一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法，为解决真空电磁悬浮熔炼技术中，金属或相应合金被熔化后，继续提高加热功率不能使熔池温度大幅度提高，导致向熔池添加合金料困难，以及铸造材料质量难以达到要求的技术问题，提供一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法，其中悬浮熔炼装置包括真空炉、设置在真空炉内的坩埚本体，以及设置在坩埚本体上方的热反射盖；坩埚本体与热反射盖间设置有间隙，热反射盖上连接有驱动杆，所述驱动杆延伸至真空炉外部，且与真空炉可拆卸密封连接。悬浮熔炼方法是在开始熔炼或金属熔化后，将热反射盖置于坩埚本体上，再完成熔炼。

【技术实现步骤摘要】
一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法
本专利技术涉及一种悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法，具体涉及一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法。
技术介绍
真空电磁悬浮熔炼技术是当下最先进的熔炼技术之一，利用真空中频感应熔炼排除空气对材料的污染，再利用电磁场使被熔炼材料在坩埚中呈悬浮状态，进一步消除了坩埚材料对被熔炼材料的污染。因此，真空电磁悬浮熔炼技术是目前最纯净的熔炼技术。真空电磁悬浮熔炼技术最突出的优点之一是它能够达到较高的温度，最高熔炼温度能达到3600℃左右，因此，利用该技术能熔炼元素周期表中的所有金属元素和相应的合金，包括金属钨、铼、钼、铌等。但是，真空电磁悬浮熔炼技术也有一个重要的缺点，金属或相应合金被熔化后，继续提高加热功率不能使熔池温度大幅度提高，实验证明，温度在高于熔点100～150℃之后就几乎不再升高。例如，在同一台设备里，用60kW能熔化金属铝，增加功率后，温度升到约800℃就不再提高了；用100kW能熔化金属镍，增加功率之后，温度最高只能达到1550℃左右；用200kW能熔化金属铌，增加功率只能使温度升高到约2600℃。如图1，产生这种情况的原因与坩埚02中熔池01呈驼峰状有关，加热功率越大，驼峰越细高，表面积越大，散热越严重。在高温下，辐射散热是一个重要的散热途径，由于坩埚02的上方是敞开设置的，所以向上辐射是一个重要的散热方向。材料熔化后不能继续大幅度升温，对悬浮熔炼的效果有重要影响：其一，对向熔池添加合金料造成了困难，只有延长熔炼时间才能使合金完全熔化和均匀化，特别是添加的合金料熔点高于熔池的温度时，很难使合金料完全熔入熔池；其二，熔池的过热度不足，导致铸造材料的质量难以达到要求。
技术实现思路
本专利技术为解决现有真空电磁悬浮熔炼技术中，金属或相应合金被熔化后，继续提高加热功率不能使熔池温度大幅度提高，导致向熔池添加合金料困难，以及铸造材料质量难以达到要求的技术问题，提供一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置，其特殊之处在于，包括真空炉、设置在真空炉内的坩埚本体，设置在坩埚本体上方的热反射盖；所述坩埚本体与热反射盖间设置有间隙；所述热反射盖上连接有驱动杆，所述驱动杆延伸至真空炉外部，且与真空炉可拆卸密封连接。进一步地，所述热反射盖的材质可以是熔点高于熔池温度的非金属材料。或者，所述热反射盖由多个金属区和多个耐热绝缘区交替布置；所述金属区为熔点高于熔池温度的金属材料；所述耐热绝缘区为熔点高于熔池温度的耐热绝缘材料。若热反射盖金属区的材质为紫铜，各金属区分别设置有冷却管，所述驱动杆内设置有与真空炉外部冷却源连通的冷却导管，所述冷却管分别与冷却导管连通。冷却管的设置形式还可以是，热反射盖外侧盘绕有冷却管，所述驱动杆内设置有与真空炉外部冷却源连通的冷却导管，所述冷却管与冷却导管连通。进一步地，热反射盖内表面可呈抛物面状，且抛物面的焦点位于坩埚本体内。进一步地，所述驱动杆沿坩埚本体轴向设置；或者，驱动杆与坩埚本体轴向垂直设置。进一步地，所述驱动杆与坩埚本体轴向为偏心设置。进一步地，所述热反射盖朝向坩埚本体的表面为光滑表面，具体可采用抛光的方式使其形成光滑表面。进一步地，所述冷却导管与真空炉的冷却源连通。另外，本专利技术还提供了一种悬浮熔炼方法，其特殊之处在于，使用上述带有热反射盖的悬浮熔炼装置，其具体步骤为：S1，在坩埚本体中加入待熔炼金属，真空炉内抽真空并充入保护气体；S2，启动坩埚本体的感应电源，在熔炼前或者熔炼至金属熔化后，通过驱动杆将热反射盖放置在坩埚本体上方，并保持一定的间隙，要求热反射盖能将坩埚本体散发的热量反射回坩埚本体；S3，直至感应电源达到预设功率，且达到预设熔炼时间，通过驱动杆将热反射盖由坩埚本体上移开，完成熔炼，待熔炼金属形成的液流经泄流孔流出。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置，在坩埚本体上方设置了热反射盖，减少了悬浮熔炼设备中熔池向坩埚本体上方因辐射造成的热损失，提高了被熔炼材料在形成熔池之后的过热度；热反射盖上连接的驱动杆，便于在需要加料、观察和铸造时敞开坩埚本体的口部，另外，驱动杆设置在平行于坩埚本体轴向时，还兼具有上下移动热反射盖的功能；同时，热反射盖还能够阻挡真空炉内的灰尘落入坩埚本体内，有利于保证被熔炼材料的纯度；另外，热反射盖还有防止被熔炼材料向坩埚本体外部喷溅，损坏坩埚本体内其他部件的作用；坩埚本体与热反射盖间设置的间隙，便于躲开熔池的驼峰，使热反射盖既能够减少坩埚本体上方因辐射造成的热损失，又能够避开熔池驼峰，避免对坩埚本体内的熔炼带来其他不良影响，还能够在熔炼时，使坩埚本体感应电源的磁场顺利进入坩埚本体内。2.本专利技术中热反射盖朝向坩埚本体内部的表面为抛物面，且抛物面的焦点位于坩埚本体内，能够使反射的辐射热聚焦在熔池表面。3.本专利技术为热反射盖提供了多种可选材质和结构形式，若材质为金属或直接采用紫铜，为保证悬浮熔炼设备中为坩埚本体供能的磁力线能够穿透热反射盖进入坩埚本体内部，将热反射盖设计为金属区和耐热绝缘区交替布置的形式，尤其是采用紫铜材质时，热反射盖上还设置有冷却管，用于及时疏散热量。4.本专利技术中若热反射盖相应配置有冷却管，冷却管进水可以单独设置，也可以直接与真空炉外部冷却源对应的水接口连通，同样提供了多种设置方式，可根据现场情况进行合理化选择。5.本专利技术中热反射盖位于坩埚本体内的表面光滑设置，以便将熔池的辐射热反射回坩埚本体的内部。6.本专利技术还提供了一种悬浮熔炼方法，在开始进行悬浮熔炼时，在坩埚本体上方设置热反射盖，能够阻挡熔池向坩埚本体上方的热辐射损失，降低了熔炼过程中的热损失，提高了熔池的过热度。附图说明图1为
技术介绍
中坩埚内熔池的形状示意图。图1中，01-熔池、02-坩埚。图2为本专利技术实施例一安装在真空炉中的结构示意图；图3为本专利技术实施例一中长方体状热反射盖的结构示意图；图4为本专利技术实施例一中圆柱状热反射盖的形状示意图；图5为本专利技术实施例二中热反射盖的形状示意图；图6为本专利技术实施例三中热反射盖的结构示意图；图7为本专利技术图6的俯视图；图8为本专利技术实施例四安装在真空炉中的结构示意图。在图2至图8中，1-坩埚本体、2-热反射盖、3-耐热绝缘区、4-冷却管、5-驱动杆、6-真空炉、7-冷却导管、8-感应电源、9-泄流孔、10-密封件、11-熔池。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例和附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本专利技术的限制。实施例一如图2，一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置，包括真空炉6、坩埚本体1，以及设置在坩埚本体1上方的热反射盖2，坩埚本体1设置于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置，其特征在于：包括真空炉（6）、设置在真空炉（6）内的坩埚本体（1），以及设置在坩埚本体（1）上方的热反射盖（2）；/n所述坩埚本体（1）与热反射盖（2）间设置有间隙；/n所述热反射盖（2）上连接有驱动杆（5），所述驱动杆（5）延伸至真空炉（6）外部，且与真空炉（6）可拆卸密封连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置，其特征在于：包括真空炉（6）、设置在真空炉（6）内的坩埚本体（1），以及设置在坩埚本体（1）上方的热反射盖（2）；
所述坩埚本体（1）与热反射盖（2）间设置有间隙；
所述热反射盖（2）上连接有驱动杆（5），所述驱动杆（5）延伸至真空炉（6）外部，且与真空炉（6）可拆卸密封连接。


2.如权利要求1所述一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置，其特征在于：
所述热反射盖（2）的材质为熔点高于熔池温度的非金属材料。


3.如权利要求1所述一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置，其特征在于：
所述热反射盖（2）由多个金属区和多个耐热绝缘区（3）交替布置；
所述金属区为熔点高于熔池温度的金属材料；
所述耐热绝缘区（3）为熔点高于熔池温度的耐热绝缘材料。


4.如权利要求3所述一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置，其特征在于：
所述金属区的材质为紫铜；
各金属区分别设置有冷却管（4）；
所述驱动杆（5）内设置有与真空炉（6）外部冷却源连通的冷却导管（7）；
所述冷却管（4）分别与冷却导管（7）连通。


5.如权利要求3所述一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置，其特征在于：
所述金属区的材质为紫铜；
所述热反射盖（2）外侧盘绕有冷却管（4）；
所述驱动杆（5）内设置有与真空炉（6）外部冷却源连通的冷却导管（7）；
所述冷却管（4）与冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳，李庚，
申请(专利权)人：宝鸡华煜鼎尊材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61