一种基于铝热法制备合金的熔炼炉及中间合金的制备方法
本发明提供了一种基于铝热法制备合金的熔炼炉及中间合金的制备方法，属于冶炼设备技术领域。本发提供了一种基于铝热法制备合金的熔炼炉，本发明的熔炼炉可在反应过程中通过氩气流速降低反应热，同时气体上浮实现熔体区域内流动，提高熔体成分均匀性，促使微小夹杂上浮；待反应结束静置后可迅速将熔体与浮渣分离，最后对浇注后的熔体进行超声振动及循环水冷却，进一步促进熔体内的气体及细小夹杂上浮，并细化熔体晶粒降低成分偏析，最终实现成分均匀的的高纯净合金制备，提高合金产品质量，同时还能够大幅提升制备效率。
发明专利
CN202311747400.4
2023-12-19
CN117516160A
2024-02-06
F27B14/10(2006.01)
承德天大钒业有限责任公司
王巍;郑兆宏;肖峰;刘强;朱嘉琪;孟旭;李晓冉;孙鑫;张登魁;张一博
067000 河北省承德市高新技术产业开发区上板城片区E3-05-1地块
北京高沃律师事务所
黄明光
河北;13
1.一种基于铝热法制备合金的熔炼炉，其特征在于，包括壳体，滑轨(8)，浇注模具(9)，模具小车(16)，坩埚支撑部件，耐热隔热垫(17)，熔炼坩埚(10)，石墨塞棒(11)，吊取环(12)，通气密封环(13)，导气管(14)，氩气检测仪(20)，滑动小车驱动系统(21)，超声发生装置和吊取装置； 所述超声发生装置包括超声发生器(22)，超声转换器(24)，变幅杆(25)和金属板(23)； 所述壳体包括壳体侧壁(1)、壳体底板(2)和壳体封头(15)，所述壳体侧壁(1)设有气孔(19)以及氩气检测仪(20)；所述壳体底板(2)上设置有所述滑轨(8)，所述滑轨(8)上部承载所述模具小车(16)，所述模具小车(16)连接所述滑动小车驱动系统(21)，所述模具小车(16)上方载有所述超声发生装置，所述超声发生装置上放置有浇注模具(9)，所述浇注模具(9)置于金属板(23)上方；所述壳体底部(2)上设置有坩埚支撑部件，所述坩埚支撑部件上设有支撑板(5)和坩埚支撑平台(7)，所述坩埚支撑平台(7)上设置有所述耐热隔热垫(17)，所述耐热隔热垫(17)上方设置有熔炼坩埚(10)，所述熔炼坩埚(10)内部设置有所述石墨塞棒(11)，所述石墨塞棒(11)的顶端设置所述吊取环(12)和通气密封环(13)，所述吊取环(12)与所述吊取装置相连，所述吊取装置另一端固定在壳体封头(15)上，所述通气密封环(13)与导气管(14)连接； 所述熔炼坩埚(10)的结构为上部开口，底部具有中心孔，所述熔炼坩埚(10)的底部中心孔直径小于耐热隔热垫(17)中心孔直径；所述坩埚支撑平台(7)孔心、耐热隔热垫(17)孔心和熔炼坩埚(10)孔心垂直。 2.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述壳体还包括炉门(3)，所述壳体封头(15)设有排气孔，所述壳体侧壁(1)与炉门(3)采用铰链连接，所述气体检测仪(20)设置于进气口(19)上方。 3.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述壳体底板(2)与滑轨(8)以及坩埚支撑部件采用焊接固定。 4.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述坩埚支撑部件与壳体底板(2)通过第一加强筋(4)固定加强。 5.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述滑轨(8)有两根。 6.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述浇注模具(9)为铜材质，上部两侧分别设置有进水口(26)及出水口(27)。 7.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述坩埚支撑平台(7)为中心带孔的耐热金属板，与所述支撑板(5)焊接固定，用第二加强筋(6)强化固定。 8.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述吊取装置包括吊钩(28)，液压杆(29)，支撑杆(30)，所述吊钩(28)一端用于钩住吊取环(12)，另一端与液压杆(29)相接，所述液压杆(29)下端与支撑杆(30)相连接。 9.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述石墨塞棒(11)为空心结构，所述石磨塞棒(11)下部设置有方向各异的通气小孔(18)；所述石墨塞棒(11)的直径在垂直方向由上至下逐步减小，底部垂直塞入熔炼坩埚(10)中心孔内并与中心孔密封匹配。 10.一种中间合金的制备方法，其特征在于，利用权利要求1～9任一项所述熔炼炉，包括以下步骤： 将连接有超声发生器(22)的超声转换器(24)、变幅杆(25)以及金属板(23)依次放在模具小车(16)上，随后将通有循环水的浇注模具(9)放在金属板(23)上，通过滑动小车驱动系统(21)将放有浇注模具(9)的模具小车(16)固定于预定位置，确保浇注模具中心与坩埚支撑平台孔心连线垂直； 将预热好的耐热隔热垫(17)放在坩埚支撑平台(7)上固定好，确保耐热隔热垫(17)孔心与坩埚支撑平台(7)孔心同心； 将熔炼坩埚(10)与石墨塞棒(11)表面均匀涂抹石灰乳并进行预热干燥，然后将吊取环(12)安装在石墨塞棒(11)顶部固定，将石墨塞棒(11)垂直塞入熔炼坩埚(10)的中心孔内至预定位置塞紧，确保石墨塞棒与熔炼坩埚垂直； 将通气密封环(13)一端与导气管(14)连接，另一端与石墨塞棒的(11)上端连接； 将铝粒、金属氧化物、氟化钙以及合金单质分别进行干燥后混合，将所得混合物放入熔炼坩埚(10)内，使石墨塞棒(11)周围保持疏松状态； 将熔炼坩埚(10)吊置于坩埚支撑平台(7)上，确保石磨塞棒(11)轴心与坩埚支撑平台(7)轴心重合，开启超声发生装置并封闭壳体； 通过进气口(19)向壳体内注入氩气，开启氩气检测仪(20)检测氩气含量，至氩气检测仪(20)显示氩气体积浓度达99％以上，关闭充气阀，停止向壳体内冲入氩气； 将燃烧源放入熔炼坩埚(11)内后点燃，进行铝热反应，同时向导气管(14)通过石墨塞棒(11)持续向熔体通入氩气； 待所述铝热反应完成，得到的铝热反应产物经过氩气底部吹气静置分层后，用吊取环(12)将石墨塞棒(11)缓慢拔出，期间持续向石墨塞棒(11)通入氩气； 石墨塞棒(11)拔出后，所述铝热反应产物经过中心孔，流入浇注模具(9)内，浮渣及杂质挂壁于熔炼坩埚(10)内壁和底部，使得浮渣、杂质与合金熔体分离； 注入浇注模具(9)中的所述合金熔体处于氩气氛围中，开启浇注模具(9)的循环水，对所述合金熔体进行超声震动及水冷冷却至室温； 打开所述壳体，运行所述滑动小车驱动系统(21)，输送浇注模具(9)至熔炼炉外部，得到所述中间合金。