一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結(jié)晶器機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結(jié)晶器機構(gòu)，屬于金屬材料冶金領(lǐng)域。該機構(gòu)包括結(jié)晶器和引錠頭機構(gòu)；結(jié)晶器由上澆道、結(jié)晶器主體、水冷外殼、水冷下殼自上而下依序連接組成，結(jié)晶器主體放置在水冷外殼的內(nèi)部；引錠頭機構(gòu)由主引錠頭、側(cè)引錠頭、冷卻水管和基座構(gòu)成，引錠頭機構(gòu)與結(jié)晶器內(nèi)壁平行。本結(jié)晶器機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，采用普通鑄造方法即可制造，鑄坯四周冷卻均勻，小鑄方坯質(zhì)量高，可縮短生產(chǎn)流程，大大提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結(jié)晶器機構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金因其具有密度低、比強高、耐高溫、耐腐蝕，機械性能和工藝性能好等優(yōu)點而被廣泛應用于航空航天及石油化工行業(yè)。世界各國經(jīng)濟發(fā)展表明，先進的鈦工業(yè)是綜合國力的重要標志。為此，大力發(fā)展鈦工業(yè)對國防和國民經(jīng)濟建設(shè)具有極其重大的戰(zhàn)略意義。
[0003]由于采用傳統(tǒng)方法冶煉鈦合金(VAR熔煉、真空粉末冶金)在合金鑄錠中經(jīng)常出現(xiàn)晶粒過大，成分偏析，孔洞，裂紋，高密度夾雜和低密度夾雜等冶金缺陷。為了增強其的抗疲勞度，提高其使用壽命，須生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高結(jié)的鈦合金材料。
[0004]在20世紀80年代末，國際上引入了電子束冷床爐熔煉技術(shù)。電子束冷床爐熔煉技術(shù)不但能較好消除采有傳統(tǒng)方法冶煉出現(xiàn)的晶粒粗大、高度和低密度夾雜等不足，還能大幅度降低鈦合金產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，還能回收殘料，能100%利用殘料作原料，能生產(chǎn)扁錠、空錠，減少板材與管材生產(chǎn)時的后續(xù)加工工藝流程，還較好解決了高密度夾雜(HDI)和低密度夾雜(LDI)等問題，因而在生產(chǎn)高潔鈦合金得以廣泛的應用。
[0005]鑒于國內(nèi)外電子束冷床爐結(jié)晶器的原因，現(xiàn)國內(nèi)外市場主要鈦鑄錠截面尺寸為以下五種規(guī)格:0736mm、方 210mm X 1250mm、方 210mm X 1380mm、方 270mm X 1085mm、方370_X1340mm。由此可看出，電子束冷床爐生產(chǎn)出來的鑄錠經(jīng)過銑面，切頭，修磨后無需進行進行鍛造即可進行卷板的軋制，而棒材、線材及型材的生產(chǎn)，還須進行分條、車面、倒角等工序后才可以進行。在這一系列的工藝過程中，造成巨大的人力、物力資源浪費。基于這個出發(fā)點制造特定的棒材、線材澆鑄結(jié)晶器，實現(xiàn)用電子束冷床爐澆鑄小鈦方坯。能夠減少在生產(chǎn)高潔鈦合金的棒材、線材的生產(chǎn)流程，節(jié)約生產(chǎn)成本，大大提高生產(chǎn)率，能為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述出現(xiàn)的不足，提供一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結(jié)晶器機構(gòu)，該機構(gòu)實際生產(chǎn)中操作方便、生產(chǎn)出來的小方坯質(zhì)量好，能大大縮短棒材、線材的生產(chǎn)流程,極大節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0007]為了達到上述目的，本實用新型通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
[0008]—種用于電子束冷床爐垂直燒鑄小鈦方還的結(jié)晶器機構(gòu)，該機構(gòu)包括結(jié)晶器和引錠頭機構(gòu)；結(jié)晶器由上澆道、結(jié)晶器主體、水冷外殼、水冷下殼自上而下依序連接組成；其中，結(jié)晶器主體放置在水冷外殼的內(nèi)部并緊密貼合，上澆道設(shè)在結(jié)晶器主體和水冷外殼的上部，上澆道的澆道口的高度略高于結(jié)晶器主體的高度，水冷下殼位于結(jié)晶器主體和水冷外殼的下部；引錠頭機構(gòu)由主引淀頭，設(shè)置在主引淀頭一側(cè)的側(cè)引淀頭、設(shè)置在主引淀頭上的冷卻水管和設(shè)置在主引淀頭底部的基座構(gòu)成。
[0009]本實用新型由紫銅液鑄成的結(jié)晶器主體的內(nèi)部尺寸規(guī)格為600^1300mmX 105~240mmX600mm,并在長度均分為五區(qū)，每區(qū)均由相同的連體隔板隔開，形成五個單獨小區(qū)，分別為I區(qū)、2區(qū)、3區(qū)、4區(qū)、5區(qū)，每小區(qū)橫截面均為正方形，正方形的邊長尺寸為105~240mm;在每小區(qū)隔離板側(cè)壁的相同位置設(shè)置有隔孔；每個隔孔直徑為If 22mm，每個隔孔在結(jié)晶器的厚度方向貫穿，貫穿的深度為105~240mm，同一連體隔板的隔孔與隔孔間間隔為1mm ;對分區(qū)連體隔板上部進行拋挖，使上部呈現(xiàn)為弧形，并且弧形最凹處至隔板頂部水平高度為l(T25mm，形成凹槽。
[0010]本實用新型上澆道的澆道口兩斜邊的傾角為42~47度，澆道口寬為18~22mm。
[0011]本實用新型水冷外殼由純銅澆鑄成，其外緣有密齒封，其內(nèi)緣設(shè)有密封橡膠圈，結(jié)晶器主體放置在其內(nèi)部并緊密貼合；用條鋼焊積成網(wǎng)狀，并焊接在水冷外殼外面，設(shè)有縱向散熱板和橫向散熱板。
[0012]本實用新型主引淀頭和側(cè)引淀頭采用不平行組合，主引淀頭起支撐作用，側(cè)引淀頭通過主引淀頭上的螺桿在兩邊支撐，中部用螺絲來控制側(cè)引淀頭與主引淀頭的開閉。
[0013]本實用新型結(jié)晶器主體的每個分區(qū)上的邊角均進行倒角處理，倒角角度均為45度。
[0014]本實用新型隔板的厚度為40mm。
[0015]本實用新型隔板上部拋挖的角度為135度。
[0016]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0017]1、小方還表面質(zhì)量好；
[0018]2、操作簡單，通用性強；
[0019]3、生產(chǎn)流程大大縮短；
[0020]4、生產(chǎn)成本比鍛造的低；
[0021]5、生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)率高；
[0022]6、成材率高，能獲得明顯的經(jīng)濟效益。
[0023]綜上所述，本實用新型工藝簡單、操作方便、使用效果好，能使生產(chǎn)流程大為縮短，提高成材率，大大降低生產(chǎn)成本,使產(chǎn)品獲得良好的市場競爭能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1本實用新型結(jié)晶器主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖2本實用新型的水冷外殼示意圖；
[0026]圖3本實用新型上澆道示意圖；
[0027]圖4本實用新型水冷下殼示意圖；
[0028]圖5本實用新型結(jié)晶器整體裝配圖；
[0029]圖6本實用新型結(jié)晶器裝置順序圖；
[0030]圖7本實用新型側(cè)引錠頭示意圖；
[0031]圖8Ca)是側(cè)引錠頭的主視圖；
[0032]圖8( b )是側(cè)弓丨錠頭的側(cè)視圖；
[0033]圖8( c )是側(cè)弓丨錠頭的俯視圖；
[0034]圖8Cd)是側(cè)引錠頭的等軸視圖；
[0035]圖9本實用新型主引錠頭示意圖；
[0036]圖10本實用新型引錠頭機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖中:1、結(jié)晶器；2、引錠頭機構(gòu)；3、上澆道；4、結(jié)晶器主體；5、水冷外殼；6、水冷下殼；7、冷卻水管；8、基座；9、縱向散熱板；10、橫向散熱板；11、主引淀頭；12、側(cè)引淀頭；13、澆道口 ；14、隔板；15、隔孔；16、凹槽。
[0038]

【具體實施方式】
[0039]—種用于電子束冷床爐垂直燒鑄小鈦方還的結(jié)晶器機構(gòu)，該機構(gòu)包括結(jié)晶器I和引錠頭機構(gòu)2 ;結(jié)晶器由上澆道3、結(jié)晶器主體4、水冷外殼5、水冷下殼6自上而下依序連接組成；其中，結(jié)晶器主體4放置在水冷外殼5的內(nèi)部并緊密貼合，上澆道3設(shè)在結(jié)晶器主體4和水冷外殼5的上部，上澆道3的澆道口 13的高度略高于結(jié)晶器主體4的高度，水冷下殼6位于結(jié)晶器主體4和水冷外殼5的下部；引錠頭機構(gòu)2由主引淀頭11，設(shè)置在主引淀頭11一側(cè)的側(cè)引淀頭12、設(shè)置在主引淀頭11上的冷卻水管7和設(shè)置在主引淀頭11底部的基座8構(gòu)成。
[0040]本實用新型由紫銅液鑄成的結(jié)晶器主體4的內(nèi)部尺寸規(guī)格為60(Tl300mm X 105?240mm X 600mm,并在長度均分為五區(qū)，每區(qū)均由相同的連體隔板14隔開，形成五個單獨小區(qū)，分別為I區(qū)、2區(qū)、3區(qū)、4區(qū)、5區(qū)，每小區(qū)橫截面均為正方形，正方形的邊長尺寸為105?240mm ;在每小區(qū)隔離板側(cè)壁的相同位置設(shè)置有隔孔15 ;每個隔孔直徑為If 22mm，每個隔孔在結(jié)晶器的厚度方向貫穿，貫穿的深度為105?240mm，同一連體隔板的隔孔與隔孔間間隔為1mm ;對分區(qū)連體隔板上部進行拋挖，使上部呈現(xiàn)為弧形，并且弧形最凹處至隔板頂部水平高度為l(T25mm,形成凹槽16。
[0041]本實用新型上澆道3的澆道口 13兩斜邊的傾角為42?47度，澆道口 13寬為18?22mm 。
[0042]本實用新型水冷外殼5由純銅澆鑄成，其外緣有密齒封，其內(nèi)緣設(shè)有密封橡膠圈，結(jié)晶器主體4放置在其內(nèi)部并緊密貼合；用條鋼焊積成網(wǎng)狀，并焊接在水冷外殼外面，設(shè)有縱向散熱板9和橫向散熱板10。
[0043]本實用新型主引淀頭11和側(cè)引淀頭12采用不平行組合，主引淀頭11起支撐作用，側(cè)引淀頭12通過主引淀頭11上的螺桿在兩邊支撐，中部用螺絲來控制側(cè)引淀頭12與主引淀頭11的開閉。
[0044]本實用新型結(jié)晶器主體4的每個分區(qū)上的邊角均進行倒角處理，倒角角度均為45度。
[0045]本實用新型隔板14的厚度為40mm。
[0046]本實用新型隔板14上部拋挖的角度為135度。
[0047]實施例1
[0048]將特制好的結(jié)晶器及引錠頭安裝至工位，并確認引錠頭機構(gòu)與結(jié)晶器內(nèi)壁平行、確認引錠頭機構(gòu)的開閉功能良好，將引錠頭機構(gòu)降至拉錠室3000mm處，關(guān)閉拉錠室外殼，采用真空系統(tǒng)對拉錠室進行抽真空，當真空達6.0X 10_3hPa時，開啟拉錠室與熔煉室的隔離閥，并將引錠頭機構(gòu)升至與結(jié)晶器內(nèi)距上澆道200mm處，開啟電子槍，將原料熔化成金屬流體，當金屬流體流進結(jié)晶器I區(qū)時，開啟負責掃描結(jié)晶器的電子槍，補償金屬流體在流動過程中散失的熱量，使金屬流體保持液態(tài)，當流體金屬填充滿I區(qū)并流入2區(qū)時，開啟負責掃描結(jié)晶器2區(qū)電子槍掃描圖形，如此循環(huán)，直到結(jié)晶器5個區(qū)域均填滿金屬流體，金屬流體液面開始上升時，開啟拉錠系統(tǒng)進行拉錠，流體液面控制在同一線位上，拉錠速度為900kg/h，在達預定的長度后，對鑄錠進行補縮工藝，補縮完成后，將鑄錠方坯拉進拉錠室，將熔煉室與拉錠室的隔離閥關(guān)閉，對拉錠室進行沖氬冷卻，冷卻完成后即可獲得小鈦方坯。
[0049]實施例2
[0050]將特制好的結(jié)晶器及引錠頭機構(gòu)安裝至工位，并確認引錠頭機構(gòu)與結(jié)晶器內(nèi)壁平行、確認引錠頭機構(gòu)的開閉功能良好，將引錠頭機構(gòu)降至拉錠室3000mm處，關(guān)閉拉錠室外殼，采用真空系統(tǒng)對拉錠室進行抽真空，當真空達6.0X 10_3hPa時，開啟拉錠室與熔煉室的隔離閥，并將引錠頭機構(gòu)升至與結(jié)晶器內(nèi)距上澆道200mm處，開啟電子槍，將原料熔化成金屬流體，當金屬流體流進結(jié)晶器I區(qū)時，開啟負責掃描結(jié)晶器的電子槍，補償金屬流體在流動過程中散失的熱量，使金屬流體保持液態(tài)，當流體金屬填充滿I區(qū)并流入2區(qū)時，開啟負責掃描結(jié)晶器2區(qū)電子槍掃描圖形，如此循環(huán)，直到結(jié)晶器5個區(qū)域均填滿金屬流體，金屬流體液面開始上升時，開啟拉錠系統(tǒng)進行拉錠，流體液面控制在同一線位上，拉錠速度為1000kg/h，在達預定的長度后，對鑄錠進行補縮工藝，補縮完成后，將鑄錠方坯拉進拉錠室，將熔煉室與拉錠室的隔離閥關(guān)閉，對拉錠室進行沖氬冷卻，冷卻完成后即可獲得小鈦方坯。
[0051]實施例3
[0052]將特制好的結(jié)晶器及引錠頭機構(gòu)安裝至工位，并確認引錠頭機構(gòu)與結(jié)晶器內(nèi)壁平行、確認引錠頭機構(gòu)的開閉功能良好，將引錠頭機構(gòu)降至拉錠室3000mm處，關(guān)閉拉錠室外殼，采用真空系統(tǒng)對拉錠室進行抽真空，當真空達6.0X 10_3hPa時，開啟拉錠室與熔煉室的隔離閥，并將引錠頭機構(gòu)升至與結(jié)晶器內(nèi)距上澆道200mm處，開啟電子槍，將原料熔化成金屬流體，當金屬流體流進結(jié)晶器I區(qū)時，開啟負責掃描結(jié)晶器的電子槍，補償金屬流體在流動過程中散失的熱量，使金屬流體保持液態(tài)，當流體金屬填充滿I區(qū)并流入2區(qū)時，開啟負責掃描結(jié)晶器2區(qū)電子槍掃描圖形，如此循環(huán)，直到結(jié)晶器5個區(qū)域均填滿金屬流體，金屬流體液面開始上升時，開啟拉錠系統(tǒng)進行拉錠，流體液面控制在同一線位上，拉錠速度為1200kg/h，在達預定的長度后，對鑄錠進行補縮工藝，補縮完成后，將鑄錠方坯拉進拉錠室，將熔煉室與拉錠室的隔離閥關(guān)閉，對拉錠室進行沖氬冷卻，冷卻完成后即可獲得小鈦方坯。
[0053]以上所述，僅是本實用新型較佳的實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例進行簡單的修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)的變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電子束冷床爐垂直燒鑄小鈦方還的結(jié)晶器機構(gòu)，其特征在于，該機構(gòu)包括結(jié)晶器(I)和引錠頭機構(gòu)(2);結(jié)晶器由上澆道(3)、結(jié)晶器主體(4)、水冷外殼(5)、水冷下殼(6)自上而下依序連接組成；其中，結(jié)晶器主體(4)放置在水冷外殼(5)的內(nèi)部并緊密貼合，上澆道(3)設(shè)在結(jié)晶器主體(4)和水冷外殼(5)的上部，上澆道(3)的澆道口(13)的高度略高于結(jié)晶器主體(4)的高度，水冷下殼(6)位于結(jié)晶器主體(4)和水冷外殼(5)的下部；引錠頭機構(gòu)(2)由主引淀頭(11)，設(shè)置在主引淀頭(11) 一側(cè)的側(cè)引淀頭(12)、設(shè)置在主引淀頭(11)上的冷卻水管(7 )和設(shè)置在主引淀頭(11)底部的基座(8 )構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結(jié)晶器機構(gòu)，其特征在于，由紫銅液鑄成的結(jié)晶器主體(4)的內(nèi)部尺寸規(guī)格為60(Tl300mmX105?240mmX600mm，并在長度均分為五區(qū)，每區(qū)均由相同的連體隔板(14)隔開，形成五個單獨小區(qū)，分別為I區(qū)、2區(qū)、3區(qū)、4區(qū)、5區(qū)，每小區(qū)橫截面均為正方形，正方形的邊長尺寸為105?240_;在每小區(qū)隔離板側(cè)壁的相同位置設(shè)置有隔孔(15);每個隔孔直徑為If 22mm，每個隔孔在結(jié)晶器的厚度方向貫穿，貫穿的深度為105?240mm，同一連體隔板的隔孔與隔孔間間隔為1mm;對分區(qū)連體隔板上部進行拋挖，使上部呈現(xiàn)為弧形，并且弧形最凹處至隔板頂部水平高度為l(T25mm,形成凹槽(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結(jié)晶器機構(gòu)，其特征在于，上澆道(3)的澆道口(13)兩斜邊的傾角為42、7度，澆道口(13)寬為18?22mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結(jié)晶器機構(gòu)，其特征在于，水冷外殼(5)由純銅澆鑄成，其外緣有密齒封，其內(nèi)緣設(shè)有密封橡膠圈，結(jié)晶器主體(4)放置在其內(nèi)部并緊密貼合；用條鋼焊積成網(wǎng)狀，并焊接在水冷外殼外面，設(shè)有縱向散熱板(9)和橫向散熱板(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結(jié)晶器機構(gòu)，其特征在于，主引淀頭(11)和側(cè)引淀頭(12)采用不平行組合，主引淀頭(11)起支撐作用，側(cè)引淀頭(12)通過主引淀頭(11)上的螺桿在兩邊支撐，中部用螺絲來控制側(cè)引淀頭(12)與主引淀頭(11)的開閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于電子束冷床爐垂直燒鑄小鈦方還的結(jié)晶器機構(gòu),其特征在于，結(jié)晶器主體(4)的每個分區(qū)上的邊角均進行倒角處理，倒角角度均為45度。
7.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結(jié)晶器機構(gòu)，其特征在于，隔板(14)的厚度為40mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結(jié)晶器機構(gòu)，其特征在于，隔板(14)上部拋挖的角度為135度。
【文檔編號】C22B9/22GK203923336SQ201420284816
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】黃海廣, 丁輝, 劉路, 曹占元, 李志敏 申請人:云南鈦業(yè)股份有限公司