[发明专利]一种用于真空熔炼设备中的顺序凝固工艺装置及方法

权利要求书

1.一种用于真空熔炼设备中的顺序凝固工艺装置，包括真空熔炼设备、锭模(5)、冒口、底座(1)和激冷装置；锭模(5)置于底座(1)内，且锭模(5)的外壁与底座(1)的内壁之间填充有氧化镁砂；所述冒口上设有冒口加热装置；其特征在于：

所述的冒口加热装置包括感应加热线圈(3)、导电发热套(4)、转用管(6A、6B)、连接件(9A、9B)、水冷铜管(8A、8B)和进线孔套(7A、7B)；感应加热线圈(3)设于锭模(5)的冒口段(5A)外，感应加热线圈(3)与锭模(5)的冒口段(5A)之间设有导电发热套(4)，感应加热线圈(3)的尾端焊有转用管(6A、6B)，转用管(6A、6B)上套有连接件(9A、9B)，所述连接件(9A、9B)与水冷铜管(8A、8B)通过螺纹进线连接；水冷铜管(8A、8B)固定于进线孔套(7A、7B)的中心通孔中，进线孔套(7A、7B)一端与感应加热线圈(3)相连，另一端与感应加热电源相连；

所述的真空熔炼设备的炉壁(10C)上开有四个孔，两个孔为一组，共两组；其中一组装有进线孔套(7A、7B)，进线孔套(7A、7B)的中部是供水冷铜管(8A、8B)通过的中心通孔，进线孔套(7A、7B)上设有外螺纹，通过螺纹连接固定于真空熔炼设备的炉壁(10C)上；另一组装有进线管，进线管上设有外螺纹，通过螺纹连接，固定于真空熔炼设备的炉壁(10C)上；

所述锭模(5)分为上下两部分，上部呈由下向上直径逐渐变大的喇叭口，为冒口段(5A)；下部为直径相同的锭模段(5B)，锭模段(5B)底端为封闭的圆柱桶；金属液在所述锭模(5)中凝固后，形成铸件；锭模(5)的冒口段(5A)的开口端面安装有过滤器(2)，所述过滤器(2)的底面中心设有过滤网(2A)；

所述的激冷装置包括冷却装置、进水口、出水口、波纹管和进线管；冷却装置设于底座(1)的底部中心处，所述冷却装置的冷却区域小于铸件在锭模底部处的横截面积；进水口与出水口的一端与冷却装置相连，另一端通过波纹管上的螺母与波纹管相连，波纹管的另一端通过波纹管上的螺母与进线管相连，进线管的另一端连接有冷却物质的输入通道；

所述的感应加热线圈(3)与导电发热套(4)之间填充有隔热材料，用于保护感应加热线圈(3)不受热辐射导致损坏。

2.根据权利要求1所述的用于真空熔炼设备中的顺序凝固工艺装置，其特征在于：所述冷却装置的冷却区域的中心与铸棒横截面的中心重合，且冷却区域小于铸棒横截面积；所述冷却区域的面积为铸棒横截面积的30％-60％；所述的冷却装置为水冷装置、风冷装置或水雾冷装置中的一种。

3.根据权利要求1所述的用于真空熔炼设备中的顺序凝固工艺装置，其特征在于，所述的底座(1)底部为分体结构，其中与底部冷却装置相接触的底座(1)部位采用可拆卸更换的部件。

4.根据权利要求1所述的用于真空熔炼设备中的顺序凝固工艺装置，其特征在于：所述的锭模(5)为绝缘材料制成。

5.根据权利要求1所述的用于真空熔炼设备中的顺序凝固工艺装置，其特征在于：所述的铸件为铸棒。

6.采用权利要求1-5任一项所述用于真空熔炼设备中的顺序凝固工艺装置进行铸造的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：关闭炉盖抽真空前，设置底座底部的冷却装置，所述的冷却装置的冷却区域小于铸件在铸型底部处的横截面积；设置锭模(5)，锭模(5)在放置于真空熔炼设备前需进行预热，防止金属液浇入锭模后冷速过快，造成补缩通道消失；

步骤二：关闭炉盖抽真空，进行熔炼；金属液浇注前，打开连接感应加热线圈(3)的电源，并启动底部的冷却装置；

步骤三：浇注金属液，由于步骤二启动了底部的冷却装置，底部的冷却装置对锭模(5)底部的冷却作用，增大了固液界面角；同时由于步骤二打开了感应加热线圈(3)的电源，所以在锭模(5)的冒口段(5A)的金属液会受到感应加热线圈(3)的感应加热作用，不会立刻凝固，保证了补缩通道及补缩液的存在；

步骤四：随着凝固过程的进行，逐渐减小感应加热线圈的供电功率，完成顺序凝固过程。