[发明专利]一种真空炉用无落差暗流浇铸的方法及设备

说明书

本发明公开了一种真空炉用无落差暗流浇铸的方法及设备，属于高纯铝真空冶炼技术领域。该设备包括真空中频熔炼炉、石墨坩埚、出铝溜槽、旋转溜槽和固定溜槽；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，流液通道依次连接出铝溜槽、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落铸。本发明通过真空炉配套无落差出铝溜槽的结构设计及特定工艺能够控制熔炼及浇铸过程熔体的稳定状态，避免熔体落差及扰动等造成气渣卷入，最终实现低气低渣的高品质高纯铝产品制备。

技术领域

本发明涉及高纯铝真空冶炼技术领域，具体涉及一种真空炉用无落差暗流浇铸的方法及设备。

背景技术

高纯铝真空冶炼是指在隔绝空气条件下(小于大气压)精炼高纯铝以提高产品纯净度的一种冶炼方法。这种方法在冶炼行业已广泛应用，市场上存在多种形式的真空冶金设备及技术。常见的真空冶炼均采用在真空室内直接浇注的方法成型。行业内被称作VIM炉(Vacuum Induction Melting Furnace)。VIM炉中浇铸的金属锭坯内部组织控制及锭坯规格均受到限制，存在一定的局限性。无法实现与设计复杂的结晶器配套。

VIDP(Vacuum Induction Degassing and Pouring Furnace)是一种紧凑型的真空熔炼炉。VIDP炉中仅熔炼炉至出铝溜槽为真空状态，溜槽至末端成型结晶器均不在真空状态。VIDP炉体积仅占VIM炉体积的5％-10％，极大地减少了真空控制的设备投入，便于后续配套复杂产品的成型装置，得到广泛应用。

VIDP炉溜槽出铝后高温的铝液即会接触空气，故由熔炼炉出铝溜槽需实现无落差出铝，即熔炼炉至溜槽部分零落差。熔融铝液有落差浇铸至溜槽时，铝液表面氧化皮被破坏，熔体接触空气后表面快速氧化形成氧化皮，且铝液如瀑布式的下落过程铝液翻滚及扰动将氧化渣卷入铝液内部使熔体内部气渣含量上升，极大地降低了产品质量。将熔体由熔炼炉平稳地放出至溜槽最终到成型结晶器，是铸锭内部气渣控制的要点。

专利CN201821883483.4(一种可实现无落差立式铸造的真空感应熔炼炉设备)公开了一种真空熔炼炉用无落差浇铸装置，真空感应熔炼炉体结构包括倾动支架、真空筒体、安装在真空筒体内的感应炉及配套的真空系统、液压系统及电气控制系统。其中真空筒体为立式筒体结构；真空封头式炉盖上配有真空式料钟装置及观察孔、炉盖的内衬上设有耐高温隔热材料；真空环境下工作的各种频率的无芯感应炉；电气控制系统连接的溜槽液面检测装置；真空机组由滑阀泵及罗茨泵组成；液压系统包括液压站、液压缸，所述液压缸设置在所述感应炉的炉体的两侧，所述液压系统上还设置有比例阀。该方案的设计理念是无落差浇铸。但溜槽的外沿与炉体外沿相切，即熔炼炉内熔体至流槽的高度为坩埚锅壁厚度+炉体保温材质厚度+1/2流槽半径。熔体由炉体至流槽的落差可超过500mm，实际应用过程仍会造成铝液翻转式下注及扰动。

专利CN201210283473.8(一种多用途半连续真空感应熔铸炉)公开了一种多用途半连续真空感应熔铸炉，包括有熔化室，其特征在于，熔化室上部设有连续加料装置和合金加料口，熔化室内设有感应加热坩埚装置，感应加热坩埚装置设有出液口，感应加热坩埚装置的出液口侧设有溜槽，溜槽下方设有浇铸室，浇铸室内设有锭模，锭模下方设有锭模车。两端溜槽可对应不用的浇铸模具，实现多用途使用。该技术方案中未明确出铝流槽的与熔炼炉体的结构设计，无针对无落差浇铸的技术方案。

专利CN201921157721.8(真空感应熔炼炉)公开了一种真空感应炉的侧进式短溜槽系统。短溜槽系统为真空腔体；真空腔体和流槽式上部开设有观察窗；水冷真空隔离阀在上开有检修口；溜槽室为双层碳钢结构；推送杆与溜槽室同轴设置。该方案中短溜槽与熔炼炉体接触设计可知铝液浇铸时落差高度＝坩埚锅壁厚度+炉体保温材质厚度+流槽直径。实际应用时此落差仍会造成铝液的扰动和造渣。

发明内容