真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂装置及其倒砂方法

技术领域

本发明属于真空感应熔炼炉成型坩埚打炉技术领域，具体涉及一种真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂装置及其倒砂方法。

背景技术

众所周知，真空感应熔炼炉是利用封闭金属导体在磁场中切割磁感线，金属导体表面产生涡流，由于集肤效应及焦耳定律使金属导体产生热量，达到熔点时最终金属导体熔化。金属导体盛放在成型坩埚内进行冶炼，而常用的成型坩埚与真空感应熔炼炉的炉体之间需要打制一层炉衬来防止漏钢和保护感应线圈。打制炉衬所使用的材料由干料和湿料组成，干料主要由耐火骨料、粉料、结合剂、烧结剂和外加剂组成，虽然适当提高中颗粒和细颗粒的比例可以提高干料的体积密度，进而提高其抗侵蚀能力和热传导性能，但是在实际打炉过程中会产生较大的灰尘，对环境和人体都会造成一定影响。

现有技术的真空感应熔炼炉成型坩埚的炉衬打制方法是操作人员站在感应线圈炉体的边缘，人工向熔炼炉与成型坩埚之间的空隙中倒砂、振砂，由于成型坩埚的高度高达2m，倒砂的时候由于落差较大，所以会产生飞扬的尘土，对环境和人体健康都会造成较大影响，而且人工倒砂的时候不能均匀地控制倒砂量，会造成炉衬的干振料高度不一致，进而影响振料后的紧实度。因此，需要设计一种真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂装置及其倒砂方法，以方便倒砂、均匀铺料、减少扬尘、改善工作环境和提高工作效率等。

申请公布号为CN113074550A的发明专利公开了一种真空感应熔炼炉坩埚的打炉方法，包括以下步骤：固定线圈；以高纯石英砂和结合剂配制砂料A和砂料B；以砂料A打制炉底；以筑炉炉衬材料进行炉衬衬底和炉壁的打结；待打结至自上而下数第二根线圈的上端时，以砂料B进行炉口打结，打结至线圈的顶部，得到新打制的坩埚；烘烤得到真空感应熔炼炉坩埚；砂料A由以下重量份的成分组成：高纯石英砂86-88份和结合剂12-14份，砂料B由以下重量份的成分组成：高纯石英砂75-77份和结合剂23-25份。该技术方案通过配制不同的砂料以适用于炉底、炉壁和炉嘴的打制，进而提高坩埚的烧结性和致密性，但是没有记载如何向熔炼炉与坩埚之间的空隙内倒入砂料的方法，如果倒入的是干振料，那么会产生较大扬尘，对环境和人体的危害较大。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂装置，包括倒砂车、推平铲、坩埚盖和砂袋，所述倒砂车设置在所述坩埚盖的上方，所述推平铲设置在所述倒砂车的一侧，所述砂袋与所述倒砂车连接。

优选的是，所述倒砂车包括储砂箱、旋转轴、第一横梁、第二横梁、第一立柱、第二立柱、滚轮、固定板和出砂筒；所述储砂箱由两个矩形侧面、一个圆弧形侧面和一个扇形底面组成，所述储砂箱的两个矩形侧面分别设置所述第一横梁和所述第二横梁，所述第一横梁的一端和所述第二横梁的一端交汇形成一个交汇端，所述第一横梁的另一端和所述第二横梁的另一端分别与所述第一立柱的顶端和所述第二立柱的顶端垂直连接，所述第一立柱的底端和所述第二立柱的底端分别设置一个滚轮，所述滚轮在所述坩埚盖上滑动。

在上述任一方案中优选的是，所述旋转轴的顶端与所述第一横梁和所述第二横梁的交汇端固定连接，所述旋转轴的底端在所述坩埚盖上滑动。

在上述任一方案中优选的是，所述第一横梁远离所述交汇端的一端和所述第一立柱靠近其底部的位置分别设置一个固定板，两个所述固定板上分别设置一个形状和尺寸均相同的通孔，两个所述通孔的轴线重合且垂直于所述坩埚盖所在的水平面。

在上述任一方案中优选的是，所述出砂筒倾斜设置在所述储砂箱的扇形底面与圆弧形侧面相交的中心部位，所述出砂筒上设置流通阀，所述出砂筒的出砂口与所述砂袋固定连接。

在上述任一方案中优选的是，所述推平铲包括铲柄、铲板和梳齿；所述铲柄的底端垂直设置在所述铲板的中心部位，所述铲板由一个平板和两个竖板组成，两个所述竖板分别垂直设置在所述平板的两端，所述平板为圆弧形状，两个所述竖板的底端分别设置梳齿。

在上述任一方案中优选的是，所述推平铲的铲柄安插在所述倒砂车的两个固定板的通孔中。

在上述任一方案中优选的是，所述坩埚盖包括圆形盖板、圆形槽和四个圆弧形固定片；所述圆形盖板的边缘部位设置一个梯形支撑板，所述圆形盖板的上表面中心部位设置所述圆形槽，所述圆形盖板的下表面靠近边缘部位等距离设置四个所述圆弧形固定片。

在上述任一方案中优选的是，所述坩埚盖安装在成型坩埚的开口端。

本发明还提供一种真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂方法，使用上述任一项所述的真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂装置，按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：将倒砂车放置在真空感应熔炼炉的炉体边缘上，将推平铲的铲柄安插在倒砂车两个固定板的通孔中，并将推平铲的铲板和梳齿沿着真空感应熔炼炉的炉体内壁下沉到炉体底部，将砂袋安装在倒砂车出砂筒的出砂口处，并将砂袋的开口端沿着真空感应熔炼炉的炉体内壁放入炉体内部，在储砂箱内倒满干振料；

步骤二：沿着真空感应熔炼炉的炉体内壁推动推平铲，推平铲带动倒砂车沿着真空感应熔炼炉的炉体边缘做圆周运动，打开流通阀，使储砂箱中的干振料流入砂袋中，并从砂袋的开口端沿着真空感应熔炼炉的炉体内壁顺流而下落入炉体底部；

步骤三：在推动推平铲的过程中，推平铲的梳齿将落入炉体底部的干振料摊铺均匀，待炉体底部的干振料达到一定高度时，关闭流通阀，然后将干振料振实，即可完成真空感应熔炼炉成型坩埚的炉底打制；

步骤四：将成型坩埚吊入真空感应熔炼炉的炉体内部，使成型坩埚的中心轴线与真空感应熔炼炉的中心轴线重合，将坩埚盖安装在成型坩埚的开口端，并通过坩埚盖下表面的四个圆弧形固定片将坩埚盖固定在成型坩埚上；

步骤五：将倒砂车转移到坩埚盖上，使倒砂车的旋转轴位于坩埚盖上表面的圆形槽内，将推平铲的铲板和梳齿下沉到真空感应熔炼炉与成型坩埚之间形成的空腔内，将砂袋的开口端放入真空感应熔炼炉与成型坩埚之间形成的空腔内，在储砂箱内倒满干振料；

步骤六：推动推平铲使倒砂车的旋转轴沿着圆形槽的内壁做圆周运动，推平铲带动倒砂车在坩埚盖上做圆周运动，打开流通阀，使储砂箱中的干振料流入砂袋中，并从砂袋的开口端顺流而下落入真空感应熔炼炉与成型坩埚之间形成的空腔内；

步骤七：在推动推平铲的过程中，推平铲的梳齿将落入真空感应熔炼炉与成型坩埚之间形成的空腔内的干振料摊铺均匀，随着干振料高度的增加，逐步向上提拉推平铲，待真空感应熔炼炉与成型坩埚之间形成的空腔内铺满干振料时，关闭流通阀，然后将干振料振实，即可完成真空感应熔炼炉成型坩埚的炉衬打制。

本发明中，储砂箱的两个矩形侧面交汇形成的角度为30-60°，可根据实际情况调整角度；砂袋为长条圆筒形布袋；流通阀用于控制出砂的流向和流速；坩埚盖下表面的四个圆弧形固定片能够防止坩埚盖在成型坩埚的开口端移动。本发明中涉及的真空感应熔炼炉、成型坩埚、用于振实干振料的设备等均为传统设备即可，对设备型号、振实工艺、干振料配方等不做特殊限定。

本发明的真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂装置及其倒砂方法，具有如下有益效果：

(1)在真空感应熔炼炉成型坩埚的炉底打制和炉衬打制过程中，能够防止干振料倒料时由于落差大而产生扬尘，降低了对环境的污染，同时降低了操作人员因吸入粉尘而造成的身体伤害。

(2)采用流通阀配合匀速手推推平铲，能够使干振料摊铺均匀，在打制炉衬时，能够使每次打制的整个圆周高度均匀，节省了由于高度不一致而导致反复加料操作的时间，提高了整体坩埚打制的效率，降低了操作人员的劳动强度。

附图说明

图1为按照本发明真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂装置的一优选实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例中倒砂车的立体结构示意图；

图3为图1所示实施例中倒砂车的主视图；

图4为图1所示实施例中倒砂车的后视图；

图5为图1所示实施例中倒砂车的俯视图；

图6为图1所示实施例中推平铲的立体结构示意图；

图7为图1所示实施例中推平铲的俯视图；

图8为图1所示实施例中坩埚盖的立体结构示意图；

图9为图1所示实施例中坩埚盖的仰视图。

图中标注说明：

1-倒砂车，101-储砂箱，102-旋转轴，103-第一横梁，104-第二横梁，105-第一立柱，106-第二立柱，107-滚轮，108-固定板，109-出砂筒，110-交汇端，111-通孔，112-流通阀；

2-推平铲，201-铲柄，202-铲板，203-梳齿；

3-坩埚盖，301-圆形盖板，302-圆形槽，303-圆弧形固定片，304-梯形支撑板；

4-砂袋。

具体实施方式

为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。

如图1-9所示，按照本发明真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂装置的一优选实施例，包括倒砂车1、推平铲2、坩埚盖3和砂袋4，所述倒砂车1设置在所述坩埚盖2的上方，所述推平铲3设置在所述倒砂车1的一侧，所述砂袋4与所述倒砂车1连接。

所述倒砂车1包括储砂箱101、旋转轴102、第一横梁103、第二横梁104、第一立柱105、第二立柱106、滚轮107、固定板108和出砂筒109；所述储砂箱101由两个矩形侧面、一个圆弧形侧面和一个扇形底面组成，所述储砂箱101的两个矩形侧面分别设置所述第一横梁103和所述第二横梁104，所述第一横梁103的一端和所述第二横梁104的一端交汇形成一个交汇端110，所述第一横梁103的另一端和所述第二横梁104的另一端分别与所述第一立柱105的顶端和所述第二立柱106的顶端垂直连接，所述第一立柱105的底端和所述第二立柱106的底端分别设置一个滚轮107，所述滚轮107在所述坩埚盖3上滑动。

所述旋转轴102的顶端与所述第一横梁103和所述第二横梁104的交汇端110固定连接，所述旋转轴102的底端在所述坩埚盖3上滑动。所述第一横梁103远离所述交汇端110的一端和所述第一立柱105靠近其底部的位置分别设置一个固定板108，两个所述固定板108上分别设置一个形状和尺寸均相同的通孔111，两个所述通孔111的轴线重合且垂直于所述坩埚盖3所在的水平面。所述出砂筒109倾斜设置在所述储砂箱101的扇形底面与圆弧形侧面相交的中心部位，所述出砂筒109上设置流通阀112，所述出砂筒109的出砂口与所述砂袋4固定连接。

所述推平铲2包括铲柄201、铲板202和梳齿203；所述铲柄201的底端垂直设置在所述铲板202的中心部位，所述铲板202由一个平板和两个竖板组成，两个所述竖板分别垂直设置在所述平板的两端，所述平板为圆弧形状，两个所述竖板的底端分别设置梳齿203。所述推平铲2的铲柄201安插在所述倒砂车1的两个固定板108的通孔111中。

所述坩埚盖3包括圆形盖板301、圆形槽302和四个圆弧形固定片303；所述圆形盖板301的边缘部位设置一个梯形支撑板304，所述圆形盖板301的上表面中心部位设置所述圆形槽302，所述圆形盖板301的下表面靠近边缘部位等距离设置四个所述圆弧形固定片303。所述坩埚盖3安装在成型坩埚的开口端。

本实施例还提供一种真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂方法，使用上述真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂装置，按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：将倒砂车放置在真空感应熔炼炉的炉体边缘上，将推平铲的铲柄安插在倒砂车两个固定板的通孔中，并将推平铲的铲板和梳齿沿着真空感应熔炼炉的炉体内壁下沉到炉体底部，将砂袋安装在倒砂车出砂筒的出砂口处，并将砂袋的开口端沿着真空感应熔炼炉的炉体内壁放入炉体内部，在储砂箱内倒满干振料；

步骤二：沿着真空感应熔炼炉的炉体内壁推动推平铲，推平铲带动倒砂车沿着真空感应熔炼炉的炉体边缘做圆周运动，打开流通阀，使储砂箱中的干振料流入砂袋中，并从砂袋的开口端沿着真空感应熔炼炉的炉体内壁顺流而下落入炉体底部；

步骤三：在推动推平铲的过程中，推平铲的梳齿将落入炉体底部的干振料摊铺均匀，待炉体底部的干振料达到一定高度时，关闭流通阀，然后将干振料振实，即可完成真空感应熔炼炉成型坩埚的炉底打制；

步骤四：将成型坩埚吊入真空感应熔炼炉的炉体内部，使成型坩埚的中心轴线与真空感应熔炼炉的中心轴线重合，将坩埚盖安装在成型坩埚的开口端，并通过坩埚盖下表面的四个圆弧形固定片将坩埚盖固定在成型坩埚上；

步骤五：将倒砂车转移到坩埚盖上，使倒砂车的旋转轴位于坩埚盖上表面的圆形槽内，将推平铲的铲板和梳齿下沉到真空感应熔炼炉与成型坩埚之间形成的空腔内，将砂袋的开口端放入真空感应熔炼炉与成型坩埚之间形成的空腔内，在储砂箱内倒满干振料；

步骤六：推动推平铲使倒砂车的旋转轴沿着圆形槽的内壁做圆周运动，推平铲带动倒砂车在坩埚盖上做圆周运动，打开流通阀，使储砂箱中的干振料流入砂袋中，并从砂袋的开口端顺流而下落入真空感应熔炼炉与成型坩埚之间形成的空腔内；

步骤七：在推动推平铲的过程中，推平铲的梳齿将落入真空感应熔炼炉与成型坩埚之间形成的空腔内的干振料摊铺均匀，随着干振料高度的增加，逐步向上提拉推平铲，待真空感应熔炼炉与成型坩埚之间形成的空腔内铺满干振料时，关闭流通阀，然后将干振料振实，即可完成真空感应熔炼炉成型坩埚的炉衬打制。

本实施例中，储砂箱的两个矩形侧面交汇形成的角度为30-60°，可根据实际情况调整角度；砂袋为长条圆筒形布袋；流通阀用于控制出砂的流向和流速；坩埚盖下表面的四个圆弧形固定片能够防止坩埚盖在成型坩埚的开口端移动。本实施例中涉及的真空感应熔炼炉、成型坩埚、用于振实干振料的设备等均为传统设备即可，对设备型号、振实工艺、干振料配方等不做特殊限定。

本实施例的真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂装置及其倒砂方法，具有如下有益效果：在真空感应熔炼炉成型坩埚的炉底打制和炉衬打制过程中，能够防止干振料倒料时由于落差大而产生扬尘，降低了对环境的污染，同时降低了操作人员因吸入粉尘而造成的身体伤害；采用流通阀配合匀速手推推平铲，能够使干振料摊铺均匀，在打制炉衬时，能够使每次打制的整个圆周高度均匀，节省了由于高度不一致而导致反复加料操作的时间，提高了整体坩埚打制的效率，降低了操作人员的劳动强度。

特别说明：本发明的技术方案中涉及了诸多参数，需要综合考虑各个参数之间的协同作用，才能获得本发明的有益效果和显著进步。而且技术方案中各个参数的取值范围都是经过大量试验才获得的，针对每一个参数以及各个参数的相互组合，发明人都记录了大量试验数据，限于篇幅，在此不公开具体试验数据。

本领域技术人员不难理解，本发明的真空感应熔炼炉成型坩埚打炉用的倒砂装置及其倒砂方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。