[发明专利]电磁搅拌加压离心大开孔真空熔铸炉

说明书

技术领域

本发明属高氮钢、高温合金等特种材料的精密铸造领域，尤其涉及一种可扩展的多功能电磁搅拌加压离心大开孔真空熔铸炉，它通过在真空或充气加压的条件下进行中频感应熔炼、浇注、离心旋转、电磁搅拌、快速冷却等工艺过程来制备多种精密铸件。

背景技术

常规真空感应炉在熔炼特种合金时，很难保证熔液中高蒸气压合金元素的成份准确，以及高氮含量钢种的氮含量。同时，为减少熔炼时活泼元素与耐火氧化物坩埚材料之间产生的强烈物理化学反应，通常向真空感应炉内充入一定量的保护气体（如小于0.1MPa的氩气），由于充气压力低，这种冶金工艺存在很大的局限性。

近年来，随着镍资源逐渐变得匮乏，国内外对高氮钢的研究日益深入。高氮不锈钢在镍使用量很少的条件下，各项性能指标达到或超过高镍不锈钢，具有高强度和高韧性。而高氮钢的获得通常是在0.2～2.0MPa的氮气气氛条件下进行的，但是更高的充气压力受到现有的设计水平限制。

航空航天领域的快速发展得益于精密铸造技术的日趋成熟，从整体的涡轮转子到复杂的涡轮壳等均可采用精密铸造成型技术，这样不仅可以大幅改善部件的机械性能和可靠性，减少部件的重量，还能提高生产效率，降低成本。目前，大尺寸薄壁整体精密铸件的回转半径一般在200mm以上，壁厚可以达到2mm以下，浇注量大于500kg，而且对晶粒尺寸进行了有效控制，获得了无枝晶组织，通过后续热等静压技术，使铸件的综合力学性能大幅提高。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种可生产高氮钢、高温合金等材料铸锭及精密铸件的电磁搅拌加压离心大开孔真空熔铸炉，其可减少活泼元素与坩埚材料之间的物理化学反应，保证高蒸气压合金元素的成份准确，对于异形精密铸件的充型及补缩效果理想，并可细化晶粒，进行半固态铸造。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种电磁搅拌加压离心大开孔真空熔铸炉，它包括炉体、炉门、炉盖、感应器、加料机构、离心转动机构、电磁搅拌器、真空系统、充气加压系统及中频电源；所述炉盖与炉体顶部大开孔接管法兰对接；所述炉门配于炉体正面；所述真空系统的抽空接管端口与炉体腔体相通；所述加料机构设于炉盖之上；所述感应器置于炉体腔体中部区域，其电源输入端与中频电源的电源输出端相接；在所述炉体与炉门及炉盖的对接面设有锁紧机构；所述充气加压系统的充气加压端口与真空系统的工作腔体相通；所述离心转动机构的转动执行单元位于感应器的下部，其周围布设电磁搅拌器。

作为一种优选方案，本发明所述离心转动机构包括转动执行单元及动力源；所述转动执行单元包括载物盘、离心盘、支撑座及回转轴；所述载物盘、支撑座及离心盘分别与回转轴的端部固定相接；所述动力源的动力输出端经配接于炉体上的动密封与回转轴的端部固定相接。

作为另一种优选方案，本发明所述锁紧机构包括电动推杆、自动安全销、齿啮式齿圈及行程开关；所述电动推杆的工作端与齿啮式齿圈的外壁固定铰接，以实现齿啮式齿圈的自动回转；炉门及炉盖密封锁紧时，其端盖法兰齿的侧面与齿啮式齿圈的侧面相互啮合；所述自动安全销及行程开关分别设于炉门与炉盖之上。

进一步地，本发明在所述炉盖上固定设有测温装置，以实现对炉体内熔液的温度测量。

更进一步地，本发明在所述炉体上固定设有升降液压缸；所述升降液压缸的工作臂与炉盖固定相接。

另外，本发明在真空系统的压力管道部分还可设有安全泄爆装置。

其次，本发明在所述炉体内可设有机械搅拌叶轮。

本发明可在真空或加压的条件下，熔炼高氮钢及高温合金等特殊材料，也可完成后续的离心或重力浇注等功能，与现有技术相比本发明具有如下优点。

1、具有真空和加压双重功能，以保证高氮钢、高温合金等铸件的成份准确。本发明通过电动推杆、自动安全销、齿啮式齿圈及行程开关等结构组合设计，使锁紧机构确保加压功能的可靠实现，满足了高蒸气压合金元素的成份准确，以及高氮钢中的氮含量（≥1.2%）要求。同时，本发明可有效减少活泼元素与坩埚材料之间的物理化学反应。

2、具有电磁搅拌离心铸造功能，可以对离心盘的旋转方向、转速、换向频率、以及运行时间进行设定，以满足铸件的充型及补缩效果，同时电磁搅拌器可以细化晶粒组织，进行半固态铸造工艺实施。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明真空系统及充气加压系统整体结构示意图。