5kg真空自耗凝壳炉设备的研制
5--10公斤自耗炉
1- 真空自耗电弧炉 1台熔炼系统可替换的熔炼坩埚5Kg和10 Kg 融化钢铁熔化温度和重新编码以及浇注条件显示在电脑屏幕上以最小或者常规水压，在熔炼操作中水冷却扶轮静脉, 底部，扩散泵，真空高达10-8 milli-bar镍合金的融化, 铝合金和钢. 熔炼温度高达2200°C在熔炼过程中，引擎盖是为了便于合金的添加真空和控制大气熔炉和重熔感应熔炼炉这些产品是通过自耗电极永久模具，可拆模，冷型铸造设备备件必要的备件和配件. 模具成型材料和永久/拼合铸模.安装与培训两人的安装，完全操作与保养培训由供应商提供5--10千克真空自耗炉基本概述一个炉室固定在工作台上一个旋转熔炼工位。
可气动缸顶升。
一个KTZJ300.600油增压泵真空系统一个2000安熔炼电源电源满足熔炼4公斤钛及钛合金锭，5.5公斤锆及锆合金锭，7公斤铁及铁合金锭的需要。
环境要求：提供厂房：梁下4000。
设备电源供电电压为：3 相4线AC 380V±7%土木基础施工。
地平处理混凝土浇注厚度大于200mm采购方配合试车工作电网频率：50Hz±1%压缩空气：压力0.6MP a（如有需要）惰性气体（氩气）气体压力：0.4～0.8 MPa（工业冷水机）提供的循环冷却水：进水温度2℃－20℃，进水压力0.25-0.3Mpa，流量8m3/h应急水：压力：0.2－0.3MP a，（由发电机带动冷水机）海绵钛电极密度：3.3 g/cm3（最小）、钛锭4.5海绵锆电极密度：4.7 g/cm3（最小）、锆锭6.5基本技术参数最大熔化重量：≥5.5Kg锆及锆合金（密度6.5g/cm3）海绵钛电极密度：3.4kg/dm3最大熔炼电流：2000A电极杆最大行程：750mm下炉室升降行程： 100mm开路电压：68V工作电压:20－45V真空系统：一台ZL300油增压泵＋一台 ZJ-600罗茨泵＋一台2H-70滑阀泵泵电极升降速度：0～280mm/min，无级快速速度：500 mm/min极限真空度：≤7×10-2Pa工作真空度： 10-0.67Pa升压率：≤0.1Pa/min）抽空时间从大气压达到0.1Pa ，≤15分钟。
真空感应凝壳炉熔炼系统的设计_宋静思
真 空 VACUUM
真空
VACUUM
Vol. 53，No. 5 Sep. 第205136 卷
真空感应凝壳炉熔炼系统的设计
宋静思 １，訾 雁 ２，牟 鑫 １，张哲魁 １，孙足来 １
（１．沈阳真空技术研究所，辽宁 沈阳 １１００４２；２．沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 １１００４３）
目前国内外的普遍做法是通过高压冷却水
来达到足够的换热效果来冷却坩埚瓣及坩埚底。
一般情况下冷却水压力在 ０．４ 到 １．０ＭＰａ，具体用
多少压力主要考虑所需冷却量与机械结构适用
性。由于 ＩＳＭ 系统对冷却水要求较高，故目前多
数厂家采用的是独立水冷机组来冷却真空冷坩
埚感应凝壳炉的 ＩＳＭ 系统。ＩＳＭ 设备在熔炼时因
这 种 结 构 由 每 个 独 立 的 分 瓣“ 拼 ”成 一 个 圆 筒 ，每 个 瓣 内 部 有 两 条 坚 直 水 道 ，一 进 一 回 ，在 上 部 或 下 部 是 连 通 的 。 常 用 焊 接 形 式 制 造 ，也 可 用 机械结构连接。日本学 者 Ｈｉｔｏｓｈｉ Ｋａｗａｎｏ 等 人 的 专利［５］对此有详细说明。这种结构有两大突出优 点 ：第 一 ，由 于 是 单 水 道 流 通 冷 却 水 ，所 以 在 相 同 截 面 积 水 道 的 前 提 下 ，水 道 直 径 可 以 更 小 ，进 而 坩 埚 瓣 的 厚 度 可 以 更 薄 ，能 量 利 用 率 自 然 也 就 提 升 了 ；第 二 ，由 于 是 多 个 独 立 分 瓣 拼 装 的 结 构 ，这 种 结 构 即 使 因 为 冷 坩 埚 内 壁 打 火 或 其 它 事 故 ，也 不 会 将 所 有 分 瓣 损 坏 ，只 需 对 损 坏 的 分 瓣 进 行 替 换 即 可 ，从 使 用 成 本 上 来 讲 优 势 很 明 显 。当 然 ，历 史 上 也 出 现 过 一 种 分 瓣 式 内 插 管 的 结 构 ，但 应 用 不多。
真空自耗电弧熔炼制备钛合金技术的研究进展
2019年第48卷第3期Vol.48No .32019INDUSTRIAL HEATINGDOI:10.3969/j.issn.1002-1639.2019.03.018真空自耗电弧熔炼制备钛合金技术的研究进展刘欣欣（商洛学院城乡规划与建筑工程学院，陕西商洛726000）摘要：钛合金作为一种性能优良的合金被广泛应该用于航空航天领域，经过半个世纪的发展，钛合金的制备工艺有了明显提升，其中真空自耗熔炼技术是目前制备钛合金的主要熔炼技术。
论述了真空自耗技术的主要研究现状，较为系统地介绍了改善真空自耗电弧熔炼技术的研究方法及手段，提出了未来真空自耗电弧熔炼控制技术的发展方向。
关键词：真空自耗电弧熔炼；钛合金；研究进展中图分类号：TQ163文献标志码：A文章编号：1002⁃1639（2019）03⁃0067⁃03Research Progress in Preparation of Vacuum Consumable Electrode EAF Remelting Technology of Titanium AlloysLIU Xinxin（Shangluo University School of Urban and Rural Planning and Building Engineering ，Shangluo 726000，China ）Abstract:As an excellent alloy ，titanium alloy is widely used in aerospace field.After half a century of development ，the preparation technolo⁃gy of titanium alloy has been significantly improved.Among them ，vacuum arc remelting technology is the main melting technology to prepare titanium alloy.This paper describes the main research status of vacuum consumable electrode EAF remeiting technology.And systematically in⁃troduces the methods and means that should be used to improve the vacuum consumable electrode EAF melting technology at present ，and puts forward the development direction of vacuum consumable electrode EAF melting control technology in the future.Key words:vacuum electrode EAF remelting ；titanium alloys ；research progress————————————————————————————————————————收稿日期：2019⁃01⁃28作者简介：刘欣欣（1990—），男，硕士，助教，研究方向为建筑及结构检测与加固.真空自耗熔炼（VAR ）技术是利用直流电在真空条件中重新融化金属铸锭，从而在高温条件下可获得高质量低缺陷的钛合金材料。
50kg卧式真空感应炉的研制
50kg卧式真空感应炉的研制真空感应炉作为获取高精密合金、高性能特殊材料的一种通用型冶金设备已得到了迅速发展与普及。
本文介绍了50kg真空感应炉的结构、特点及其工作原理。
标签：真空感应炉；坩埚；炉壳1 概述50公斤真空感应炉是在真空条件下利用中频感应加热的作用融化金屬的自动化设备。
由于它能较严格控制熔炼温度和化学成份，并且有电磁搅拌和具有高真空下去气的效果，因此宜于高纯度钢、耐热钢等新型材料与各种重要合金，特别适用于熔炼某些易氧化的元素（如钛等）。
此种电炉可以在熔炼过程中加入合金元素及进行测温、取样、浇铸。
并可在各种保护气体下进行熔炼。
2 设备的主要技术参数及构成2.1 设备的主要技术参数（1）最大熔化重量：50kg（镍钼）；（2）设备总功率：140kW；（3）电源电压：380V（三相）；（4）电源频率：50Hz；（5）中频电源类型：KGPS；（6）额定功率（中频输出）：100kW；（7）额定电压（中频输出）：375V（最大）；（8）额定频率：2500kHz（最大）；（9）额定温度：1700°C；（10）融化率（1600°C时）：200公斤/小时；（11）极限真空：6.6×10-3；（12）工作真空度：6.6×10-1；（13）压升率：0.13帕/分；（14）炉室有效抽速：3000升/秒；（15）抽空时间：由大气压力下至工作真空度时间？芨5分钟（空炉）；（16）耗水量：4.5m3/h，设备上水温度：≤35℃；设备出水温度：≤55℃；（17）融化时间：25分钟；（18）测温方式：热电偶测温；（19）坩埚材质：石墨坩埚、氧化镁坩埚；（20）设备总重：5.5吨。
2.2 设备的构成该设备如下图由主要以下几部分构成：（1）真空系统；（2）液压翻转系统；（3）炉室；（4）倒料杆系统；（5）观察摄像系统；（6）分料仓系统；（7）坩埚及感应线圈系统；（8）操作平台。
3 设备主要部分工作过程和结构特点3.1 炉体卧式炉体（可动部分）：炉体内径为1300毫米，双层壁当中通水冷却内壁用不锈钢板外层用普通钢板制作，不锈钢制作真空炉室内壁经过抛光，能方便铲除熔炼中金属的飞溅物，炉体底部装有滑轮，可沿轨道用手轻轻拉开或关闭。
装炉量 500 公斤以上真空热处理设备研发生产方案(一)
装炉量500 公斤以上真空热处理设备研发生产方案一、实施背景随着制造业的快速发展，对于热处理设备的需求持续增长。
特别是对于装炉量500公斤以上的设备，市场上的供应并不能满足所有需求。
为此，我们计划进行500公斤以上真空热处理设备的研发与生产。
二、工作原理真空热处理设备的主要工作原理是利用真空气体环境，实现金属材料的加热和冷却。
设备包括真空室、加热装置、冷却装置以及控制系统。
金属工件在真空室内进行加热和冷却，以实现各种热处理过程，如淬火、回火、退火等。
三、实施计划步骤1.市场调研与需求分析：对当前市场进行深入调研，了解客户对大型真空热处理设备的需求，分析设备的性能、尺寸、成本等关键参数。
2.研发团队组建：组建由机械设计、电气工程、热处理工艺等领域专业人士组成的研发团队。
3.方案设计：根据市场调研结果，制定设备的设计方案，包括机械结构、控制系统、加热和冷却系统等。
4.详细设计：对设备进行详细设计，包括零部件选型、结构设计、控制系统设计等。
5.原型制造与测试：制造设备原型，并进行各项性能测试，以确保设备满足设计要求。
6.生产准备：完成生产线的建设，准备批量生产。
7.试生产与优化：进行试生产，根据实际生产情况进行设备优化和改进。
8.正式投产：经过验证合格的设备投入生产。
四、适用范围本设备适用于大型机械制造、汽车制造、航空制造等行业，满足其对大型工件进行真空热处理的需求。
五、创新要点1.高效能源利用：通过优化加热和冷却系统，提高能源利用效率，降低生产成本。
2.自动化控制：利用先进的自动化技术，实现设备的智能控制，提高生产效率和产品质量。
3.安全防护设计：设备配备完善的安全防护装置，确保操作人员的安全和设备稳定运行。
4.模块化设计：采用模块化设计，方便设备的维修和升级，延长设备使用寿命。
5.环保节能：设备符合环保节能标准，减少对环境的影响。
六、预期效果1.提高生产效率：通过自动化控制和模块化设计，预计可以提高生产效率20%。
一种新型全自动称重真空自耗电弧炉的研制
第 ２ 卷 第 ３ ５ 期
２ ００８笠
６月
謦
Ｖ２ Ｎ３ Ｊ ２８ ０ Ｏ ｒ５ ０ ｕ ０ ｎ １ ． ． ｅ
一
种 新型 全 自动称重真 空 自耗 电弧 炉 的研 制
王 健
（ 鸡稀有 金属 装备 设计研 制所 ，陕西 宝 鸡 ７ １ １ ） ， ） 代替 了人工夹紧 白耗 电极 的老 式作 业 ；
收 稿 日期 ：２ ０ —０１ ０ ７１—８
１ ）对 整 个熔 炼 过 程全 部 采 用 工 业 计 算 机 自动 ０
控制 。
作者简介 ：王
健 （ ９ ３） １６ 一 ，男 ，高级工程师 ，主要从事真空 自耗 电弧炉 的研发工作 ，电话 ：０ １．３ ２ ７ 。 ９ ７３ ８ ２ ７
维普资讯
第 ３期
王
健 ：一种新型全 自动称重真 空 自耗 电弧炉 的研制
３ ５
１９ 之 前 ，我 国可 生产 的最 大 钛 铸 锭 为 宝 鸡 ９ ４年
有 色 金 属 加 工 厂 的 ３ ｔ 。该 厂 于 ２ 锭 ０世 纪 ６ ０年 代 从 日本 、西 德 各 引 进 一 台 ，后 又 自制 一 台 ，均 为 ３ｔ
该 设 备 在 设 计 时 结 合 我 国 国情 和 实 际 生 产 经 验 ，充 分 考 虑 了实 施 的 可 能 性和 实 用 性 ，采 用 了 目 前 世 界 上 最 先 进 的多 项 新 技 术 、新 结 构 。其 主 要 特
１ 引 言
随着 我 国航 空航 天 、深 水 探 测 、 国 防 军工 等 多
项 事业 的发 展 ，对 高 性 能 的钛 、 锆等 活泼 金 属 材 料
２ 主 传 动 系 统 最 初 有 向反应 灵敏 的差 动 传 动 发 ） 展 的趋 势 。但 因结 构 复 杂 ，现 在 又 有 简化 的趋 势 。 目前 主 要 以全 数 字 交 流 伺 服 电机控 制 系统 为 主 要 传
用真空自耗凝壳炉直接回收钛废料的研究
用真空自耗凝壳炉直接回收钛废料的研究
张俭;徐发
【期刊名称】《特种铸造及有色合金》
【年(卷),期】1989()5
【摘要】本文论述了用真空自耗凝壳炉直接回收钛废料的回收原理、回收方法及操作规程。
通过各种分析和实验,回收钛铸件具有稳定的化学成分、优良的机械性能和极好的耐蚀性,完全符合泵、阀类等民用产品的使用要求。
【总页数】4页(P27-29)
【关键词】真空;自耗凝壳炉;钛;回收;废料
【作者】张俭;徐发
【作者单位】沈阳铸造研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TF823.052
【相关文献】
1.5kg真空自耗凝壳炉设备的研制 [J], 陈东;高国强;乔志斌
2.粗铜无氧化掺氮还原火法精炼工艺/适用于铝电解槽用炭块的加热装置/紫杂铜一步电解生产阴极铜的方法/电流直热式铝型材加热装置/铝合金型材表面涂装方法及专用设备/大型钨单晶/一种铜连铸熔炼炉的保温炉密封炉盖/高密度钨合金/铝冷轧机板型控制新技术/从含钨废料中回收钨的新工艺/铜阳极炉还原氧化铜的还原剂和还原方法/碳化钨涂覆金刚石的新方法/制造钛细粉末的新工艺/阳极杆矫直技术开发成功/国内最大直径多晶硅/数字成像传感器/熔融金属取样器/铝基稀土合金研制
成功 [J],
3.真空自耗凝壳炉直接熔配和铸造钛合金件的工艺研究 [J], 张金林;陈红;郭培军;曲玉福;周跃
4.攀长钢钛业分公司3t真空自耗炉一号炉热调试成功 [J],
5.25kg真空凝壳炉用紫铜坩埚的研究 [J], 史兴利;郑子樵
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5kg真空自耗凝壳炉设备的研制
文章介绍了5kg真空自耗凝壳炉的构成，设计及制造过程中的技术难点。
标签：真空凝壳炉；铸造；真空
前言
真空自耗凝壳炉是目前钛工业生产钛铸件使用率最高的熔铸设备，它的熔炼原理、生产工艺、操作方式以及设备组成与真空自耗电弧炉有很多相似地方。
凝壳炉是在自耗电弧炉和真空感应炉结合基础上，衍生出的一种新式炉型，解决了电弧炉不能浇注铸型，感应炉因为组成结构上的因素对熔融金属有污染的弊病。
采用自耗爐的熔炼环境，在水冷坩埚中快速溶化，达到所需量后，翻转倾斜坩埚，将液态熔融金属注入提前放置好的铸型内，从而获得所需形状的铸型。
自上世纪60年代我国引进第一台25kg真空凝壳炉以来，我国已自行制造出多种型号同类设备，主要用于钛泵、钛阀等化工行业用的耐腐蚀铸件生产，随着精密铸造技术的发展，用于军工和体育用品的生产也日益增多。
本文将对5kg 真空自耗凝壳炉设计中应注意的技术难点做以介绍。
1 设备的主要技术参数
公称容量：5kg
最大熔化电流：5kA
熔炼电压：25-45V
工作真空度：6X10-1Pa
浇注周期：2～5s（可调）
铸型最大尺寸：200mmX200mmX300mm
2 设备的构成
凝壳炉的炉体结构形式决定着具体的炉型，炉体大小取决于铸型重量体积和坩埚的外形尺寸，以及离心盘直径等因素综合考虑，根据已投入使用设备的炉体结构形式，大致可将凝壳炉炉体形式分为5种类型：卧式、立式、双室、多室和连续式炉型等。
本文设计采用卧式炉型，它的炉体为卧式圆筒体，圆筒壳体上部焊接有一个立式圆筒，方便安装炉盖、电极杆动密封、观察窗、摄像系统、传动系统等。
坩
埚以及坩埚翻转机构安装在筒体中部，筒体下方安装有离心盘机构。
筒体前端安装有炉门，后端用封头封死，连接有真空系统。
3 凝壳炉优缺点
优点：凝壳炉具有技术成熟、结构简单、设备故障率低、维护简便、炉型系列化大型化的特点，在钛铸造工业是普遍应用的设备。
缺点：凝壳炉生产所使用的自耗电极一般采用电弧炉提供的成品铸锭，加工成凝壳炉生产所需规格的自耗电极。
因此对电极规格形状要求较高。
在熔炼时，受熔速和冷却效果的约束，需要调节电流大小来保持熔池，会产生猛烈飞溅。
4 主要解决的技术难点
4.1 坩埚以及坩埚倾翻机构
凝壳炉熔炼的最基本部分是坩埚，但是在结构上凝壳炉坩埚与电弧炉坩埚完全不同，凝壳炉的坩埚是长度短、直径大，同时要执行反转运动。
坩埚的外形尺寸、组织材料，以及坩埚外壁的水冷系统，都直接影响到被熔融金属的质量、浇注效果、成品率以及设备使用期间带来的经济效益和生产过程中的安全性。
凝壳炉的坩埚是用来直接融化金属的容器，所以它是整个设备的核心，与电弧炉一样的原理，即坩埚带正电，为正极，自耗电机为负极。
凝壳炉在熔炼过程中，会在坩埚内壁与熔池间形成一个凝壳，能够起到隔离液态金属熔池与坩埚内壁直接接触，防止坩埚内壁污染金属材料，同时也能保护坩埚内壁，不被高温破坏，减少热量损失。
坩埚倾翻机构，是由坩埚组件、翻转轴、动密封组件、翻转气缸组件、接点装置等机构组成。
其结构形式为产品所需规格的紫铜坩埚，放置于冷却水套内，冷却水套与两侧翻转轴相连接，翻转轴由翻转气缸带动，进行翻转运动。
翻转轴做相应设计，翻转轴传递扭矩带动坩埚翻转，同时又要传导电流，也要给坩埚冷却系统提供冷却水，因此在结构较为复杂。
4.2 炉体
凝壳炉的炉体也叫熔炼室。
常见炉体为一侧开门的卧式圆筒形结构，采用双层水冷夹套结构，炉门处也设有冷却水。
本文设备采用卧式前开门结构形式，具有双层炉壁，中间通水冷却，内有坩埚翻转机构，离心浇注机构，炉体上端设有供电极升降用的密封装置和观察窗。
炉体侧部设有真空管道。
属于大型炉的衍生炉。
4.3 真空系统
真空凝壳炉真空室的熔炼真空度一般在10-1Pa～10-2Pa量级内（本设备6X10-1Pa）即可保证铸型质量。
真空系统在配型时一般要比电弧炉选用的抽速大，这是由于真空系统在满足自耗电极融化工艺过程排气要求的同时，还要额外考虑到浇铸时熔融金属进入浇口杯、浇道、石墨型时，在瞬时会释放出大量的气体，这种现象每次熔炼都会出现，因此整个真空室的真空度会产生较大波动，严重影响到铸件的表面质量，严重的会造成对真空泵组的损害。
因此，在设计真空系统时，需要考虑浇铸时的放气峰值，要有足够的抽速。
本设备真空机组采用ZJP-600罗茨泵+2x-70旋片泵，足够适应设备放气峰值的影响。
5 结束语
本文从真空自耗凝壳炉的结构组成出发，简明介绍了真空凝壳炉的部分关键问题。
设备满足化工科研领域生产、实验要求，安全环保，浇注成品质量良好，制造成本较低，4个月即可投产，见效快，符合中国国情，适合在试验室及中小企业推广。
参考文献
[1]达道安.真空设计手册[M].国防工业出版社，2004.
[2]成大先.机械设计手册（第四版）[M].化学工业出版社，2002.
[3]张继玉.真空电炉[M].冶金工业出版社，1994.
[4]马开道，等.稀有金属真空熔铸技术及其设备设计[M].冶金工业出版社，2011.。