[发明专利]一种熔炼炉及冶炼方法

说明书

本发明涉及一种熔炼炉及冶炼方法，属于真空冶炼技术领域，解决了现有技术中需要在高真空度和高温下才能冶炼出高纯净度的金属或合金的问题。本发明的熔炼炉包括坩埚和金属线圈，金属线圈缠绕于坩埚的外壁，且金属线圈内通有能够产生磁场的直流电。冶炼方法包括：将待冶炼的金属原料置于坩埚内；向金属线圈内通入直流电，加热金属并产生磁场；待金属液体的温度高于该金属的常规熔点时，每隔一定时间改变一次直流电的方向。本发明实现了无需达到很高的真空度和很高的温度就能够达到很高的真空度和很高的温度才能达到的熔炼效果。

技术领域

本发明涉及真空冶炼技术领域，尤其涉及一种熔炼炉及冶炼方法。

背景技术

在真空冶炼领域常用的真空熔炼炉是真空感应炉，是水冷中频感应圈加热熔化金属原材料。

原材料相同的情况下，高的真空度和高的温度是提高金属或者合金产品纯度的关键。因为只有当温度超过金属或合金熔点越多时，金属或合金液体中的杂质元素才越容易从合金液体中挥发到真空中，而真空度越高也越能够吸纳更多的杂质元素蒸气，而使得该金属或合金液体中的杂质元素越少，该金属或合金液体纯净度越高。

然而，真空冶炼用来容纳金属或合金液体的坩埚的材质是氧化物耐火材料，非真空冶炼炉衬的材质也是氧化物耐火材料。氧化物在常温常压下是很稳定的，但是在高温高真空下不稳定，真空度和温度高到一定程度，氧化物就会分解溶入金属或合金液体形成新的杂质元素污染合金液体。因此金属或合金的熔点越高，就越难炼得高纯净度的该金属或合金。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种熔炼炉及冶炼方法，用以解决现有需要在高真空度和高温下才能冶炼出高纯净度的金属或合金的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种熔炼炉，包括熔炼单元，所述熔炼单元包括坩埚和金属线圈；所述金属线圈缠绕于所述坩埚的外壁，且金属线圈内通有能够产生磁场的直流电。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，所述熔炼单元还包括能够为金属线圈降温的控温绕组，所述控温绕组与所述金属线圈交织排列。

进一步，所述控温绕组包括中空的控温管线，所述控温管线内通入用来为所述金属线圈降温的冷却介质。

进一步，还包括盖板、第一隔热层、第二隔热层、第三隔热层和制冷管道；第一隔热层、盖板、金属线圈、第二隔热层、第三隔热层和制冷管道从上至下依次设置；制冷管道、第三隔热层、第二隔热层、金属线圈和坩埚从外至内依次设置；所述第一隔热层和所述盖板设有供所述坩埚穿过的通孔。

另一方面，本发明还提供了一种冶炼方法，包括如下步骤：

步骤1：将待冶炼的金属原料置于坩埚内；

步骤2：熔清：向金属线圈内通入直流电，加热金属并产生磁场；

步骤3：精炼期：待金属液体的温度高于该金属的常规熔点时，每隔一定时间改变一次直流电的方向。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，步骤2中：抽真空，当熔炼单元内的压力小于5Pa时，向金属线圈内通入能使坩埚内产生0.5特斯拉磁场强度的直流电。

进一步，步骤3中：待金属液体的温度达到该金属的常规熔点以上 150～250℃时，每隔5分钟改变一次直流电的方向并维持30分钟。

进一步，待金属液体的温度达到该金属的常规熔点以上200℃时，每隔5分钟改变一次直流电的方向并维持30分钟。

进一步，步骤2和步骤3之间包括待金属完全熔化后向金属线圈内通入能使坩埚内产生0.5特斯拉磁场强度的直流电。