ZG005L精密铸造真空感应熔炼炉技术方案.docx
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1、ZG-0.06L 周期式真空感应熔炼周密铸造炉技术方案一、设备用途ZG-0.06L 周期式真空感应熔炼铸造炉是熔炼坩埚封闭在真空室中,利用电磁感应产生的涡流热做热源电能转换成热能。在真空状态下进展金属的冶炼并浇铸,从而得到高质量材料的熔炼设备。可用于周密合金、高温合金、镍基、钴基、稀土金属、多晶硅等金属的熔炼,本套电炉用于镍基、钴基合金的真空熔炼和浇铸。主要由炉盖、转塔、炉体、炉门、合金加料装置、测温装置、捣料装置、取样装置、中频电源、进电装置、倾炉浇铸装置、加热模壳、模壳保温箱、真空系统、PLC 电气掌握系统、闭式冷却设备系统等构成二、 技术参数1、熔炼炉技术参数:额定容量:60kg线圈尺寸
2、:直径 330mm高度 420mm 线圈材质:T2 铜熔化速度:30-40 分钟/炉熔炼环境:真空或惰性气体状态。炉体直径:1300mm以设计数据为准 炉体高度:1500mm(依据模具尺寸确定最高温度:1750 与坩埚材质有关,最高可以到达2200 度 熔炼工作温度:1650坩埚材质:刚玉坩埚极限作真空度:6.67X10-3Pa 空炉、冷态、未通水压升率:4Pa/h中频电源型号:IGBT-160 电源额定功率:160KW电源频率:3000Hz温度测量方式: 美国雷泰MR1S 型双比色红外线测温仪,温度测量范围:1000-3000 接触式测温-钨铼热电偶测温仪,浸入钢液面 温度测量范围:1000
3、-1600掌握系统:西门子PLC 掌握 触摸屏显示浇注方式:液控倾翻坩埚浇铸倾斜角度:-10-100模具材质:预热模壳。设备布局尺寸:L:6500 mmXW:4500mmXH:3800mm2、真空系统配置:熔炼真空机组:KT-400 油集中泵 1 台, ZJP-600 罗茨泵 1 台, H-150 机械泵 1 台.真空阀门:气动真空挡板阀门、真空管道:碳钢真空管道+不锈钢波浪管真空密封:腈青橡胶真空测量计:真空压力表+复合真空计 ZJ-27 电离规管充气阀:手动 充气压力0.1MPa放气阀:电动放气阀门和手动放气阀两种3、电力要求:低压配电:3 相/接地/中性电源电压:380 VAC5%,50
4、Hz 设备总功率:220KW掌握电压 内部产生:24VDC4、 冷却水参数冷却设备:FB-350 闭式冷却塔水质:冷却水:软水喷淋水 自来水冷却水量:18m3/h 循环量 最高进水温度15-35;出水温度55.进水压力0.150.3MPa5、充气系统:气体类型:氩气、氮气气源压力:0.4-0.6MPa充入炉体内压力由操作人员进展调整掌握方式:手动掌握方式ZJ-52T 电阻规管三、主要配置及功能:配置形式:炉盖:炉盖升降机构、炉盖手动平移、观看视窗、捣料装置、红外线测温孔。转塔:转塔升降装置、转塔转动、加料装置、热电偶测温装置、取样装置,双向密封插板阀门、2XZ-8 直联泵、真空阀门、真空管道、
5、真空表等。熔炼炉:由炉体、炉门、感应线圈、倾炉转轴、导电主轴,汇流铜排、熔炼坩埚、模壳保温箱、锭模小车、导轨等组成、炉门:侧开式炉门、模壳保温箱箱门、密封圈、铰链锁紧等组成。真空系统:真空机组、真空测量、充气阀门、放气阀门等。液压系统:驱动炉盖升降、倾炉浇铸。由液压站、油缸、油管、掌握系统等。组成充气系统:向炉内充入惰性气体氩气。电源: IGBT-160-3KHz 中频电源 、补偿电容、电路连接铜排等电控系统:西门子PLC 掌握系统触摸屏显示。掌握熔炼、倾炉浇铸、电、气、水、真空系统掌握。 熔炼过程中可以无纸记录各种数据,硬盘存储。定期拷贝,后台程序设定,多种冶炼工艺曲线制定。水冷却系统:闭式
6、冷却塔、分水器、集水器、水压、水温检测、报警、应急水源等。保护措施:水压力掌握、断流、超温监测报警、过流 、过压保护、水压缺乏报警、声光报警。四. ZG-0.025L 真空感应熔炼铸造炉的构造主要由:炉盖、熔炼炉体、炉门、感应线圈、中频电源、汇流母线、电控装置、真空系统、水冷却系统等组成。4.1 熔炼炉体系统:熔炼炉体由主炉盖、炉体、炉门、炉盖升降移动机构等组成。4.1.1 炉盖:炉盖直径 1300mm,高度 500mm,承受内壁为 304 不锈钢,外壁为优质 Q235 碳钢,中间通冷却水的双层水冷蝶形封头构造式;炉盖上的中心开设有一个200 加料孔,加料孔上安装有高真空双向密封插板阀,将熔炼
7、铸锭室和炉盖上方隔开,炉盖上的插板阀与转塔上的设备协作完成加料、测温、取样等功能。 另外,炉盖上还分布有观看视窗、隔热挡板、红外线在线测温等关心设备。炉盖升降移动机构由炉盖顶起油缸、手动平移系统等组成,通过炉盖升降移动机构先利用液压升降系统把炉盖顶起,再通过手动平移机构把炉盖移开。4.1.2 炉盖升降移动机构炉盖升降移动机构由炉盖顶起油缸、手动平移系统等组成,通过炉盖升降移动机构先利用液压升降系统把炉盖顶起,再通过电动平移机构把炉盖旋转翻开。4.1.3 观看视窗炉盖上装有二套视察视窗,双层石英隔热玻璃,能观看到炉内的各个有效位置,同时可供二个人观看炉内熔炼状况、测温、 捣料。加料。浇铸等工作状
8、况。观看视窗为 6 孔旋转构造,安装有 6 块玻璃,依次旋转观看,当其中一块被金属挥发物污染,可以转动使用其它玻璃观看。4.1.3 转塔、加料装置、测温 取样。4.13. 1 转塔转塔是半连续真空感应熔炼炉实现在不破坏熔炼室的真空下对熔炼炉进展屡次补充加料、热偶测温、取样的多功能机构。见以下图。转塔的旋转主轴位于炉盖顶起机构主轴的上端,转塔可以由液压缸顶起上下移动还可以 360 度旋转,转塔上呈 120 度分布有加料、测温、取样功能构造,与炉盖上的双向密封插板阀结合工作。工作过程描述:液压缸升起,旋转转塔,将加料舱转至插板阀门正上方,油缸落下,加料舱下端法兰口与插板阀法兰对齐,翻开真空泵都插板
9、阀的阀腔体抽真空,插板阀与加料舱相通,加料舱内部 也为真空状态,当加料舱内的真空度与熔炼室内的真空度到达平衡时,插板阀就可以开启,进展加料 工作。测温,取样的工作过程也加料类似。4.1.3.2、双向密封高真空插板阀门双向密封高真空插板阀门安装于炉盖之上,将加料室和熔炼隔为独立的真空室,一立的真空泵与双向密封高真空插板阀连接,对双向密封高真空插板阀腔和加料室进展抽真空,双向密封高真空插板阀还安装有充气阀和放气阀、真空表等。ZG-0.05LB 半连续真空熔炼炉承受DN200 双向密封高真空插板阀门。加料室与熔炼室之间的双向密封高真空插板阀门CCQ 型 DN-200 气动超高真空插板阀是通过电磁换向
10、阀转变气路方向,掌握执行气缸驱动阀板作上下运动,到达阀门的开启或关闭。气动超高真空插板阀系列阀门为气动驱动方式,在构造设计上合理,在外形上美观,并具有动作平稳、体积小、使用牢靠、密封性能好和寿命长等优点,能广泛应用于超高真空设备中。真空阀门是以压缩空气推动气缸为动力,通过传动杆推拉动连杆机构,带着驱动体沿轴向运动,驱动体通过摆杆或钢珠与阀板连接,完成阀板开启及关闭动作。阀门的介质为空气及非腐蚀性气体。4.1.3 主加料装置为实现连续操作,设有加料装置,加料室位于炉盖的正上方,加料内为加料斗,加料斗承受卷 扬机升降,将金属料参加料斗内,收紧吊绳将料斗吊入关闭加料室,旋转至炉体上方加料口法兰定位
11、抽真空,加料室和熔炼炉炉盖之间承受双向密封插板阀隔开,加料室真空泵和熔炼室真空度到达平衡, 两室之间的插板阀翻开,料斗落下,将金属料参加坩埚内,料斗复位回到加料室,关闭两室之间的插 板阀,完成加料。4.1.5 测温装置:配置红外线测温顺热电偶测温两种测温装置。红外线实时在线测温,热电偶进展校正。红外线测温配置美国雷泰 MR1S 型双比色红外线测温仪。测温范围 1000-3000.双比色红外线测温仪见以下图。双色红外线测温仪垂直于熔炼坩埚内钢液,为了防止金属挥发气体干扰测量结果,测温时 向炉内充入氩气。4.1.6 热电偶测温热电偶测温为即时测温,热电偶插入钢液中测温,防止红外线测温时由于金属蒸汽
12、挥发污染测温玻璃,测量数据不准确,另外热电偶测温也可以对红外线测温仪进展校正。热电偶测温使用超高温钨铼热电偶,测温范围为 02023,其构造为单层保护管,保护管选用 10 厚壁钼镁管,热偶丝承受0.5mm WRe5/26 ,D 分度热偶丝。热电偶测温装置为手轮转动动升降操作。电源柜上安装有温度显示仪表,承受补偿导线将温度显示仪表与炉盖上的测温热电偶连接,热电偶测温温度显示在数字式温度表上,直观读取。4.1.7 取样装置熔炼过程中可以在不破坏熔炼室真空的状况下,屡次取少量样品进展成份分析化验。取样杯为石墨材质或者其他耐高温材质制成。每次取样 50 克左右。捣料与搅拌在熔炼过程中,消灭金属料“搭架
13、”或者与坩埚壁粘连的现象,这是使用捣料杆对其进展拨打, 消退搭架,使得金属料充分熔化。捣料杆用不锈钢杆制作而成,捣料杆顶端安装有 300mm 长钨棒材, 在高温下工作。在真空熔炼过程中参加和合金元素进展调质精炼时为了使得合金调整时的成份均匀化,除了中频电源本身的电磁搅拌外还需要进展人工搅拌,捣料杆也可以对金属液进展搅拌。4.2.1 熔炼室炉体ZG-0.05L周期式真空感应熔炼周密离心铸造炉炉体为圆筒状,直径1300mm,高约1500mm,内壁为304 不锈钢,外壁Q235碳钢,炉体为圆筒形平底构造,圆筒上下与不锈钢法兰焊接。内外炉壁之间通水冷构造,炉体内外壁之间有加强筋,足够刚度和强度,安全牢
14、靠。炉壳制造所用材料经过探伤无裂纹、焊接性能好、受热不易变形、渗气率低。炉体左边为进电接口,后边为真空管道接口。 炉体正前方有炉门,炉门是水冷模具出入熔炼炉的通道。4.2.2 炉门:炉门也为双层水冷构造,垂直于炉体,炉门固定座落在小车上,沿轨道移动,电机驱动,炉门与炉体之间承受橡胶密封圈密封,手动铰链锁紧。炉门也是承载水冷模具的工具,水冷锭模冷却水出入口设计在炉门上,与水冷锭模之间承受液压橡胶管道连接。4.2 感应熔炼系统由水冷进电铜轴、感应器、倾炉机构、绝缘密封装置等组成。4.2.1 水冷导电铜轴水冷导电铜轴是熔炼炉的重要部件,安装在炉体上,炉内部安装感应线圈,炉外局部与中频电源 导电铜排连
15、接,其作用是将由中频电源输送来的低压大电流输送给感应线圈,因此水冷导电铜轴具有导 电、绝缘、密封和冷却的功能。本设备的水冷导电铜轴承受空心厚壁紫铜管作导电用。空心铜管内通以冷却水起冷却作用。水冷导电铜轴通过炉体上的旋转法兰与炉体连接,旋转法兰与炉体之间承受动态密 封作用,既可以旋转动作也起到密封作用。电极为双层铜管,两层铜管之间有肯定的间隔,冷却水从内层铜管的进入,流经感应线圈后, 回水从两层铜管之间的间隙流出,电极和线圈形成一个循环水路。同时,导电铜轴也是倾炉机构的主要组成局部。中频电源柜输出端承受水冷导电铜排连接至导电铜轴四周,再与导电铜盘连接,导电铜盘安装在导电铜 轴上,导电铜盘镶有铜环
16、,铜环内部有导电石墨环,导电石墨环起到导电和旋转两个左右。,石墨环具有导电性能好,耐磨抗震等特性。这种导电方式连接简洁,故障少,寿命长维护便利。另外,中频电源到炉体之间导电局部上安装有防护罩,保护操作人员的安全。4.2.2 感应线圈:感应线圈用扁圆形T2 空心紫铜管绕制成,内径320,,高度 420mm, 共 5 匝, 匝与匝之间有10 毫米的间隙,感应线圈两边用绝缘胶木板固定,线圈刷绝缘油漆,并进展烘烤,进展绝缘处理。, 感应线圈和进电铜轴的连接是用两个铜法兰连接,拆卸便利。密封圈密封,保证不会漏水漏气。在线圈的底部朝内焊有四块不锈钢支撑板,用来支托坩埚。,线圈左右两边有坩埚快速更滑卡紧的固
17、定装置,安装拆卸坩埚便利快速。坩埚不需要烧结,大大缩短更滑坩埚的时间。本套电炉配置 60 公斤,50 公斤,30 公斤三种规格的感应线圈。依据熔炼状况替换使用。60 公斤感应线圈4.2.3 坩埚:30 公斤感应线圈,内径 200mm,高度 320mm,T2 铜绕制而成,进展绝缘处理。真空感应炉熔炼对坩埚要求:、有高的热稳定性,避开急冷急热产生裂纹;、有高的化学稳定性,防止耐火材料对坩锅污染;、有足够高的耐火度和高温构造强度,用来承受高温顺炉料冲击;、坩锅应有高的致密度和光滑的工作外表,以削减坩锅与金属液接触的外表积,降低金属残渣在坩锅外表附着程度。、具有高的绝缘性;、烧结过程中体积收缩小;、有
18、较低的挥发性和良好的抗水化性;、坩锅材料有较小的放气量。、坩锅材料资源丰富,价格低廉。4.2.4 倾炉机构与转动电极:60公斤真空感应熔炼线圈倾翻为手控液压倾动,能够前倾100、后倾10,炉外操作液压掌握拨杆,油缸倾转熔炼炉,翻转速度可调、安全牢靠。4.3 浇铸锭模用户自备4.5 液压系统液压系统主要由液压站和液压缸,液压油管,操作掌握手柄等组成。为感应线圈倾转,炉盖提升供给动力,液压站由油箱、叶片泵,油路,集成块连接,电磁换向阀,溢流阀等及管路附件,限位行程开关等组成。电液连锁掌握的液压系统,每个执行元件都能在调定速度范围内正常工作。各执行缸装有缓 冲装置,电液连锁自动掌握环节完善,以保证运
19、动动作正确,平稳牢靠。坩埚倾转浇注承受液压手操作手柄来掌握浇注和复位。液压油为46 抗耐磨液压油。液压系统为炉盖升降和线圈倾转供给动力,液压系统由高压泵站、管道及开关、液压活塞缸等部件组成。液压油:46 抗耐磨液压油工作压力:9MPa 电机功率:2.2KW4.6 真空机系统:为了能在整个熔炼过程中,到达良好的工作真空度,本套设备承受三级泵配置。冷态极限真空度可以到达 6.67X10-3Pa。真空系统由一台 KT-400 油集中泵,一台 ZJP-600 罗茨泵和一台H-150 滑阀机械泵,400 冷阱、气动挡板阀门、真空测量等局部组成.油集中泵和炉体上真空系统接口直接连接。油集中泵与罗茨泵之间,
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