1.本实用新型涉及金属熔炼领域，具体涉及一种电弧熔炼炉。
背景技术：
2.目前市场上的电弧熔炼炉基本都是作为实验进行使用，一般使用时间都比较短，并且针对熔炼的金属温度也都比较低，一般熔炼温度也都在2000度一下，目前对电弧熔炼炉的铜坩埚熔炼只是在外部焊接一个水冷盘管来进行降温；
3.现在遇到的问题是：对于一些钛合金、锆合金或者其他的特殊合金，熔炼温度都要达到3000度，目前在采用传统的电弧熔炼炉对这些合金材料进行熔炼时，铜坩埚在长时间的高温环境下进行作业，传统的水冷盘管很难将铜坩埚的温度降下来，这就会造成铜坩埚变形，从而使铜坩埚与炉体之间形成漏气间隙，然后这种电弧熔炼炉基本也就不能再使用了，必须要再拆卸下来，将铜坩埚重新打磨平整之后在与炉体之间密封安装，然后继续使用一段时候之后，铜坩埚还是会继续变形。
4.究其原因在于：以往对铜坩埚的降温效果不理想，只能在炉腔温度处于2000度以下的环境进行水冷降温，一旦炉腔长时间作业温度在3000度的时候，水冷降温能力就跟不上了，也就造成了铜坩埚受热变形。
技术实现要素：
5.本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种电弧熔炼炉，解决以往电弧熔炼炉在针对熔炼温度在3000左右的合金材料时，电弧熔炼炉降温能力不足造成铜坩埚受热变形的问题。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.提供一种电弧熔炼炉，包括炉体、炉盖以及铜坩埚，所述炉盖密封设置在电弧炉炉体顶部，所述铜坩埚密封设置在电弧炉炉体底部；
8.所述铜坩埚下端密封设置水冷盘，所述水冷盘上端开设水冷槽，所述水冷槽内开设进水孔和出水孔，所述水冷槽与铜坩埚之间形成水冷腔；
9.所述水冷盘采用非铁磁材料制成；
10.多个第一连接螺栓穿过水冷盘后与铜坩埚相螺纹连接、以使铜坩埚与水冷盘形成固定连接；
11.所述水冷盘与炉体之间设置绝缘垫，多个第二连接螺栓穿过水冷盘与炉体螺纹连接、以使炉体与水冷盘之间形成绝缘密封连接；
12.所述铜坩埚与水冷腔的水冷接触面积≥70%。
13.进一步的，所述水冷盘下端面设置多个电磁搅拌装置，所述电磁搅拌装置与铜坩埚内的熔炼腔上下对应，并适于对熔炼腔内的熔炼的金属液进行搅拌。
14.进一步的，所述水冷盘和铜坩埚上均开设上下贯穿的安装孔，上下两个安装孔之间形成密封连接，上下两个安装孔之间形成安装腔，所述安装腔内设置真空吸铸装置，所述
真空吸铸装置与水冷盘和铜坩埚之间设置密封圈、以形成密封安装。
15.进一步的，所述炉盖上设置电弧枪，所述电弧枪伸至炉腔内、以对对熔炼腔内的合金进行放电熔炼；
16.所述水冷盘上设置多个电极棒，所述电极棒穿过水冷盘后与铜坩埚相连接。
17.进一步的，所述水冷盘上设置多个用于检测水冷盘温度的热电偶。
18.进一步的，所述非铁磁材料包括铝、合金铝、钛合金、铜或奥氏体不锈钢中的一种。
19.本实用新型的有益效果是：
20.本实用新型的电弧熔炼炉底部安装航空铝材质的水冷盘，将铜坩埚的水冷面积控制在≥70%，大大提升了对铜坩埚的水冷降温效果，使电弧熔炼炉可以长时间在3000度左右的环境下对合金进行熔炼而铜坩埚不会发生形变。
21.本实用新型的电弧熔炼炉，可以长时间在3000度左右的高温下进行熔炼，可以使电弧熔炼炉投入的全天工作，大大提升了电弧熔炼炉的使用效率和使用寿命。
附图说明
22.下面结合附图对本实用新型进一步说明。
23.图1是电弧熔炼炉（带抽真空装置装置）示意图；
24.图2是电弧熔炼炉半剖示意图；
25.图3是水冷盘底部示意图；
26.图4是水冷盘上端示意图；
27.图5是铜坩埚示意图；
28.其中，
29.21、炉体，22、炉盖，23、铜坩埚，231、熔炼腔；
30.3、水冷盘，31、进水孔，32、出水孔，33、水冷槽；
31.41、电磁搅拌装置，42、真空吸铸装置，43、电极棒，44、热电偶；
32.51、抽真空装置，52、电弧枪；
33.6、绝缘垫；
34.7、安装孔。
具体实施方式
35.现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
36.如图1至图5所示，一种电弧熔炼炉，包括炉体21、炉盖22以及铜坩埚23，所述炉盖22密封设置在电弧炉炉体21顶部，所述铜坩埚23密封设置在电弧炉炉体21底部；
37.所述铜坩埚23下端密封设置水冷盘3，所述水冷盘3上端开设水冷槽33，所述水冷槽33内开设进水孔31和出水孔32，所述水冷槽33与铜坩埚23之间形成水冷腔；通过进水孔31和出水孔32向水冷腔内输入和输出冷却水。
38.所述水冷盘3采用非铁磁材料制成；
39.多个第一连接螺栓穿过水冷盘3后与铜坩埚23相螺纹连接、以使铜坩埚23与水冷盘3形成固定连接；
40.所述水冷盘3与炉体21之间设置绝缘垫6，多个第二连接螺栓穿过水冷盘3与炉体21螺纹连接、以使炉体21与水冷盘3之间形成绝缘密封连接；
41.所述铜坩埚23与水冷腔的水冷接触面积≥70%。
42.本实施中，铜坩埚23与水冷腔的水冷接触面积为85%。
43.本实施例中，所述非铁磁材料包括铝、合金铝、钛合金、铜或奥氏体不锈钢中的一种。本实施例中非铁磁材料采用合金铝，即航空铝。
44.具体的，作为本实施例中一种可选的实施方式，所述水冷盘3下端面设置多个电磁搅拌装置41，所述电磁搅拌装置41与铜坩埚23内的熔炼腔231上下对应，并适于对熔炼腔231内熔炼的金属液进行搅拌。
45.具体的，作为本实施例中一种可选的实施方式，所述水冷盘3和铜坩埚23上均开设上下贯穿的安装孔7，上下两个安装孔7之间形成密封连接，上下两个安装孔7之间形成安装腔，所述安装腔内设置真空吸铸装置42，所述真空吸铸装置42与水冷盘3和铜坩埚23之间设置密封圈、以形成密封安装。
46.具体的，作为本实施例中一种可选的实施方式，所述炉盖22上设置电弧枪52，所述电弧枪52伸至炉腔内、以对对熔炼腔231内的合金进行放电熔炼；
47.所述水冷盘3上设置多个电极棒43，所述电极棒43穿过水冷盘3后与铜坩埚23相连接。
48.具体的，作为本实施例中一种可选的实施方式，所述水冷盘3上设置多个用于检测水冷盘3温度的热电偶44。
49.本实施例中，炉体21连接抽真空装置51，从而使炉体21内保持真空，抽取氧分子，防止氧气对金属液的氧化。
50.本实施例中，电弧枪52、电磁搅拌装置41以及真空吸铸装置42均属于现有零部件，在传统的电弧熔炼炉上就已经安装使用。
51.电弧枪52连接电源正极，电极棒43连接电源负极，铜坩埚23通过电极棒43与电源负极形成电性连接。
52.电弧熔炼炉需要熔炼特殊合金的时候，先将合金放置在熔炼腔231内，然后电弧枪52与合金接触的时候，电源的正极通过电弧枪52、合金、铜坩埚23、电极棒43与电源负极之间形成回路，从而对合金进行发电，实现对合金的熔炼。同样的，合金也可以直接放置在真空吸铸装置42的模具内，电弧枪52与合金接触，真空吸铸装置42连接电源负极，合金在真空吸铸装置42内熔炼之后可以直接进行吸铸，真空吸铸装置42相比熔炼腔231，在功能上多了一个吸铸的功能。
53.水冷盘3的进水孔31和出水孔32与水循环系统连接，外部储水箱内的冷却水与水冷腔内的热水进行循环流动，使水冷腔内可以有足够的冷却水来对铜坩埚23进行降温、以防止其进行变形。
54.水冷盘3与铜坩埚23之间设置密封垫圈，水冷盘3与炉体21之间设置密封垫圈，第一连接螺栓与水冷腔之间设置密封垫、以防止水从螺栓穿孔流出。
55.绝缘垫6可以防止水冷盘3的电流传递至炉体21，提升安全性。
56.通过热电偶44即及时检测水冷盘3的温度，从而根据检测的温度调节循环水流的速度。
57.水冷盘3采用航空铝，首先，确保了水冷盘3的强度，提升抗变形能力，其次，电磁搅拌装置41可以透过航空铝对熔炼腔231合金溶液进行搅拌，不阻磁，航空铝不会影响电磁搅拌装置41的电磁感应的电磁波，如果采用水冷盘3采用钢则会影响电磁感应穿过。
58.作业时，水冷盘3对铜坩埚23进行水冷降温，高效的降低铜坩埚23的温度，防止铜坩埚23受热变形，使熔炼炉可以对3000度左右进行高温并且长时间的熔炼。
59.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。技术特征：
1.一种电弧熔炼炉，其特征是，包括炉体、炉盖以及铜坩埚，所述炉盖密封设置在电弧炉炉体顶部，所述铜坩埚密封设置在电弧炉炉体底部；所述铜坩埚下端密封设置水冷盘，所述水冷盘上端开设水冷槽，所述水冷槽内开设进水孔和出水孔，所述水冷槽与铜坩埚之间形成水冷腔；所述水冷盘采用非铁磁材料制成；多个第一连接螺栓穿过水冷盘后与铜坩埚相螺纹连接、以使铜坩埚与水冷盘形成固定连接；所述水冷盘与炉体之间设置绝缘垫，多个第二连接螺栓穿过水冷盘与炉体螺纹连接、以使炉体与水冷盘之间形成绝缘密封连接；所述铜坩埚与水冷腔的水冷接触面积≥70%。2.根据权利要求1所述的电弧熔炼炉，其特征是，所述水冷盘下端面设置多个电磁搅拌装置，所述电磁搅拌装置与铜坩埚内的熔炼腔上下对应，并适于对熔炼腔内的熔炼的金属液进行搅拌。3.根据权利要求1所述的电弧熔炼炉，其特征是，所述水冷盘和铜坩埚上均开设上下贯穿的安装孔，上下两个安装孔之间形成密封连接，上下两个安装孔之间形成安装腔，所述安装腔内设置真空吸铸装置，所述真空吸铸装置与水冷盘和铜坩埚之间设置密封圈、以形成密封安装。4.根据权利要求1所述的电弧熔炼炉，其特征是，所述炉盖上设置电弧枪，所述电弧枪伸至炉腔内、以对对熔炼腔内的合金进行放电熔炼；所述水冷盘上设置多个电极棒，所述电极棒穿过水冷盘后与铜坩埚相连接。5.根据权利要求1所述的电弧熔炼炉，其特征是，所述水冷盘上设置多个用于检测水冷盘温度的热电偶。6.根据权利要求1所述的电弧熔炼炉，其特征是，所述非铁磁材料包括铝、合金铝、钛合金、铜或奥氏体不锈钢中的一种。
技术总结
本实用新型涉及一种电弧熔炼炉，包括炉体、炉盖以及铜坩埚，所述炉盖密封设置在电弧炉炉体顶部，所述铜坩埚密封设置在电弧炉炉体底部；所述铜坩埚下端密封设置水冷盘，所述水冷盘上端开设水冷槽，所述水冷槽内开设进水孔和出水孔，所述水冷槽与铜坩埚之间形成水冷腔；所述水冷盘采用非铁磁材料制成；多个第一连接螺栓穿过水冷盘后与铜坩埚相螺纹连接、以使铜坩埚与水冷盘形成固定连接；所述水冷盘与炉体之间设置绝缘垫，多个第二连接螺栓穿过水冷盘与炉体螺纹连接、以使炉体与水冷盘之间形成绝缘密封连接；所述铜坩埚与水冷腔的水冷接触面积≥70%。使电弧熔炼炉可以长时间在3000度左右的环境下对合金进行熔炼而铜坩埚不会发生形变。发生形变。发生形变。
技术研发人员：岳伟 杨正江
受保护的技术使用者：常州艾可特机电科技有限公司
技术研发日：2021.10.26
技术公布日：2022/4/21
声明：
“电弧熔炼炉的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：常州艾可特机电科技有限公司
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2024年12月13日 ~ 15日 
