[发明专利]一种真空炉用无落差暗流浇铸的方法及设备

权利要求书

1.一种真空炉用无落差暗流浇铸的设备，其特征在于：该设备包括真空中频熔炼炉、石墨坩埚和浇注组件，所述浇注组件包括出铝溜槽、旋转溜槽和固定溜槽；其中：所述真空中频熔炼炉的筒状炉体内放置石墨坩埚，石墨坩埚的上端设有坩埚上沿，坩埚上沿上开设竖直方向贯通的缺口形成流液通道，流液通道与出铝溜槽相连通；出铝溜槽的末端再依次连接真空挡板阀、旋转溜槽和固定溜槽；铝熔体浇注时，真空中频熔炼炉炉体倾转，石墨坩埚中的铝熔体经流液通道流出，再经浇注组件直至结晶器完成无落差浇铸。

2.根据权利要求1所述的真空炉用无落差暗流浇铸的设备，其特征在于：所述真空中频熔炼炉的炉体与石墨坩埚之间设有配套感应线圈，石墨坩埚外侧设有用于与感应线圈分隔的保温隔离材料；石墨坩埚底部与炉体底部之间铺设坩埚锅底填充料，炉体顶端设有炉体上盖，炉体上盖上设有进气口和出气口。

3.根据权利要求1所述的真空炉用无落差暗流浇铸的设备，其特征在于：所述炉体侧面上部固定连接旋转转轴，旋转转轴旋转时带动炉体倾转。

4.根据权利要求1所述的真空炉用无落差暗流浇铸的设备，其特征在于：所述石墨坩埚上沿上开设的流液通道，流液通道内侧与石墨坩埚内侧面相接，流液通道的中心位于出铝溜槽的轴线上；所述出铝溜槽、旋转溜槽和固定溜槽的轴线重合。

5.根据权利要求2所述的真空炉用无落差暗流浇铸的设备，其特征在于：所述石墨坩埚的材质为高纯石墨，所述坩埚锅底填充料为耐火材料粉体，所述坩埚上沿为耐火材料。

6.根据权利要求3所述的真空炉用无落差暗流浇铸的设备，其特征在于：所述出铝溜槽穿过旋转转轴后通过真空挡板阀与旋转溜槽连接；进行铝熔炼时，真空挡板阀关闭以维持真空环境，进行铝熔体浇注时，真空挡板阀打开使铝熔体流入旋转溜槽和固定溜槽。

7.根据权利要求6所述的真空炉用无落差暗流浇铸的设备，其特征在于：所述旋转溜槽为一段中空管体，旋转溜槽与固定溜槽连接后能够相对转动；铝熔体浇注时，炉体上的旋转转轴带动炉体倾转，同步带动出铝溜槽和旋转溜槽转动，固定溜槽固定不动；旋转溜槽及固定溜槽上部均带密封盖体。

8.根据权利要求6所述的真空炉用无落差暗流浇铸的设备，其特征在于：所述流液通道的上部设有流道上盖，以防止浇铸过程铝液溢出；出铝溜槽的轴线与石墨坩埚的外沿相切。

9.根据权利要求1所述的真空炉用无落差暗流浇铸的设备，其特征在于：所述出铝溜槽、旋转溜槽及固定溜槽的内衬材质为耐火材料，耐火材料中Al₂O₃的含量＞90wt.％，SiO₂含量＜2wt.％，P₂O₅＜2wt.％。

10.一种利用权利要求1-9任一所述设备进行的真空炉用无落差暗流浇铸的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)真空化铝：石墨坩埚中添加高纯铝锭原料，旋转溜槽和固定流槽预热，预热温度≥750℃，预热时间≥6h；真空熔炼炉密封升温同时开始抽真空，至炉体真空度＜10Pa；调整中频炉功率使铝锭完全融化；

(2)合金元素添加：调整中频功率使铝液升温至760-800℃，由炉体上盖上安装的合金添加装置向石墨坩埚中分次或多次添加所需合金元素原料；所需合金元素原料以单质颗粒或中间合金方式加入，添加合金元素原料同时开启转子搅拌使得熔体成分均匀；合金元素以颗粒形式加入时，颗粒尺寸＜10mm；合金元素以中间合金形式加入时，中间合金块样尺寸小于50mm；所添加合金元素为铜、硅、铁等金属；

(3)惰性气体保护：合金元素添加完毕后，调整中频功率铝液降温至710-730℃；由真空炉上盖进气口通入高纯氩气，高纯氩气中O₂含量≤0.2ppm，氩气纯化水露点≤-80℃，打开真空炉盖体上部出气口；

(4)炉内精炼除气：开启转子搅拌进行铝液精炼，精炼结束后将搅拌转子升起，检测铝液温度为720-730℃，准备铝液浇铸；

(5)铝液浇铸：真空炉出铝流槽连接的真空挡板阀打开，旋转溜槽及固定溜槽对接完成后，真空炉旋转转轴倾翻，铝液通过流液通道开始浇铸；铸造过程铝液液位稳定，炉内铝液上部氧化皮完整，铝液实现暗流浇铸。