[发明专利]一种具有下拉引锭功能的悬浮熔炼设备及下拉引锭方法

权利要求书

1.一种具有下拉引锭功能的悬浮熔炼设备，包括真空炉体、水冷铜坩埚、感应圈、主结晶器、结晶器拉杆和结晶器驱动器；

水冷铜坩埚、感应圈和主结晶器安装于真空炉体内部，感应圈围绕水冷铜坩埚；

其特征在于，在水冷铜坩埚内形成有熔炼区，且熔炼区的位置与感应圈的位置对应，熔炼区的下方形成有凝固区；

主结晶器的外边缘与凝固区的内边缘匹配，主结晶器的上端面设有锁紧机构；

结晶器拉杆上端与主结晶器的底面连接，下端通过密封装置伸到真空炉体的下面，与结晶器驱动器的传动轴连接；其中，结晶器驱动器被配置为，既能驱动结晶器拉杆上下移动，又能驱动结晶器拉杆正反向旋转。

2.如权利要求1所述的悬浮熔炼设备，其特征在于：水冷铜坩埚在高度方向上分为熔炼区和凝固区，其中，熔炼区与感应圈的位置对应，凝固区位于熔炼区下方。

3.如权利要求1所述的悬浮熔炼设备，其特征在于：还包括安装在水冷铜坩埚下端部的辅助结晶器，熔炼区在水冷铜坩埚内延伸至水冷铜坩埚的底端，熔炼区与感应圈的位置对应，辅助结晶器内形成凝固区；

主结晶器安装在辅助结晶器内的上部，辅助结晶器的高度大于主结晶器的厚度，且二者上端面对齐，主结晶器外缘的形状和尺寸与辅助结晶器内部的截面相匹配。

4.如权利要求3所述的悬浮熔炼设备，其特征在于：辅助结晶器呈环状，辅助结晶器内壁的截面尺寸等于水冷铜坩埚内壁的截面尺寸；

或，辅助结晶器内壁的截面尺寸小于水冷铜坩埚内壁的截面尺寸；

或，辅助结晶器内壁的截面尺寸大于水冷铜坩埚内壁的截面尺寸。

5.如权利要求1所述的悬浮熔炼设备，其特征在于：在真空炉体的顶部设置连续加料装置，在底部设置铸造延长筒，铸造延长筒密封地装在真空炉体的底部，与炉内连通，位于水冷铜坩埚的下方，结晶器拉杆向下延伸，且密封地穿过铸造延长筒的底面，与结晶器驱动器结合。

6.如权利要求5所述的悬浮熔炼设备，其特征在于：连续加料装置包括加料筒、加料管、推料器和转动驱动器，加料筒密封安装在真空炉体的炉盖上；加料管密封地安装在加料筒前段的下面，并真空密封地伸入真空炉体的内部，加料筒管口位于水冷铜坩埚的上方；推料器包括推料杆和安装在推料杆周边的螺旋叶片，推料杆从加料筒的后端密封地伸出加料筒；转动驱动器安装在加料筒的后面，其传动轴与推料杆端头连接。

7.如权利要求6所述的悬浮熔炼设备，其特征在于：加料筒的上方密封地装设料罐，料罐的下面通过供料阀和供料管与加料筒密封地结合，料罐的下面装设重量传感器。

8.如权利要求5所述的悬浮熔炼设备，其特征在于：连续加料装置包括送料筒、送棒杆和线性驱动器，送料筒竖直且密封的地安装在炉盖的上面，与真空炉体的炉内连通，位于水冷铜坩埚的上方，送棒杆真空密封地从送料筒的上面竖直的插入筒内，送棒杆下端的端头设置有棒料锁紧机构，被添加的棒料上端通过锁紧机构固定到送棒杆的下端面；线性驱动器安装在炉盖上或加料筒的上面，其传动杆与送棒杆的上端结合。

9.如权利要求8所述的悬浮熔炼设备，其特征在于：加料筒与炉盖之间设置有送料阀，其口径大于棒料的直径；在侧面设置有抽空阀，与设备的真空机组连通；

其中，在棒料上制作等间隔的刻度，在真空炉体的炉盖上设置观察窗，在观察窗上安装摄像头，摄像头对准熔池的液面。

10.一种下拉引锭方法，使用权利要求1-9中任意一项所述的悬浮熔炼设备，其特征在于，制备方法包括：

步骤1、将主结晶器安装在水冷铜坩埚内，令其上端面位于凝固区的上缘；将待熔炼的物料装入水冷铜坩埚，在对真空炉体抽真空之后，感应圈通电，用电磁场加热物料至熔化并保温一段时间；

步骤2、启动结晶器驱动器驱动结晶器拉杆向下移动，结晶器拉杆带动主结晶器向下移动，熔池跟随主结晶器向下移入凝固区，在水冷铜坩埚的坩埚壁和主结晶器的冷却作用下，熔池的表层和底层凝固并且被主结晶器的锁紧机构锁住；

步骤3、主结晶器继续向下移动到水冷铜坩埚的下方，主结晶器牵引其上面的熔池底面边下降边凝固，形成不断增加长度的锭坯；当水冷铜坩埚中的熔池量减少至不能接受电磁场的感应而凝固时，停止结晶器驱动器的运行，结束拉锭过程。