一種真空自耗冶煉爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及真空爐冶金工業(yè)領(lǐng)域，尤其涉及一種真空自耗冶煉爐。
【背景技術(shù)】
[0002]真空自耗電極電弧爐簡稱真空自耗冶煉爐，是在真空環(huán)境中利用電弧作為熱源熔煉金屬的一種電爐。主要用于熔煉難熔金屬及稀有金屬，尤其是在鈦及鈦合金熔煉領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。真空自耗電極電弧爐的結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)置坩禍的爐體，爐體內(nèi)坩禍外設(shè)置有夾層式的冷卻水室，爐體上方豎向設(shè)置有真空室殼體，真空室殼體外連接有抽真空系統(tǒng)，真空室殼體內(nèi)套設(shè)有豎向正對坩禍設(shè)置的電極，電極包括位于上方的過渡電極和焊接在過渡電極下方的自耗電極，過渡電極上部連接在升降主軸上，升降主軸上部通過滑動密封結(jié)構(gòu)可滑動地穿過真空室殼體，還設(shè)置有用于控制真空室殼體以及升降主軸進行升降的升降控制系統(tǒng)。其中現(xiàn)有的電極和升降主軸連接方式，是通過端平面對接后，靠升降主軸上的夾具對電極進行夾緊固定。
[0003]這種真空自耗冶煉爐工藝過程如下，待重熔的金屬先制成自耗電極，和過渡電極同心牢固焊接形成電極，升降主軸上的夾具將過渡電極夾緊，自耗電極裝進爐體坩鍋內(nèi)，自耗爐密閉，抽真空至定值，升降主軸下降將自耗電極送至近坩鍋底，坩鍋底上放有底墊和起弧劑，在空載電壓下借助于自耗電極與起電弧劑之間的瞬時接觸產(chǎn)生弧光放電進而達到穩(wěn)定的電弧燃燒，形成一定量的金屬熔池.起弧成功后轉(zhuǎn)入正常熔煉.正常熔煉時合理控制電流，電壓，熔煉速度和真空度，金屬中的氣體及低熔點的雜質(zhì)就能得到脫除。
[0004]在真空自耗電極電弧重熔工藝中，自耗電極的直徑和坩鍋直徑應(yīng)有一合理的比例，電極直徑太大(接近坩鍋直徑)，影響排氣，太小則會使熱損失過大，熔池溫度不均勻.適中的電極直徑和坩鍋直徑按一定比例制成，但如果電極與坩鍋對中不良，即電極外圓周表面與坩鍋內(nèi)圓周面距離不均，或者電極與坩鍋因?qū)χ胁涣忌踔劣薪佑|點，則容易產(chǎn)生邊弧燒壞坩鍋壁，因坩鍋壁外是冷卻水，如發(fā)生上述事故擊穿坩鍋則將嚴重損壞設(shè)備及危害操作人員人身安全。而現(xiàn)有真空自耗冶煉爐升降主軸下端面與過渡電極配合面選用平面配合，平面配合方式當電極與主軸配合同心度良好時才能保證面接觸良好，導電良好。如主軸與電極不同心，則因重力作用電極中心線與主軸中心線會出現(xiàn)一定夾角，配合面將難以避免的產(chǎn)生配合間隙，主軸與過渡電極配合不良將產(chǎn)生大量打弧現(xiàn)象，影響冶煉電流，并易損壞主軸下端面或過渡電極相應(yīng)配合面，過渡電極損耗大?，F(xiàn)有真空自耗冶煉爐主軸與過渡電極在夾持方面主要選用垂直夾具，此夾具缺點是只能保證夾頭和電極持夾位夾緊，不能在電極夾持安裝中起到自動對中作用，因而現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計不能方便地完成電極與主軸以及后繼與坩鍋保證對中的操作要求.在實際操作中操作人員為了對好中心，往往多次夾持，多次上升下降不斷調(diào)整電極與坩鍋的對中情況等，并且只能靠眼睛去判斷實際對中量，此方法精度很低，人為誤差較大，難以防止電極軸向與主軸定位中心線及坩鍋中心線之間發(fā)生徑向位移，從而引起真空冶煉中因電極對中不良而產(chǎn)生邊弧現(xiàn)象損壞坩鍋壁，現(xiàn)有技術(shù)操作復(fù)雜，電極重復(fù)定位精度低、操作速度慢，難以滿足批量生產(chǎn)時電極批量更換與及高精度重復(fù)快速定位的要求，大大降低了生產(chǎn)效率。
[0005]另外，現(xiàn)有的真空自耗冶煉爐冶煉時，均是電極插入安裝好后直接通電加溫，這樣新電極如不做處理就急劇升溫可能出現(xiàn)炸裂或掉塊的現(xiàn)象；影響安全性且更嚴重的影響是新電極坯料炸落進入熔池后，因坯料端頭與熔池溫差過大不可避免的造成結(jié)晶器內(nèi)熔池溫度驟然降低，打破正常熔煉環(huán)境。從而使鋼錠出現(xiàn)勒殼、渣溝、成份不均、含雜等質(zhì)量缺陷，嚴重影響了鋼錠冶煉質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種能夠更好地實現(xiàn)對電極的夾持對中，能減少主軸與過渡電極配合面配合不良產(chǎn)生的打弧現(xiàn)象，能使主軸與過渡電極夾持精巧穩(wěn)定，操作簡便的真空自耗冶煉爐，使其電極重復(fù)定位精度高、速度快，并能適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)所需進行的電極批量更換以及高精度快速重復(fù)定位要求，并進一步使其具有預(yù)熱功能提尚其安全性，提尚鋼徒冶煉質(zhì)量。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
一種真空自耗冶煉爐，包括內(nèi)置坩禍的爐體，爐體內(nèi)坩禍外設(shè)置有夾層式的冷卻水室，爐體上方豎向設(shè)置有真空室殼體，真空室殼體下端和爐體上端可分離地密封對接，真空室殼體外連接有抽真空系統(tǒng)，真空室殼體內(nèi)套設(shè)有豎向正對坩禍設(shè)置的電極，電極包括位于上方的過渡電極和焊接在過渡電極下方的自耗電極，過渡電極上部連接在升降主軸上，升降主軸上部通過滑動密封結(jié)構(gòu)可滑動地穿過真空室殼體，還設(shè)置有用于控制真空室殼體以及升降主軸進行升降的升降控制系統(tǒng)；所述電極上端通過電極夾持裝置固定在升降主軸下端，其特征在于，所述電極上端和升降主軸下端之間還設(shè)置有用于實現(xiàn)電極自動對中的對接結(jié)構(gòu)。
[0008]其中，所述對接結(jié)構(gòu)包括位于升降主軸下端同軸設(shè)置的安裝孔，安裝孔下部具有一個小直徑端向上的錐筒段，對接結(jié)構(gòu)還包括位于電極上端靠近端部的一個同軸設(shè)置的錐臺段，錐臺段小直徑端向上設(shè)置，所述電極上端插入到升降主軸下端安裝孔后，錐臺段能夠和錐筒段完成貼緊配合。
[0009]這樣，當自耗電極焊接到過渡電極上形成電極整體結(jié)構(gòu)后，安裝電極時，將電極上端插入到升降主軸下端安裝孔內(nèi)，靠電極上端的錐臺段和升降主軸下端安裝孔內(nèi)的錐筒段貼緊配合，可以完成對電極軸心的自動對中，然后再靠電極夾持裝置實現(xiàn)對電極固定。這樣就能夠更好地實現(xiàn)對電極的夾持對中，能減少主軸與過渡電極配合面配合不良產(chǎn)生的打弧現(xiàn)象，使其電極重復(fù)定位精度高、速度快。
[0010]作為優(yōu)化，所述安裝孔下部過盈配合套設(shè)有一個銅套形成所述錐筒段，銅套內(nèi)表面為錐筒形外表面為圓柱形。
[0011]這樣，單獨采用銅套形成錐筒段的定位配合面，銅套利于導電且表面更加光滑耐磨，同時當定位面磨損后，可以通過拆卸更換銅套的方式，保證定位精確效果。
[0012]作為優(yōu)化，所述電極上部錐臺段下方位置還沿周向向外設(shè)置有兩圈夾持用的凸臺。這樣，方便對電極的夾持移動以實現(xiàn)安裝定位。
[0013]作為優(yōu)化，所述電極夾持裝置，包括位于升降主軸下端安裝孔內(nèi)且固定于電極上端端部的一個和電極同軸設(shè)置的夾持頭，夾持頭下部為向內(nèi)收縮的弧形面且在下端通過同軸豎向設(shè)置的連接柱固定連接在電極的錐臺段上端軸心位置，電極夾持裝置還包括一根芯軸，芯軸豎向同軸設(shè)置在升降主軸軸心處的軸心孔中，芯軸上端通過芯軸升降機構(gòu)安裝在升降主軸上端且能夠靠其控制升降，芯軸下端固定連接有一個水平設(shè)置的夾爪安裝盤，夾爪安裝盤周邊均勻開設(shè)有多個安裝槽且在各安裝槽內(nèi)可豎向轉(zhuǎn)動地鉸接安裝有活動夾爪，活動夾爪整體圍成小直徑端向下的錐套形狀，且圍成的錐套下部內(nèi)腔和夾持頭外形匹配，活動夾爪圍成的錐套外表面和周向設(shè)置在升降主軸下端安裝孔內(nèi)壁上的一圈限位凸臺配合，使得芯軸向下運動時能夠靠限位凸臺迫使活動夾爪下端向內(nèi)轉(zhuǎn)動并將夾持頭夾緊固定。
[0014]這樣，當電極對接定位后，芯軸升降機構(gòu)控制芯軸向下移動，使得活動夾爪和升降主軸內(nèi)孔中的限位凸臺接觸并被迫轉(zhuǎn)動，將夾持頭夾緊