[发明专利]一种控制真空感应炉熔炼夹杂物及夹渣的装置及其方法

说明书

一种控制真空感应炉熔炼夹杂物及夹渣的装置及其方法，所述感应炉包括熔炼室和浇铸室，所述熔炼室与浇铸室之间设置有真空隔离阀，所述熔炼室内设置有坩埚，其特征在于：所述熔炼室顶部还设置有真空隔离套筒，所述隔离套筒中设置有粘渣棒，所述粘渣棒材料与所熔炼的合金基体材料相同，所述粘渣棒用于粘附熔池的浮渣，并可同时进行测温取样；所述浇铸室中设置有可加热的L型中间包，用于降低浇铸过热度和延长熔池的驻留时间；所述L型中间包上部设置有塞棒装置，所述塞棒装置上端与浇铸室顶部连接，下端为可伸缩的塞棒。本发明可改善真空感应熔炼铸锭的纯净度。

技术领域

本发明属于特种冶金领域，涉及高性能金属材料真空冶金过程，具体涉及一种控制真空感应炉熔炼夹杂物及夹渣的装置及其方法。

背景技术

真空感应熔炼是高性能合金铸锭生产的初始和主要工序，其优势是精准的合金成分控制及气体等杂质元素脱除。但脱氧脱硫形成的夹杂物，以及炉衬侵蚀等所造成的夹杂物和夹渣是真空感应熔炼的控制难点。对于真空感应生产的铸锭直接进行热加工，或者真空感应加真空电弧重熔(又称双真空熔炼)工艺流程而言，相关的夹杂物和夹渣会造成严重的影响，包括裂纹源，凝固质量缺陷(如脏白斑、黑斑等)。

目前的工业生产实践中对于夹杂物和夹渣的控制方法包括：

（1）尽可能利用碳氧反应脱氧，减少氧化物类夹杂；

（2）在浇注前将坩埚朝着浇注口反方向侧倾，将部分表面浮渣粘附在浇注口对面方向的坩埚壁上；

（3）采用带有中间包的真空感应熔炼系统；

（4）采用陶瓷过滤器。

尽可能利用碳氧反应脱氧是一种有效控制氧化物夹杂的方法，但此方法只能减少氧化物夹杂增量。浇注前的坩埚侧倾操作可以减少当炉次熔炼的部分表面浮渣，但效果有限，且这些粘附的炉渣又会成为下一炉熔炼的夹渣来源之一。

中间包可以延长熔池的驻留时间，并基于挡坝和档堰的合理设置促进夹杂物的上浮。但目前工业生产采用的中间包由于采用长条形状，且没有加热装置，熔液流经中间包的热辐射和被中间包吸纳的热量较多，为避免水口凝结的生产事故，不得不提高浇注过热度，而引起炉衬侵蚀加剧，夹渣数量增加；二是没有控流装置，夹杂物和夹渣没有足够的时间上浮，浇注开始后夹杂物和夹渣熔液直接进入钢锭模，浮在中间包熔液表面的夹杂物和夹渣也在最后随尾钢流入钢锭模。CN102901351A提到了一种坩埚与中间包整体设计，且在坩埚顶部弧形中间包加塞棒的方法，该方法利用塞棒可有效控制浇注速度和尾渣，但由于非独立的中间包，也没有挡坝、档堰等，夹杂物和夹渣并无有效的时间上浮，且浇注过程容易发生卷渣。

陶瓷过滤器可以有效地阻挡过滤夹杂物和夹渣，但由于过滤孔非常细小，导致浇注速度缓慢，且过滤孔一旦发生堵塞，会导致生产中断。

发明内容

本发明公开了一种控制真空感应炉熔炼夹杂物及夹渣的装置，所述感应炉包括熔炼室和浇铸室，所述熔炼室与浇铸室之间设置有真空隔离阀，所述熔炼室内设置有坩埚，所述熔炼室顶部还设置有真空隔离套筒，所述隔离套筒中设置有粘渣棒，所述粘渣棒材料与所熔炼的合金基体材料相同，所述粘渣棒用于粘附熔池的浮渣和测温取样；所述浇铸室中设置有可加热的L型中间包，用于降低浇铸过热度和延长熔池的驻留时间；所述L型中间包上部设置有塞棒装置，所述塞棒装置上端与浇铸室顶部连接，下端为可伸缩的塞棒。

进一步的，所述可加热的L型中间包耐材内部嵌入了电加热装置，所述电加热装置为可电加热的电阻丝。

一种控制真空感应炉熔炼夹杂物及夹渣的方法，包括以下几个步骤：

步骤一：配碳脱氧，根据主体原料的氧含量，配入相应的碳粉并置于熔炼室坩埚底部；

步骤二：关闭熔炼室炉盖，开始抽真空直至绝对真空度达到设定值，并开始检查静态漏气率，保证熔炼室的密封性；