專利名稱：配備手套操作裝置的小型冷坩堝感應(yīng)熔煉爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種配備手套操作裝置的小型冷坩堝感應(yīng)熔煉爐，屬于冶金中的熔煉操作技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在熔煉技術(shù)中，真空懸浮熔煉技術(shù)一直是材料工作者最想望的材料制備手段，它在消除氣氛元素引入污染的基礎(chǔ)上進一步完全排除了坩堝材料向產(chǎn)品引入污染的可能性。 它特別適合于制備活潑金屬、高純、超純金屬，以及其它高技術(shù)要求的金屬。(這兒所說的 “金屬”泛指純金屬、合金、金屬間化合物和半導(dǎo)體)。在真空懸浮熔煉技術(shù)中，冷坩堝真空感應(yīng)熔煉技術(shù)發(fā)展得比較成熟，公斤級、幾十公斤級的小型設(shè)備已經(jīng)在科研工作和制備高技術(shù)材料的小型企業(yè)中得到了實際應(yīng)用，數(shù)百公斤的設(shè)備也已經(jīng)出現(xiàn)。真空懸浮熔煉技術(shù)的特點在于用水冷紫銅坩堝代替陶瓷材料坩堝，并通過電磁場的作用在加熱爐料的同時使熔融的爐料在熔煉過程中處于懸浮或準懸浮狀態(tài)。但是，由于這種技術(shù)進入實際應(yīng)用的時間還比較短，所以，大多數(shù)設(shè)備的規(guī)模還屬于小型的范疇，設(shè)備的功能還不很完善。所謂“小型”，在這兒是指最大熔煉量不大于幾十公斤的規(guī)模。關(guān)于功能，大多設(shè)備或者只能進行熔煉，或者在熔煉的基礎(chǔ)上增加了鑄造功能， 而完整的熔煉過程則要包括加料、搗料、熔化、測溫、傾轉(zhuǎn)鑄造、底注鑄造、翻錠重熔、多爐次運行等操作。雖然在真空感應(yīng)熔煉設(shè)備中，已經(jīng)有各類相關(guān)操作裝置的設(shè)計，包括氣動機構(gòu)、機械手，但是，對于小型的設(shè)備而言，這些裝置的復(fù)雜程度和占用的空間與設(shè)備本身的規(guī)模不大相稱。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種具有加料、搗料、熔化、傾轉(zhuǎn)鑄造、底注鑄造、翻錠重熔、多爐次運行等多種操作功能，結(jié)構(gòu)卻十分簡單，不需要配備復(fù)雜的機械裝置，不需要機械手，人手可方便、直接的執(zhí)行上述操作功能的配備手套操作裝置的小型冷坩堝感應(yīng)熔煉爐。本實用新型的目的是通過以下方式實現(xiàn)的本實用新型包括感應(yīng)熔煉爐爐體，其特征是在感應(yīng)熔煉爐爐體上設(shè)有一個或一個以上的手套操作裝置。所述手套操作裝置由手套筒、手套連接裝置、手套構(gòu)成，手套筒與感應(yīng)熔煉爐爐體連接。本實用新型的優(yōu)點是1)裝備一個可以完成多種操作項目的手套操作裝置，比為完成不同操作分別裝備各種專門的裝置，結(jié)構(gòu)要簡單得多，占用空間要小得多，造價要低得多。2)裝備這種結(jié)構(gòu)簡單的手套操作裝置，可以為冷坩堝真空感應(yīng)熔煉設(shè)備增加許多重要的操作功能，使這種新技術(shù)能夠在比較高的水平上得到應(yīng)用。如果設(shè)備已經(jīng)有部分操作功能，則手套操作裝置可以協(xié)助相關(guān)操作裝置完成操作，還可以彌補欠缺的操作功能。3)這種手套操作裝置最適宜于小型的冷坩堝真空感應(yīng)熔煉設(shè)備。這一方面是由于小型設(shè)備的爐體小，難以安置各種各樣的操作裝置，在經(jīng)濟上也不合算；另一方面，設(shè)備規(guī)模增大后人手的力量將不能承擔相關(guān)操作，如傾轉(zhuǎn)坩堝、夾持模具、夾持鑄錠并送回坩堝寸。4)為不同操作功能配備各種操作裝置需要爐體有許多接口，而同樣能完成這些操作項目的手套操作裝置在爐體上只需要有一個接口，這對于獲得比較高的真空度提供了有利條件。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是手套操作裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，01.真空室，02.冷坩堝，03.感應(yīng)圈，04.模具，05.手套操作裝置，06爐壁， 07.爐蓋，08.爐底，09.觀察窗，10.手套筒，11.手套連接裝置，12.手套，13.手套筒連接管，14.手套筒法蘭，15. “0”形密封圈，16.壓環(huán)，17.平衡筒，18.真空蓋板，19.真空兩通閥，20.平衡筒內(nèi)法蘭，21.平衡筒外法蘭，22.兩通閥的連接小管，23.螺釘。
具體實施方式
參照附圖，本實用新型包括感應(yīng)熔煉爐爐體，在感應(yīng)熔煉爐爐體上設(shè)有一個或一個以上的手套操作裝置(05)。實際上，本實用新型的配備手套操作裝置的小型冷坩堝感應(yīng)熔煉爐，除了感應(yīng)熔煉爐爐體外，還應(yīng)該配套有電源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)， 這些配套的系統(tǒng)是所有感應(yīng)熔煉爐都必須配備的。本實用新型的感應(yīng)熔煉爐爐體有立式和臥式兩種類型，均包括有真空室(01)，真空室(01)包括爐壁(06)、爐蓋(07)、爐底(08)和觀察窗(09)，在真空室(01)內(nèi)放置有冷坩堝(02)、感應(yīng)圈(03)、模具(04)和一些簡單的手套操作工具，冷坩堝(02)用紫銅制作，為了使電磁場能進入坩堝的內(nèi)部，它的坩堝壁有一些平行于坩堝軸線方向的縫隙，這些縫隙將坩堝分成若干坩堝瓣。手套操作裝置(05)使人手可以通過手套完成多種熔煉操作的裝置，它由手套筒(10)、手套連接裝置(11)、手套(12)，組成。該裝置可以是一個或一個以上， 實際設(shè)置的數(shù)量要根據(jù)操作工作的需要和爐體的尺寸綜合進行考慮。當爐體尺寸較小時只能設(shè)置一個裝置，這時操作工作的強度也不大，可以用一只手完成；較大的爐體為增加這種裝置的數(shù)量在空間上提供了可能，而這時的一些操作工作也必須雙手或多人進行配合。手套筒(10)是真空室上安裝手套裝置的連接筒，它由連接管(13)、法蘭(14)和0 形密封圈(15)組成。它一般位于爐壁(06)，如果有必要也可以裝在其它位置。手套連接裝置(11)是具有以下功能的裝置安裝和固定手套(12)，在裝手套的位置保證真空室(01) 得到真空密封，在抽真空的條件下防止手套被抽破，在充氣條件下使人手可以插入手套進入爐體真空室操作。凡是符合這些要求的裝置都可以作為本實用新型的手套連接裝置。圖2顯示了手套連接裝置(11)的一個例子，它是由壓環(huán)(16)、壓力平衡筒(17)、 真空蓋板(18)和真空兩通閥(19)組成。手套(1 袖口的邊緣套在壓環(huán)(16)上，平衡筒的內(nèi)法蘭00)把帶有手套的壓環(huán)(16)壓在手套筒法蘭(14)的0形密封圈(1 上，平衡筒的外法蘭則通過0形密封圈(15)與真空蓋板(18)結(jié)合。兩通閥(19)通過小管02) 分別與手套筒(10)和平衡筒(17)連通。在抽真空的條件下應(yīng)該打開兩通閥(19)，使手套(12)的兩側(cè)都處于低壓狀態(tài)。否則，在平衡筒(17)內(nèi)氣體壓力的作用下手套會被抽向爐體內(nèi)，直至爆破。當真空度達到要求后向爐體充入惰性氣體，使爐內(nèi)壓力略微超過大氣壓。最后，關(guān)閉兩通閥(19)，打開真空蓋板(18)。這時，手套在很小的壓力下伸向爐外。充氣的壓力不能過大，否則會把壓向爐外的手套漲破。需要使用手套時，將手伸入手套后探入爐內(nèi)進行操作。在平衡筒內(nèi)法蘭OO)與手套筒法蘭(14)之間，真空蓋板(18)與平衡筒外法蘭 (21)之間應(yīng)該有使它們獲得密封結(jié)合的結(jié)構(gòu)，例如螺釘03)(圖2)。但是，由于在進行手套操作時經(jīng)常要打開或閉合真空蓋板(18)，所以在這個位置采用各種快卸結(jié)構(gòu)更為合適。 可以采用的快卸結(jié)構(gòu)包括在蓋板(18)的外緣和外法蘭的內(nèi)表面有相配合的羅紋的結(jié)構(gòu)，KF接口型的結(jié)構(gòu)，等等。手套(15)必須用致密度高、不透氣、不放氣、并且有足夠強度和一定的耐熱能力的橡膠材料制作，例如天然橡膠、丁晴橡膠、硅橡膠、氟橡膠和丁基合成橡膠等，其中丁基合成橡膠最為理想，質(zhì)量最好的則是品牌為“諾斯”的美國丁基合成橡膠手套。手套的長度必須滿足操作的要求。當進行操作時，手套有可能因受到從坩堝口發(fā)出的高溫輻射而發(fā)生損壞。為避免這種情況發(fā)生，可以用耐熱的織物制作手套的包套，隔離高溫輻射。耐熱包套可以使用玻璃纖維布、硅酸鋁纖維織物等。簡單的手套操作工具包括料合、搗料桿、夾嵌和擋熱板等工具， 它們最好用不銹鋼制作。擋熱板的作用在于，它可以在不使用手套的時候蓋住手套筒(10) 的筒口，擋住手套(1 ，防止熱錠和熱模具等物品產(chǎn)生的高溫輻射或熔煉產(chǎn)生的火花損壞手套。手套抓住擋熱板的把手，就可以把擋熱板拉到筒口。手套操作裝置的功能手套操作裝置可以執(zhí)行以下功能1)熔煉過程中加料——預(yù)先將需要在熔煉過程中添加的爐料放在爐內(nèi)的料合中， 需要加料時，手和手套用放在爐內(nèi)的合適的工具，如夾嵌，夾住料合，把料投入坩堝。2)搗料——在爐料加熱和半熔狀態(tài)下，有時坩堝內(nèi)上部的固態(tài)爐料會形成架橋。 這時可以用合適的工具，如金屬桿，敲、搗固態(tài)物料，使它們松動和落入溶池。3)熔煉測溫——將用于測溫的元件如熱電偶置于爐體內(nèi)，需要測溫時迅速將元件插入爐料中，待獲得溫度訊號后立即提升元件離開爐料4)傾轉(zhuǎn)坩堝鑄造——為了實現(xiàn)傾轉(zhuǎn)鑄造，坩堝(02)與感應(yīng)圈(03)應(yīng)該有牢固的結(jié)合。鑄造時用合適的工具，如大夾嵌夾持坩堝，把料液傾入模具(04)。5)下注鑄造——進行下注鑄造應(yīng)使用底部有注口的坩堝，熔煉過程用注口塞堵塞注口，熔煉結(jié)束后，通過手套(1 和夾嵌將注口塞從注口移除，料液便流入坩堝下方的模具(04)。6)鑄錠處理——對于需要緩冷的鑄錠，在鑄造前通過手套(12)將模具(04)放在模具加熱器上預(yù)熱，鑄造后在模具四周和上方放置保溫材料或另外的加熱器；對于要求定向凝固的鑄錠，鑄造前將模具(04)放在模具冷卻器上，鑄造后在模具四周和上方放置保溫材料或加熱器。[0032]7)翻錠重溶——在有些情況下，僅經(jīng)過一次熔煉的成品其成分均勻性尚有欠缺， 需要重熔幾次才能達到指標要求。這時只要通過手套(12)和適當?shù)墓ぞ?，如夾嵌把鑄錠從錠模(04)中倒出，再夾持鑄錠送回坩堝(02)重熔即可。如果沒有手套操作裝置，需要等待鑄錠冷卻，然后開爐取出鑄錠放回坩堝，再抽真空和熔煉。每重熔一次至少要耗費3小時。8)多爐次熔煉——準備幾個爐次的爐料，分別放在爐內(nèi)不同料合中，在熔煉和鑄造第一爐材料后，把第二爐料合中的爐料加入坩堝(02)進行熔煉，同時把第一爐的鑄錠從錠模(04)中取出，為第二爐材料準備出模具。依次類推，在一個熔煉程序中就可以進行多爐次的熔煉。實施例一是一個最大熔煉量為2kg的配備手套操作裝置的小型冷坩堝感應(yīng)熔煉爐(見圖1)。立式爐體的外徑500mm，總高550mm，其真空室由爐壁(06)、爐蓋(07)、爐底(08)、 觀察窗(09)等部分組成。爐壁和爐蓋為雙層不銹鋼結(jié)構(gòu)。在真空室的右側(cè)有一個內(nèi)徑 125mm的不銹鋼手套筒(10)。爐內(nèi)主要元件包括坩堝(02)、感應(yīng)圈(03)和模具(04)，分20 瓣的水冷銅冷坩堝(02)的內(nèi)徑為80mm，外徑為100mm，高度為150mm。該爐體配備了一套手套操作裝置(見圖2)，它由里向外由手套筒(10)、手套(I2)、壓環(huán)(ie)、平衡筒(I7)、真空蓋板(18)等元件裝配組成。有一個真空兩通閥(19)，它的兩個接口通過管道分別與手套筒(10)和平衡筒(17)連通。手套(1 用耐熱高密度的“諾斯” 丁基合成橡膠制作， 其長度是65cm。在真空蓋板(18)與平衡筒外法蘭之間可以用螺釘和0形密封圈(15)形成密封結(jié)合，也可以采用KF接口型的密封結(jié)構(gòu)。在抽真空的條件下，必須打開兩通閥(19)，使手套(12)兩側(cè)都處于低壓狀態(tài)。當真空度達到要求后向爐體充入惰性氣體， 使爐內(nèi)壓力略微超過大氣壓，例如+O.OlMPa。最后，關(guān)閉兩通閥，打開平衡筒的蓋板(18)。 這時，手套在很小的壓力下伸向爐外。需要使用手套時，將手伸入手套，再將戴著手套的手伸入爐內(nèi)就可以進行操作。利用這個手套操作裝置可以進行的操作包括加料、搗料、爐料測溫、傾轉(zhuǎn)鑄造、底注鑄造、鑄錠處理、翻錠重熔、多爐次運行，等等。
權(quán)利要求1.一種配備手套操作裝置的小型冷坩堝感應(yīng)熔煉爐，包括感應(yīng)熔煉爐爐體，其特征是 在感應(yīng)熔煉爐爐體上設(shè)有一個或一個以上的手套操作裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配備手套操作裝置的小型冷坩堝感應(yīng)熔煉爐，其特征是手套操作裝置由手套筒、手套連接裝置、手套構(gòu)成，手套筒與感應(yīng)熔煉爐爐體連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配備手套操作裝置的小型冷坩堝感應(yīng)熔煉爐，其特征是手套筒由連接管、法蘭和0形密封圈組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配備手套操作裝置的小型冷坩堝感應(yīng)熔煉爐，其特征是手套連接裝置由壓環(huán)、壓力平衡筒、真空蓋板和真空兩通閥組成，手套袖口的邊緣套在壓環(huán)上，平衡筒的內(nèi)法蘭把帶有手套的壓環(huán)壓在手套筒法蘭的0形密封圈上，平衡筒的外法蘭通過0形密封圈與真空蓋板結(jié)合，兩通閥通過小管分別與手套筒和平衡筒連通。
專利摘要本實用新型涉及一種配備手套操作裝置的小型冷坩堝感應(yīng)熔煉爐，包括感應(yīng)熔煉爐爐體，其特征是在感應(yīng)熔煉爐爐體上設(shè)有一個或一個以上的手套操作裝置。其優(yōu)點是具有加料、搗料、熔化、傾轉(zhuǎn)鑄造、底注鑄造、翻錠重熔、多爐次運行等多種操作功能，結(jié)構(gòu)卻十分簡單，不需要配備復(fù)雜的機械裝置，不需要機械手，人手可方便、直接的執(zhí)行上述操作功能。
文檔編號F27B14/06GK201983620SQ20102069661
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者李碚 申請人:李碚