[发明专利]一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法

说明书

本发明涉及一种悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法，为解决真空电磁悬浮熔炼技术中，金属或相应合金被熔化后，继续提高加热功率不能使熔池温度大幅度提高，导致向熔池添加合金料困难，以及铸造材料质量难以达到要求的技术问题，提供一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法，其中悬浮熔炼装置包括真空炉、设置在真空炉内的坩埚本体，以及设置在坩埚本体上方的热反射盖；坩埚本体与热反射盖间设置有间隙，热反射盖上连接有驱动杆，所述驱动杆延伸至真空炉外部，且与真空炉可拆卸密封连接。悬浮熔炼方法是在开始熔炼或金属熔化后，将热反射盖置于坩埚本体上，再完成熔炼。

技术领域

本发明涉及一种悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法，具体涉及一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法。

背景技术

真空电磁悬浮熔炼技术是当下最先进的熔炼技术之一，利用真空中频感应熔炼排除空气对材料的污染，再利用电磁场使被熔炼材料在坩埚中呈悬浮状态，进一步消除了坩埚材料对被熔炼材料的污染。因此，真空电磁悬浮熔炼技术是目前最纯净的熔炼技术。

真空电磁悬浮熔炼技术最突出的优点之一是它能够达到较高的温度，最高熔炼温度能达到3600℃左右，因此，利用该技术能熔炼元素周期表中的所有金属元素和相应的合金，包括金属钨、铼、钼、铌等。

但是，真空电磁悬浮熔炼技术也有一个重要的缺点，金属或相应合金被熔化后，继续提高加热功率不能使熔池温度大幅度提高，实验证明，温度在高于熔点100～150℃之后就几乎不再升高。例如，在同一台设备里，用60kW能熔化金属铝，增加功率后，温度升到约800℃就不再提高了；用100kW能熔化金属镍，增加功率之后，温度最高只能达到1550℃左右；用200kW能熔化金属铌，增加功率只能使温度升高到约2600℃。如图1，产生这种情况的原因与坩埚02中熔池01呈驼峰状有关，加热功率越大，驼峰越细高，表面积越大，散热越严重。在高温下，辐射散热是一个重要的散热途径，由于坩埚02的上方是敞开设置的，所以向上辐射是一个重要的散热方向。

材料熔化后不能继续大幅度升温，对悬浮熔炼的效果有重要影响：

其一，对向熔池添加合金料造成了困难，只有延长熔炼时间才能使合金完全熔化和均匀化，特别是添加的合金料熔点高于熔池的温度时，很难使合金料完全熔入熔池；

其二，熔池的过热度不足，导致铸造材料的质量难以达到要求。

发明内容

本发明为解决现有真空电磁悬浮熔炼技术中，金属或相应合金被熔化后，继续提高加热功率不能使熔池温度大幅度提高，导致向熔池添加合金料困难，以及铸造材料质量难以达到要求的技术问题，提供一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置及悬浮熔炼方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种带有热反射盖的悬浮熔炼装置，其特殊之处在于，包括真空炉、设置在真空炉内的坩埚本体，

设置在坩埚本体上方的热反射盖；

所述坩埚本体与热反射盖间设置有间隙；

所述热反射盖上连接有驱动杆，所述驱动杆延伸至真空炉外部，且与真空炉可拆卸密封连接。

进一步地，所述热反射盖的材质可以是熔点高于熔池温度的非金属材料。或者，所述热反射盖由多个金属区和多个耐热绝缘区交替布置；所述金属区为熔点高于熔池温度的金属材料；所述耐热绝缘区为熔点高于熔池温度的耐热绝缘材料。

若热反射盖金属区的材质为紫铜，各金属区分别设置有冷却管，所述驱动杆内设置有与真空炉外部冷却源连通的冷却导管，所述冷却管分别与冷却导管连通。冷却管的设置形式还可以是，热反射盖外侧盘绕有冷却管，所述驱动杆内设置有与真空炉外部冷却源连通的冷却导管，所述冷却管与冷却导管连通。

进一步地，热反射盖内表面可呈抛物面状，且抛物面的焦点位于坩埚本体内。