磁控電弧掃描式冷床熔煉裝置的製作方法

2023-07-16 05:24:21

本實用新型屬於冷床熔煉技術領域，具體涉及一種磁控電弧掃描式冷床熔煉裝置。

背景技術：

鈦及其鈦合金是具有獨特性能的新型材料和重要的生物材料，其具有以往金屬製品無可比擬的優點，因而在目前是最具有應用前景的新型結構金屬材料，目前，冷床熔煉有電子束冷床熔煉和等離子束冷床熔煉兩種，冷床熔煉對於金屬冶煉有著重要的作用，是一種重要的金屬提純和廢金屬回收的裝備，熔融金屬液在流經冷床過程中，高密度的重金屬夾雜顆粒下沉到冷床底部，而氮化物、氧化物、氫化物和低密度雜質高溫揮發或熔化熔解，電子束冷床爐作為一種可以回收鈦合金殘料的熔煉裝備在鈦行業被廣泛使用；而電子束冷床爐和等離子束冷床爐造價高，電子束需要額外的磁控裝置來完成冷床掃描，等離子束需要額外的機械裝置來掃描熔池，高昂的設備成本大大限制了鈦合金等稀貴金屬的回收，因此，有必要進行改進。

技術實現要素：

本實用新型解決的技術問題：提供一種磁控電弧掃描式冷床熔煉裝置，通過鎢環與圓形冷床放電後產生直流電弧後使直流電弧在極性相反的上部電磁鐵和下部電磁鐵之間形成的磁場作用下，產生沿鎢環與圓形冷床作圓周運動的掃描電弧，從而將加入圓形冷床內的待熔鍊金屬熔融後流至出料結晶器排出，結構簡單，安裝方便，造價成本大大低於目前的等離子冷床爐和電子束冷床爐的成本。

本實用新型採用的技術方案：磁控電弧掃描式冷床熔煉裝置，具有圓形冷床，所述圓形冷床上方設有冷水電極且圓形冷床和冷水電極分別接電源的正極和負極，繞制有上線圈的上鐵芯設於冷水電極的中心孔內且上線圈通電後上線圈和上鐵芯形成上部電磁鐵，繞制有下線圈的下鐵芯設於圓形冷床的中心孔內且下線圈通電後下線圈和下鐵芯形成下部電磁鐵，所述上部電磁鐵和下部電磁鐵的極性相反，所述冷水電極下端面設有鎢環且鎢環與圓形冷床放電後產生的直流電弧在磁場作用下產生沿鎢環與圓形冷床作圓周運動的掃描電弧，待熔鍊金屬由設於圓形冷床上端的加料口進入圓形冷床內熔融後金屬液體流至設於圓形冷床中的出料結晶器排出。

其中，所述圓形冷床上制有中心孔且圓形冷床上端面繞中心孔制有U形槽床，所述U形槽床內設有擋板，所述圓形冷床上端邊沿處設有進料口且進料口位於擋板一側，所述U形槽床內設有出料結晶器且出料結晶器位於擋板另一側，所述出料結晶器上端與U行槽床連通且出料結晶器下端穿過並伸出圓形冷床底面後置於其外部，待熔鍊金屬由進料口進入圓形冷床內熔融後金屬液體從擋板一側的U形槽床流至擋板另一側的U形槽床後從出料結晶器排出。

進一步地，所述冷水電極下端面制有凹槽且鎢環鑲嵌至凹槽內。

進一步地，所述圓形冷床、出料結晶器和擋板為一體式結構。

進一步地，所述圓形冷床床壁內部和冷水電極環形壁內部均制有水道，所述圓形冷床上的水道位於U形槽床和圓形冷床底面之間，所述水道與外部的冷卻水管連接。

本實用新型與現有技術相比的優點：

1、本結構造價大大低於目前的等離子冷床爐和電子束冷床爐，可以極大的促進鈦合金回收事業的拓展，為國家節約原料的同時為提高殘料回收品質做出貢獻；

2、U形槽床內設置的擋板將熔融後的金屬液體在U行槽床內流動的起點和終點劃分後，利於熔融後的金屬液體由U形槽床的一端流至其另一端，在流動過程中便於高密度的重金屬夾雜顆粒下沉到U形槽床的底部，而氮化物、氧化物、氫化物和低密度雜質易於揮發與熔化、熔解；

3、結構簡單，易於使用和安裝，本結構的電源和真空系統與現在被廣泛使用的真空自耗爐相同，方便本結構的升級改造；

附圖說明

圖1為本實用新型爆炸結構示意圖；

圖2為本實用新型冷水電極結構示意圖；

圖3為本實用新型圓形冷床結構示意圖；

圖4為本實用新型冷水電極和圓形冷床接電源後的工作原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1-4描述本實用新型的一種實施例。

磁控電弧掃描式冷床熔煉裝置，具有圓形冷床5，所述圓形冷床5上方設有冷水電極1且圓形冷床5和冷水電極1分別接電源的正極和負極，繞制有上線圈3的上鐵芯2設於冷水電極1的中心孔內且上線圈3通電後上線圈3和上鐵芯2形成上部電磁鐵，繞制有下線圈6的下鐵芯7設於圓形冷床5的中心孔內且下線圈6通電後下線圈6和下鐵芯7形成下部電磁鐵，所述上部電磁鐵和下部電磁鐵的極性相反，所述冷水電極1下端面設有鎢環4且鎢環4與圓形冷床5放電後產生的直流電弧在磁場作用下產生沿鎢環4與圓形冷床5作圓周運動的掃描電弧，待熔鍊金屬由設於圓形冷床5上端的加料口9進入圓形冷床5內熔融後金屬液體流至設於圓形冷床5中的出料結晶器8排出；具體的，所述圓形冷床5上制有中心孔且圓形冷床5上端面繞中心孔制有U形槽床11，所述U形槽床11內設有擋板12，所述圓形冷床5上端邊沿處設有進料口9且進料口9位於擋板12一側，所述U形槽床11內設有出料結晶器8且出料結晶器8位於擋板12另一側，所述出料結晶器8上端與U行槽床11連通且出料結晶器8下端穿過並伸出圓形冷床5底面後置於其外部，待熔鍊金屬由進料口9進入圓形冷床5內熔融後金屬液體從擋板12一側的U形槽床11流至擋板12另一側的U形槽床11後從出料結晶器8排出；具體的，所述冷水電極1下端面制有凹槽10且鎢環4鑲嵌至凹槽10內；具體的，所述圓形冷床5、出料結晶器8和擋板12為一體式結構；具體的，所述圓形冷床5床壁內部和冷水電極1環形壁內部均制有水道13，所述圓形冷床5上的水道13位於U形槽床11和圓形冷床5底面之間，所述水道13與外部的冷卻水管連接。本結構中的圓形冷床5為水冷紫銅，圓形冷床5接直流電源正極，冷水電極1接電源負極，冷水電極1下端的凹槽10內鑲嵌有鎢環4作為放電負極，,上鐵芯2和上線圈3通直流電後組成上部電磁鐵，下鐵心7和下線圈6通直流電後組成下部電磁鐵，上部電磁鐵極性與下部電磁鐵極性相反，若上部電磁鐵的極性是上N下S，那麼下部電磁鐵的極性就是上S下N，即上部電磁鐵的下端和下部電磁鐵的上端相對且極性相同，由於磁極相反，在上部電磁鐵和下部電磁鐵的空間內會產生由中心向邊緣輻射狀的磁力線，即相斥的磁力線呈放射狀分布，在這個磁場中，圓形冷床5和冷水電極1分別接通電源的正極和負極後瞬間電流方向垂直於磁場，冷水電極1下端凹槽10內的鎢環4與圓形冷床5放電產生直流電弧，直流電弧在磁場作用下，產生洛倫茲力，洛倫茲力推動直流電弧沿鎢環4與圓形冷床5的圓周運動，形成掃描電弧，掃描速度由電弧的電流強度和磁場強度決定，因此，電弧加熱的部位則為環形，待熔鍊金屬從加料口9加入圓形冷床5內，熔融後的金屬液體由擋板12一側的U形槽床11流至擋板12另一側的U形槽床11後從出料結晶器8出料，出料後金屬的具體形式由出料結晶器的具體形狀和下級功能而定；結構簡單，易於使用和安裝，電源和真空系統與現在被廣泛使用的真空自耗爐相同，方便本裝置升級改造，本裝置的造價大大低於目前等離子冷床爐和電子束冷床爐，可以極大的促進鈦合金回收事業的拓展，為國家節約原料的同時為提高殘料回收品質做出貢獻。

上述實施例，只是本實用新型的較佳實施例，並非用來限制本實用新型實施範圍，故凡以本實用新型權利要求所述內容所做的等效變化，均應包括在本實用新型權利要求範圍之內。