一种真空自耗电弧炉的制作方法

本发明涉及钛合金熔炼，尤其是涉及一种真空自耗电弧炉。

背景技术：

1、真空自耗电弧炉是钛及钛合金等活泼金属铸锭生产的主要熔炼设备。装炉阶段需先将辅助电极与自耗电极在上炉室内进行对接焊，使二者连成一根连续电极，随后以该连续电极进行起弧熔炼。对焊焊缝的同轴度与熔合质量直接决定后续起弧的稳定性及铸锭的冶金质量。若焊缝存在偏心或未熔合，在大功率熔炼过程中容易发生掉块、电弧偏斜等生产事故。因此，对焊完成后、正式起弧之前，需要对对焊焊缝的焊接质量进行检验。

2、由于缺乏在线观测手段，现有操作在对焊结束后需破坏上炉室真空，由人工近距离目视检查焊缝，确认无误后再重新闭合炉室并重新抽真空至熔炼真空度，单炉次耗费数十分钟至数小时。同时，每次破坏真空都会使炉室内壁及电极表面重新吸附大气中的水分与杂质气体，加大抽气除气负荷，影响熔炼初期真空环境的稳定性。

技术实现思路

1、本发明的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本公开的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

2、本申请提供一种真空自耗电弧炉，包括上炉室，所述上炉室内，辅助电极与自耗电极焊接形成对焊焊缝；所述上炉室的侧壁设有多套观察窗装置；各套所述观察窗装置在所述侧壁的圆周方向上错开布置；所述观察窗装置的视轴均指向所述上炉室的中心垂直轴线，所述观察窗装置的视场在所述对焊焊缝处重叠互补；所述观察窗装置包括密封安装于所述侧壁的透光承压组件；所述透光承压组件用于承受所述上炉室内外的压差，并在维持所述上炉室真空的状态下用于检查所述对焊焊缝的焊接质量。

3、可选的，所述观察窗装置的视轴均水平设置，各视轴交汇于所述中心垂直轴线上。

4、可选的，所述观察窗装置还包括焊接底座和外压紧法兰；所述焊接底座呈筒状，所述焊接底座的一端密封固定于所述侧壁，所述焊接底座的另一端设有法兰端面；所述透光承压组件包括承压玻璃；所述外压紧法兰将所述透光承压组件压紧于所述法兰端面；所述焊接底座与所述透光承压组件之间设有密封结构。

5、可选的，所述焊接底座朝向所述上炉室的一端设有与所述上炉室的外径相匹配的马鞍形相贯面；所述马鞍形相贯面通过全熔透焊缝焊接固定于所述侧壁。

6、可选的，所述透光承压组件还包括可伐合金过渡环和金属法兰框；所述承压玻璃呈圆盘形，所述承压玻璃的边缘设有倒角；所述可伐合金过渡环烧结于所述承压玻璃的外周；所述可伐合金过渡环与所述金属法兰框焊接密封连接；所述外压紧法兰通过周向的螺栓将所述金属法兰框压紧于所述法兰端面。

7、可选的，所述密封结构包括主真空密封结构和辅助密封结构；所述法兰端面包括第一结合面和第二结合面；所述第一结合面靠近炉内真空侧，所述主真空密封结构设于所述第一结合面处；所述第二结合面靠近大气侧，所述辅助密封结构设于所述第二结合面处；所述第二结合面相对所述第一结合面沿轴向呈台阶形设置，使所述主真空密封结构与所述辅助密封结构沿轴向错开；所述主真空密封结构与所述辅助密封结构之间形成环形间隙。

8、可选的，所述主真空密封结构包括无氧铜垫圈；所述焊接底座与所述透光承压组件上各设有一道环形金属刀口；两道所述环形金属刀口沿轴向错开咬入所述无氧铜垫圈的两个侧面；所述辅助密封结构为嵌设于所述第二结合面的弹性o形密封圈。

9、可选的，所述焊接底座设有检漏接口；所述检漏接口连通所述环形间隙。

10、可选的，所述观察窗装置还包括防蒸镀挡板机构；所述防蒸镀挡板机构包括设于炉内真空侧的遮光板；所述遮光板能够在闭合位和打开位之间转动；在所述闭合位，所述遮光板遮盖所述透光承压组件的透光孔；在所述打开位，所述遮光板打开所述透光承压组件的透光孔。

11、可选的，所述观察窗装置设有环形吹扫气道；所述环形吹扫气道的出气孔沿所述透光承压组件的炉内侧表面切向布置；所述环形吹扫气道连通惰性气体源，用于在所述透光承压组件的炉内侧表面形成气帘。

12、本发明的上述实施例具有如下有益效果：

13、本申请的真空自耗电弧炉，通过在上炉室侧壁沿圆周方向错开布置多套视轴指向中心垂直轴线的观察窗装置，各套观察窗装置从不同圆周方位观察同一对焊焊缝，视场在焊缝处重叠互补，绕过了不透明电极杆造成的单侧遮挡，克服了单一视线存在观测死角的问题。由于透光承压组件在承受炉内外压差的同时提供透视观察，操作人员无需破坏炉室真空即可完成对焊焊缝的质量检验，缩短了铸锭熔炼生产时间，避免了破空造成的水汽与杂质二次污染，维持了熔炼洁净稳定的真空环境，提升了工艺安全性。

1.一种真空自耗电弧炉，包括上炉室，所述上炉室内，辅助电极与自耗电极焊接形成对焊焊缝，其特征在于：所述上炉室的侧壁设有多套观察窗装置；各套所述观察窗装置在所述侧壁的圆周方向上错开布置；所述观察窗装置的视轴均指向所述上炉室的中心垂直轴线，所述观察窗装置的视场在所述对焊焊缝处重叠互补；所述观察窗装置包括密封安装于所述侧壁的透光承压组件；所述透光承压组件用于承受所述上炉室内外的压差，并在维持所述上炉室真空的状态下用于检查所述对焊焊缝的焊接质量。

2.根据权利要求1所述的真空自耗电弧炉，其特征在于：所述观察窗装置的视轴均水平设置，各视轴交汇于所述中心垂直轴线上。

3.根据权利要求1所述的真空自耗电弧炉，其特征在于：所述观察窗装置还包括焊接底座和外压紧法兰；所述焊接底座呈筒状，所述焊接底座的一端密封固定于所述侧壁，所述焊接底座的另一端设有法兰端面；所述透光承压组件包括承压玻璃；所述外压紧法兰将所述透光承压组件压紧于所述法兰端面；所述焊接底座与所述透光承压组件之间设有密封结构。

4.根据权利要求3所述的真空自耗电弧炉，其特征在于：所述焊接底座朝向所述上炉室的一端设有与所述上炉室的外径相匹配的马鞍形相贯面；所述马鞍形相贯面通过全熔透焊缝焊接固定于所述侧壁。

5.根据权利要求3所述的真空自耗电弧炉，其特征在于：所述透光承压组件还包括可伐合金过渡环和金属法兰框；所述承压玻璃呈圆盘形，所述承压玻璃的边缘设有倒角；所述可伐合金过渡环烧结于所述承压玻璃的外周；所述可伐合金过渡环与所述金属法兰框焊接密封连接；所述外压紧法兰通过周向的螺栓将所述金属法兰框压紧于所述法兰端面。

6.根据权利要求3所述的真空自耗电弧炉，其特征在于：所述密封结构包括主真空密封结构和辅助密封结构；所述法兰端面包括第一结合面和第二结合面；所述第一结合面靠近炉内真空侧，所述主真空密封结构设于所述第一结合面处；所述第二结合面靠近大气侧，所述辅助密封结构设于所述第二结合面处；所述第二结合面相对所述第一结合面沿轴向呈台阶形设置，使所述主真空密封结构与所述辅助密封结构沿轴向错开；所述主真空密封结构与所述辅助密封结构之间形成环形间隙。

7.根据权利要求6所述的真空自耗电弧炉，其特征在于：所述主真空密封结构包括无氧铜垫圈；所述焊接底座与所述透光承压组件上各设有一道环形金属刀口；两道所述环形金属刀口沿轴向错开咬入所述无氧铜垫圈的两个侧面；所述辅助密封结构为嵌设于所述第二结合面的弹性o形密封圈。

8.根据权利要求6所述的真空自耗电弧炉，其特征在于：所述焊接底座设有检漏接口；所述检漏接口连通所述环形间隙。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的真空自耗电弧炉，其特征在于：所述观察窗装置还包括防蒸镀挡板机构；所述防蒸镀挡板机构包括设于炉内真空侧的遮光板；所述遮光板能够在闭合位和打开位之间转动；在所述闭合位，所述遮光板遮盖所述透光承压组件的透光孔；在所述打开位，所述遮光板打开所述透光承压组件的透光孔。

10.根据权利要求1至8中任意一项所述的真空自耗电弧炉，其特征在于：所述观察窗装置设有环形吹扫气道；所述环形吹扫气道的出气孔沿所述透光承压组件的炉内侧表面切向布置；所述环形吹扫气道连通惰性气体源，用于在所述透光承压组件的炉内侧表面形成气帘。