)置的聯(lián)軸器可通過(guò)自身的韌性形變使電極桿的上半段與下半段之間產(chǎn)生一定角度范圍內(nèi)的偏轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)韌性彈片之間的間隙，實(shí)現(xiàn)隔熱作用，避免自耗電極熔融時(shí)的熱量過(guò)多向外傳遞，提升熱量的集中性，通過(guò)使自耗電極進(jìn)行周向偏轉(zhuǎn)，擴(kuò)大金屬液滴滴落后的散布面積，并由坩堝底部的由邊緣向中心方向逐漸匯聚集中，在此過(guò)程中，因坩堝外壁位置設(shè)置有結(jié)晶器及冷卻水，金屬液滴在滴落后先于坩堝邊緣位置的低溫區(qū)域進(jìn)行接觸，且呈現(xiàn)圓周路徑進(jìn)行滴落，進(jìn)一步擴(kuò)大散熱面積，提升鑄錠的冷卻速率。

技術(shù)特征：

1.二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備，包括爐體（1）、坩堝（2）、結(jié)晶器（3）和自耗電極（4），坩堝（2）位于爐體（1）內(nèi)，坩堝（2）的外側(cè)設(shè)置有結(jié)晶器（3），坩堝（2）內(nèi)側(cè)設(shè)置有電弧發(fā)生組件，自耗電極（4）位于爐體（1）內(nèi)，其特征在于，所述爐體（1）的上方固定安裝有封筒（5），封筒（5）的上部耦合安裝有電極筒（6），電極筒（6）內(nèi)活動(dòng)安裝有電極桿（7），電極桿（7）的下端與自耗電極（4）固定連接，爐體（1）的外壁位置固定設(shè)置有真空接口（11），爐體（1）的下部設(shè)置有用于容納冷卻水的腔室，且冷卻水腔室內(nèi)設(shè)置有過(guò)濾網(wǎng)罩（12），此外，還包括

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備，其特征在于：所述電極桿（7）為兩段式結(jié)構(gòu)，電極桿（7）的下半段與自耗電極（4）固定連接，電極桿（7）的上半段設(shè)置有外螺紋，電極筒（6）的內(nèi)側(cè)設(shè)置有與電極桿（7）外螺紋相嚙合的螺紋環(huán)（70），兩段電極桿（7）之間通過(guò)聯(lián)軸器（71）固定連接，聯(lián)軸器（71）中部設(shè)置有若干依次相連的韌性彈片。

3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備，其特征在于：所述封筒（5）的內(nèi)側(cè)固定安裝有銜接環(huán)（51），銜接環(huán)（51）內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有銜接齒環(huán)（52），封筒（5）內(nèi)側(cè)固定設(shè)置有氣流道（53），氣流道（53）上轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有銜接軸（54），銜接軸（54）的一端固定有與銜接齒環(huán)（52）相嚙合的銜接齒輪（55），銜接軸（54）的另一端固定安裝有與氣流道（53）內(nèi)氣流相配合的風(fēng)葉輪。

4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備，其特征在于：所述電極桿（7）的下半段中部設(shè)置有滾軸環(huán)（72），銜接齒環(huán)（52）的端面位置開設(shè)有弧形滑槽，弧形滑槽內(nèi)固定安裝有滑片（56），滑片（56）數(shù)量為二且分布于弧形滑槽內(nèi)的不同位置，滑片（56）上沿其弧形輪廓方向均勻開設(shè)有布設(shè)孔（561），兩個(gè)滑片（56）上的布設(shè)孔（561）之間插接有布設(shè)桿（562），布設(shè)桿（562）軸線與銜接齒環(huán)（52）軸線垂直，且布設(shè)桿（562）抵靠于電極桿（7）上的滾軸環(huán)（72）側(cè)壁上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備，其特征在于：所述布設(shè)桿（562）軸線與電極桿（7）上半段軸線之間的直線距離小于電極桿（7）下半段的半徑。

6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備，其特征在于：所述滾軸環(huán)（72）內(nèi)周向設(shè)置的滾軸直徑呈大～小～大間隔式排布，布設(shè)桿（562）外壁在與滾軸環(huán)（72）環(huán)向接觸的過(guò)程中，電極桿（7）的下半段軸線與上半段軸線之間的偏轉(zhuǎn)角度為0～5度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備，其特征在于：所述封筒（5）的下部滑動(dòng)安裝有冷卻盤（57），冷卻盤（57）內(nèi)側(cè)中空，冷卻盤（57）的下端面均勻設(shè)置于錐齒，坩堝（2）的上端面均勻設(shè)置有與錐齒相配合的錐槽，封筒（5）上貫穿式安裝有調(diào)節(jié)管（58），且調(diào)節(jié)管（58）的一端與冷卻盤（57）的內(nèi)腔相連通。

8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備，其特征在于：所述坩堝（2）固定安裝于爐體（1）的中部，爐體（1）的內(nèi)部空腔與坩堝（2）的安裝連接位置一分為二，且互不連通，坩堝（2）外壁與爐體（1）下部?jī)?nèi)壁之間預(yù)留有散熱間隙，且散熱間隙與冷卻水間隙相連通。

9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備，其特征在于：所述坩堝（2）的底部固定安裝有封堵片（9），封堵片（9）面向坩堝（2）內(nèi)側(cè)的一面設(shè)置有呈凸起狀的錐臺(tái)。

10.使用權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造設(shè)備的制備方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及金屬制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是二次硬化合金真空自耗鋼錠的制造方法及設(shè)備，包括爐體、坩堝、結(jié)晶器和自耗電極，真空自耗冶煉是一種在真空環(huán)境下進(jìn)行的冶煉方法。?在這種方法中，被熔材料作為一電極，水冷銅坩堝為另一電極，在兩極間引弧，被熔材料被電弧高溫熔化后滴入增堝中，逐步熔化并冷凝成錠子。真空自耗冶煉在生產(chǎn)制造過(guò)程中，自耗電機(jī)處于相對(duì)封閉的真空環(huán)境下進(jìn)行，對(duì)于其消耗狀態(tài)難以做到實(shí)時(shí)把控，影響作業(yè)人員對(duì)金屬加工過(guò)程的判斷，同時(shí)，由于自耗電極在真空自耗過(guò)程需進(jìn)行二次冷卻，需在其冷卻過(guò)程中注重各區(qū)域金屬熔液的冷卻速率，避免發(fā)生偏析，影響鑄錠的最終成型品質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：呂林,許濤,范新樹,郭松濤,顧玉磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽中鋼聯(lián)新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28