[发明专利]超高熔炼温度的冷坩埚感应熔炼方法在审
| 申请号： | 201611205066.X | 申请日： | 2016-12-23 |
| 公开（公告）号： | CN106839762A | 公开（公告）日： | 2017-06-13 |
| 发明（设计）人： | 李蔚晶 | 申请（专利权）人： | 李蔚晶 |
| 主分类号： | F27B14/04 | 分类号： | F27B14/04;F27B14/10 |
| 代理公司： | 包头市专利事务所15101 | 代理人： | 张少华 |
| 地址： | 014030 内蒙古自*** | 国省代码： | 内蒙古;15 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 超高 熔炼 温度 坩埚 感应 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种超高熔炼温度的冷坩埚感应熔炼方法，特别是一种将冷坩埚感应熔炼设备的熔炼温度提高到超过2000℃的方法，尤其是提高到超过3000℃的方法，属于电磁悬浮熔炼的技术领域。
背景技术
(真空)电磁悬浮熔炼技术是指在熔炼过程中使被熔材料呈悬浮或准悬浮状态的技术。真空熔炼技术排除了气体分子对材料的污染，悬浮熔炼技术则在此基础上进一步消除了坩埚材料引起的污染。所以，它是一种理想的熔炼技术，属于当代最先进的材料制备技术。
冷坩埚真空感应熔炼技术(以下简称“感应冷坩埚技术”)是悬浮熔炼技术中的成熟技术，在科研和生产中都已经得到了实际应用。这种技术是“将分瓣的水冷铜坩埚置于交变电磁场内，利用感应涡流加热坩埚中的金属使其熔化，依靠电磁悬浮力使熔融金属与坩埚壁不产生密切接触”。为了保证在熔炼温度下紫铜坩埚不发生熔化和烧损，坩埚的每一瓣都必须得到强力的冷却。
感应冷坩埚技术的装备包括以下几个基本部分：真空熔炼室、感应电源、真空机组、冷却系统、控制系统等(见图1)。在真空熔炼室中装备有水冷铜坩埚和环绕坩埚的感应圈。电源将超音频电流送入感应圈并在坩埚中形成电磁场，它在炉料中产生了热效应和悬浮力。
在稀土、铀土、钛、多晶硅、超纯铝等活泼金属和高纯金属的熔炼过程中，坩埚污染是严重的障碍，感应冷坩埚技术的应用解决了这个问题。坩埚材料也是熔炼高熔点金属的障碍，绝大多数制作坩埚的陶瓷材料不能承受2000℃和更高的温度，所以，感应冷坩埚技术在熔炼高熔点金属和合金的工作中可以发挥作用。
实际上，用感应冷坩埚技术熔炼熔点低于1600℃的Fe、Ni、Co、Cu、Au、Ag、Al、Si等金属、合金和半导体几乎没有困难，用这种技术也能熔炼熔点低于2000℃的Ti、Cr、Zr、Pt、V等金属和合金。但是，面对熔点高于2000℃的金属和合金，感应冷坩埚技术遇到了非常大的困难——一是难以达到这么高的温度，二是在这么高的温度，铜坩埚即便在强力的水冷条件下也有烧损的可能性。
表1列出了熔点接近和高于2000℃的高熔点金属，它们包括两类材料：一是难熔金属，二是高熔点的贵金属。
表1，高熔点金属表
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