[发明专利]高真空中频感应加热熔炼垂直凝固连续铸造装置

说明书

本发明公开了高真空中频感应加热熔炼垂直凝固连续铸造装置，包括真空熔炼室以及内部的坩埚、中频感应加热器和搅拌装置；真空熔炼室的下端连接有真空冷却室和滑动密封装置，真空冷却室内设有结晶器，结晶器外围包裹有冷却系统，结晶器的中空部分穿有引棒和引杆，引杆下端滑动密封装置：真空冷却室的下方设有同步牵引装置。本发明采用中频感应加热的原理，非接触的方式对所要铸造的合金进行感应加热，加热温度和效率高；利用了重力作用将轻质杂质成分集中于铸棒尾部，将过重杂质成分集中于铸棒首部，方便在连铸结束后将杂质含量较高的晶棒两端截除，而中间均质溶液经过竖直结晶器凝固冷却，质地均匀一致，极大地提高了高温合金母材棒的连铸品质。

技术领域

本发明涉及真空冶炼和真空冶金成型技术领域，具体涉及高真空中频感应加热大容量熔炼垂直凝固连续铸造装置。

背景技术

近年来，随着半导体集成电路、电力电子、音视频传输等领域的高速发展，对高温合金线体母材的性能要求越来越高。与之相适应，高温合金线体母材的铸造有着巨大的发展前景。

例如，公开号为CN102179493A的专利文献中公开了一种高温合金真空连铸装置，该装置的熔炼炉、中间包和结晶器均设置在真空炉内，高温合金的冶炼、浇铸和结晶成型均在真空状态下完成，实现了高温合金的连续铸造。但是，其设置在真空炉内的熔炼炉的加热效率一般，加热温度低，由于频率的高低选择不合适，无法对溶液形成有效的震荡，熔化后不能对溶液进行连续搅拌，从而影响合金的均匀性：另外，其在真空炉的侧边设置有拉坯机，该拉坯机通过滑动密封装置与结晶器相连，将从结晶器成型的铸坯通过滑动密封装置拉出，这种拉坯成型方式容易导致产品受自身重力影响而变形，影响其产品精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高真空中频感应加热熔炼垂直凝固连续铸造装置，该连续铸造装置解决了传统装置温度控制不精确，溶液震荡不足，缺乏有效搅拌，合金成分均匀性、一致性差，铸造效率低和产品精度低的缺陷。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

高真空中频感应加热熔炼垂直凝固连续铸造装置，包括真空熔炼室，以及设在真空熔炼室内的坩埚、中频感应加热器和搅拌装置，所述坩埚位于真空熔炼室的中间位置，所述中频感应加热器环绕于坩埚的四周，所述搅拌装置设在坩埚内；

所述真空熔炼室的下端依次连接有真空冷却室和滑动密封装置，所述真空冷却室内设有结晶器，所述结晶器为中空圆柱型结构，外围包裹有冷却系统，所述结晶器与坩埚相连，且结晶器的中空部分依次穿有引棒和引杆，所述引杆穿过冷却室下端滑动密封装置：

所述真空冷却室的下方设有同步牵引装置，所述同步牵引装置作用于引杆或铸棒的外壁。

进一步改进在于，所述坩埚采用高纯石墨材质结构，坩埚为中空圆柱型，且壁厚为10-15mm、内径为80mm-200mm、高度为160-400mm，坩埚中间设有圆形出液口，所述圆形出液口与结晶器通过圆形榫卯垂直连接。

进一步改进在于，所述中频感应加热器采用IGBT(绝缘栅双极晶体管，insulated-gatebipolartransistor)变频电源，震荡频率范围为1k-8kHz、功率范围30kw-200kw，所述中频感应加热器与坩埚之间留有30mm-100mm的间隙。

进一步改进在于，所述结晶器采用高纯石墨材质制成，且结晶器中空结构的内孔径为3-8mm、外径30mm、高度150mm，上部有圆形榫卯结构以便与坩埚底部圆形出液口形成垂直榫卯连接。

进一步改进在于，所述冷却系统为两块中空半环形铜柱，每块中空半环形铜柱均设有进水口和出水口，且两块半环形铜柱合并所形成的内孔与结晶器的外径及高度相同。

进一步改进在于，所述引棒为石墨材质，引棒的直径与结晶器中空结构的内径相同，且引棒上下两端均设有中空内丝，其上端中空内丝平于坩埚底面，其下端中空内丝与引杆螺纹相连。