一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法，该方法包括以下步骤：（1）制备结晶器主体（4）模型，用紫铜液对模具进行浇铸，获得实体结晶器主体（4），结晶器主体（4）内部尺寸规格为(600~1300mm)×(105~240mm)×600mm，并在长度均分为五区，每区均由相同的连体隔板（14）隔开，形成五个单独小区，分别为1区、2区、3区、4区、5区，每小区横截面均为正方形，正方形的边长尺寸为105~240mm；等等。本发明一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法工艺简单、操作方便、使用效果好，能使生产流程大为缩短，提高成材率，大大降低生产成本，使产品获得良好的市场竞争能力。
【专利说明】一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法【技术领域】。
【背景技术】
[0002]钛合金因其具有密度低、比强高、耐高温、耐腐蚀，机械性能和工艺性能好等优点而被广泛应用于航空航天及石油化工行业。世界各国经济发展表明，先进的钛工业是综合国力的重要标志。为此，大力发展钛工业对国防和国民经济建设具有极其重大的战略意义。
[0003]由于采用传统方法冶炼钛合金(VAR熔炼、真空粉末冶金)在合金铸锭中经常出现晶粒过大，成分偏析，孔洞，裂纹，高密度夹杂和低密度夹杂等冶金缺陷。为了增强其的抗疲劳度，提高其使用寿命，须生产优质高结的钛合金材料。
[0004]在20世纪80年代末，国际上引入了电子束冷床炉熔炼技术。电子束冷床炉熔炼技术不但能较好消除采有传统方法冶炼出现的晶粒粗大、高度和低密度夹杂等不足，还能大幅度降低钛合金产品的生产成本，还能回收残料，能100%利用残料作原料，能生产扁锭、空锭，减少板材与管材生产时的后续加工工艺流程，还较好解决了高密度夹杂(HDI)和低密度夹杂(LDI)等问题，因而在生产高洁钛合金得以广泛的应用。
[0005]鉴于国内外电子束冷床炉结晶器的原因，现国内外市场主要钛铸锭截面尺寸为以下五种规格:0736mm、方 210mm X 1250mm、方 210mm X 1380mm、方 270mm X 1085mm、方370_X1340mm。由此可看出，电子束冷床炉生产出来的铸锭经过铣面，切头，修磨后无需进行进行锻造即可进行卷板 的轧制，而棒材、线材及型材的生产，还须进行分条、车面、倒角等工序后才可以进行。在这一系列的工艺过程中，造成巨大的人力、物力资源浪费。基于这个出发点制造特定的棒材、线材浇铸结晶器，实现用电子束冷床炉浇铸小钛方坯。能够减少在生产高洁钛合金的棒材、线材的生产流程，节约生产成本，大大提高生产率，能为企业带来良好的经济效益。
[0006]通过对现有技术文献的检索，关于用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法，尚未发现相关报导。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题在于针对上述出现的不足，提供用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法，该方法能减少小钛方坯的生产流程，无需购设新的分条及车面设备,实际生产中操作方便、生产出来的小方坯质量好，能大大缩短棒材、线材的生产流程,极大节约生产成本。
[0008]为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案来实现。
[0009]一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法，具体为以下步骤:
(I)制备结晶器主体模型，用紫铜液对模具进行浇铸，获得实体结晶器主体，结晶器主体内部尺寸规格为(60CTl300mm) X (105~240mm) X600mm,并在长度均分为五区，每区均由相同的连体隔板隔开，形成五个单独小区，分别为I区、2区、3区、4区、5区，每小区横截面均为正方形，正方形的边长尺寸为105~240mm ；
(2)将冷却后结晶器主体采取去模，采用深水钻床对I区与2区，2区与3区，3区与4区，4区与5区的隔板在竖直方向进行钻孔，每个隔孔直径为If 22mm，孔深为105~240mm，每隔1mm钻孔一个；钻孔完成后对分区连体隔板上部进行抛挖，使上部呈现为弧形，并且弧形最凹处至隔板顶部水平高度为l(T25mm,形成凹槽；
(3)用纯铜浇铸成水冷外壳，并在其外缘打上密齿封，在其内缘装上密封橡胶圈，结晶器主体能够放置在其内部并紧密贴合；用条钢焊积成网状，并焊接在水冷外壳外面，形成支撑及压力抵抗层，设有纵向散热板和横向散热板；
(4)将水冷下壳、水冷外壳及上浇道通过螺栓固定，并测试密封性能，然后进行通水试压测试，测试完成后将结晶器主体放置在水冷外壳的内部并紧密贴合，上浇道设在结晶器主体和水冷外壳的上部，上浇道的浇道口的高度略高于结晶器主体的高度，水冷下壳位于结晶器主体和水冷外壳的下部，构成结晶器，将整个结晶器装进电子束冷床炉引锭工位，将引锭头机构安装至升降工位；
(5)通过引锭头机构的升降工位来测试引锭头机构与结晶器的闭合性，并作出适量的调整，测试完闭合性后，将电子束冷床炉冷却水安装至结晶器及引锭头机构，并对水的漏点进行测试，测试完成后即可进行小钛方坯的生产。
[0010]本发明引锭头机构由主引淀头，设置在主引淀头一侧的侧引淀头、设置在主引淀头上的冷却水管和设置在主引淀头底部的基座构成；主引淀头和侧引淀头采用不平行组合，主引淀头起支撑作用，侧引淀头通过主引淀头上的螺杆在两边支撑，中部用螺丝来控制侧引淀头与主引淀头的开闭。
[0011]本发明上浇道的浇道口两斜边的倾角为42~47度，浇道口宽为18~22mm。
[0012]本发明步骤中浇铸的结晶器主体每个分区上的边角均在模具浇铸前进行倒角处理，倒角角度均为45度。
[0013]本发明步骤(1)中隔板的厚度为40mm。
[0014]本发明步骤(2)中隔板上部抛挖的角度为135度。
[0015]本发明步骤(4)中通水试压的压力为实际工作时水压压力0.45、.5MPa，测试时间为360min以上。
[0016]本发明具有以下优点:
1、小方还表面质量好；
2、操作简单，通用性强；
3、生产流程大大缩短；
4、生产成本比锻造的低；
5、生产周期短，生产率高；
6、成材率高，能获得明显的经济效益。
[0017]综上所述，本发明一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法工艺简单、操作方便、使用效果好，能使生产流程大为缩短，提高成材率，大大降低生产成本，使产品获得良好的市场竞争能力。
【专利附图】
【附图说明】[0018]图1本发明结晶器主体内部结构图；
图2本发明的水冷外壳示意图；
图3本发明上浇道示意图；
图4本发明水冷下壳示意图；
图5本发明结晶器整体装配图；
图6本发明结晶器装置顺序图；
图7本发明侧引锭头示意图；
图8 (a)是侧引锭头的主视图；
图8 (b)是侧引锭头的侧视图；
图8 (c)是侧引锭头的俯视图；
图8 (d)是侧引锭头的等轴视图；
图9本发明主引锭头示意图；
图10本发明引锭头机构结构图。 [0019]图中:1、结晶器；2、引锭头机构；3、上浇道；4、结晶器主体；5、水冷外壳；6、水冷下壳；7、冷却水管；8、基座；9、纵向散热板；10、横向散热板；11、主引淀头；12、侧引淀头；13、浇道口 ；14、隔板；15、隔孔；16、凹槽。
【具体实施方式】
[0020]一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法，具体为以下步骤:
(1)制备结晶器主体4模型，用紫铜液对模具进行浇铸，获得实体结晶器主体4，结晶器主体4内部尺寸规格为(60(Tl300mm) X (105~240mm) X600mm，并在长度均分为五区，每区均由相同的连体隔板14隔开，形成五个单独小区，分别为I区、2区、3区、4区、5区，每小区横截面均为正方形，正方形的边长尺寸为105~240mm ;
(2)将冷却后结晶器主体4采取去模，采用深水钻床对I区与2区，2区与3区，3区与4区，4区与5区的隔板14在竖直方向进行钻孔，每个隔孔15直径为If 22mm，孔深为105~240mm，每隔1mm钻孔一个；钻孔完成后对分区连体隔板14上部进行抛挖，使上部呈现为弧形，并且弧形最凹处至隔板顶部水平高度为l(T25mm，形成凹槽16 ；
(3)用纯铜浇铸成水冷外壳5，并在其外缘打上密齿封，在其内缘装上密封橡胶圈，结晶器主体4能够放置在其内部并紧密贴合；用条钢焊积成网状，并焊接在水冷外壳5外面，形成支撑及压力抵抗层，设有纵向散热板9和横向散热板10 ；
(4)将水冷下壳6、水冷外壳5及上浇道3通过螺栓固定，并测试密封性能，然后进行通水试压测试，测试完成后将结晶器主体4放置在水冷外壳5的内部并紧密贴合，上浇道3设在结晶器主体4和水冷外壳5的上部，上浇道3的浇道口 13的高度略高于结晶器主体4的高度，水冷下壳6位于结晶器主体4和水冷外壳5的下部，构成结晶器1，将整个结晶器I装进电子束冷床炉引锭工位，将引锭头机构2安装至升降工位；
(5)通过引锭头机构2的升降工位来测试引锭头机构2与结晶器I的闭合性，并作出适量的调整，测试完闭合性后，将电子束冷床炉冷却水安装至结晶器I及引锭头机构2，并对水的漏点进行测试，测试完成后即可进行小钛方坯的生产。
[0021]本发明引锭头机构2由主引淀头11，设置在主引淀头11 一侧的侧引淀头12、设置在主引淀头11上的冷却水管7和设置在主引淀头11底部的基座8构成；主引淀头11和侧引淀头12采用不平行组合，主引淀头11起支撑作用，侧引淀头12通过主引淀头11上的螺杆在两边支撑，中部用螺丝来控制侧引淀头12与主引淀头11的开闭。
[0022]本发明上浇道3的浇道口 13两斜边的倾角为42~47度，浇道口 13宽为18~22mm。
[0023]本发明步骤(1)中浇铸的结晶器主体4每个分区上的边角均在模具浇铸前进行倒角处理，倒角角度均为45度。
[0024]本发明步骤(1)中隔板14的厚度为40mm。
[0025]本发明步骤(2)中隔板14上部抛挖的角度为135度。
[0026]本发明步骤(4)中通水试压的压力为实际工作时水压压力0.45、.5MPa，测试时间为360min以上。
[0027]实施例1
将特制好的结晶器及引锭头安装至工位，并确认引锭头与结晶器内壁平行、确认引锭头的开闭功能良好，将引锭头降至拉锭室3000mm处，关闭拉锭室外壳，采用真空系统对拉锭室进行抽真空，当真空达6.0X 10_3hPa时，开启拉锭室与熔炼室的隔离阀，并将引锭头升至与结晶器内距上烧道200mm处,开启电子枪,将原料熔化成金属流体，当金属流体流进结晶器I区时，开启负责扫描结晶器的电子枪，补偿金属流体在流动过程中散失的热量，使金属流体保持液态，当流体金属填充满I区并流入2区时，开启负责扫描结晶器2区电子枪扫描图形，如此循环，直到结晶器5个区域均填满金属流体，金属流体液面开始上升时，开启拉锭系统进行拉锭，流体液面控制在同一线位上，拉锭速度为900kg/h，在达预定的长度后，对铸锭进行补缩工艺，补缩完成后，将铸锭方坯拉进拉锭室，将熔炼室与拉锭室的隔离阀关闭，对拉锭室进行冲氩冷却，冷却完成后即可获得小钛方坯。
[0028]实施例2
将特制好的结晶器及引锭头安装至工位，并确认引锭头与结晶器内壁平行、确认引锭头的开闭功能良好，将引锭头降至拉锭室3000mm处，关闭拉锭室外壳，采用真空系统对拉锭室进行抽真空，当真空达6.0X 10_3hPa时，开启拉锭室与熔炼室的隔离阀，并将引锭头升至与结晶器内距上烧道200mm处,开启电子枪,将原料熔化成金属流体，当金属流体流进结晶器I区时，开启负责扫描结晶器的电子枪，补偿金属流体在流动过程中散失的热量，使金属流体保持液态，当流体金属填充满I区并流入2区时，开启负责扫描结晶器2区电子枪扫描图形，如此循环，直到结晶器5个区域均填满金属流体，金属流体液面开始上升时，开启拉锭系统进行拉锭，流体液面控制在同一线位上，拉锭速度为1000kg/h，在达预定的长度后，对铸锭进行补缩工艺，补缩完成后，将铸锭方坯拉进拉锭室，将熔炼室与拉锭室的隔离阀关闭，对拉锭室进行冲氩冷却，冷却完成后即可获得小钛方坯。
[0029]实施例3
将特制好的结晶器及引锭头安装至工位，并确认引锭头与结晶器内壁平行、确认引锭头的开闭功能良好，将引锭头降至拉锭室3000mm处，关闭拉锭室外壳，采用真空系统对拉锭室进行抽真空，当真空达6.0X 10_3hPa时，开启拉锭室与熔炼室的隔离阀，并将引锭头升至与结晶器内距上烧道200mm处,开启电子枪,将原料熔化成金属流体，当金属流体流进结晶器I区时，开启负责扫描结晶器的电子枪，补偿金属流体在流动过程中散失的热量，使金属流体保持液态，当流体金属填充满I区并流入2区时，开启负责扫描结晶器2区电子枪扫描图形，如此循环，直到结晶器5个区域均填满金属流体，金属流体液面开始上升时，开启拉锭系统进行拉锭，流体液面控制在同一线位上，拉锭速度为1200kg/h，在达预定的长度后，对铸锭进行补缩工艺，补缩完成后，将铸锭方坯拉进拉锭室，将熔炼室与拉锭室的隔离阀关闭，对拉锭室进行冲氩冷却，冷却完成后即可获得小钛方坯。
[0030]以上所述，仅是本发明较佳的实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例进行简单的修改、变更以及等效结构的变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内 。
【权利要求】
1.一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法，包括以下步骤: (1)制备结晶器主体(4)模型，用紫铜液对模具进行浇铸，获得实体结晶器主体(4)，结晶器主体(4)内部尺寸规格为(60(Tl300mm) X (105~240mm) X600mm，并在长度均分为五区，每区均由相同的连体隔板(14)隔开，形成五个单独小区，分别为I区、2区、3区、4区、5区，每小区横截面均为正方形，正方形的边长尺寸为105~240mm ； (2)将冷却后结晶器主体(4)采取去模，采用深水钻床对I区与2区，2区与3区，3区与4区，4区与5区的隔板(14)在竖直方向进行钻孔，每个隔孔(15)直径为18~22_，孔深为105~240mm，每隔1mm钻孔一个；钻孔完成后对分区连体隔板(14)上部进行抛挖，使上部呈现为弧形，并且弧形最凹处至隔板顶部水平高度为l(T25mm，形成凹槽(16)； (3)用纯铜浇铸成水冷外壳(5)，并在其外缘打上密齿封，在其内缘装上密封橡胶圈，结晶器主体(4)能够放置在其内部并紧密贴合；用条钢焊积成网状，并焊接在水冷外壳(5)外面，形成支撑及压力抵抗层，设有纵向散热板(9 )和横向散热板(10 ); (4)将水冷下壳(6)、水冷外壳(5)及上浇道(3)通过螺栓固定，并测试密封性能，然后进行通水试压测试，测试完成后将结晶器主体(4)放置在水冷外壳(5)的内部并紧密贴合，上浇道(3)设在结晶器主体(4)和水冷外壳(5)的上部，上浇道(3)的浇道口(13)的高度略高于结晶器主体(4)的高度，水冷下壳(6)位于结晶器主体(4)和水冷外壳(5)的下部，构成结晶器(1)，将整个结晶器(I)装进电子束冷床炉引锭工位，将引锭头机构(2)安装至升降工位； (5)通过引锭头机构(2)的升降工位来测试引锭头机构(2)与结晶器(I)的闭合性，并作出适量的调整，测试完闭合性后，将电子束冷床炉冷却水安装至结晶器(I)及引锭头机构 (2)，并对水的漏点进行测试，测试完成后即可进行小钛方坯的生产。
2.按权利要求1所述的一种用于电子束冷床炉垂直烧铸小钛方还的方法，其特征在于，引锭头机构(2)由主引淀头(11)，设置在主引淀头(11)一侧的侧引淀头(12)、设置在主引淀头(11)上的冷却水管(7)和设置在主引淀头(11)底部的基座(8)构成；主引淀头(11)和侧引淀头(12)采用不平行组合，主引淀头(11)起支撑作用，侧引淀头(12)通过主引淀头(11)上的螺杆在两边支撑，中部用螺丝来控制侧引淀头(12)与主引淀头(11)的开闭。
3.按权利要求1所述的一种用于电子束冷床炉垂直烧铸小钛方还的方法，其特征在于，上浇道(3)的浇道口(13)两斜边的倾角为42~47度，浇道口(13)宽为18~22mm。
4.按权利要求1所述的一种用于电子束冷床炉垂直烧铸小钛方还的方法，其特征在于，步骤(1)中浇铸的结晶器主体(4)每个分区上的边角均在模具浇铸前进行倒角处理，倒角角度均为45度。
5.按权利要求1所述的一种用于电子束冷床炉垂直烧铸小钛方还的方法，其特征在于,步骤(1)中隔板(14)的厚度为40mm。
6.按权利要求1或5所述的一种用于电子束冷床炉垂直烧铸小钛方还的方法,其特征在于，步骤(2)中隔板(14)上部抛挖的角度为135度。
7.按权利要求1所述的一种用于电子束冷床炉垂直烧铸小钛方还的方法，其特征在于，步骤(4)中通水试压的压力为实际工作时水压压力0.45、.5MPa，测试时间为360min以上。
【文档编号】C22B9/22GK104032142SQ201410238794
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】黄海广, 丁辉, 刘路, 曹占元, 李志敏 申请人:云南钛业股份有限公司