一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的结晶器机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的结晶器机构，属于金属材料冶金领域。该机构包括结晶器和引锭头机构；结晶器由上浇道、结晶器主体、水冷外壳、水冷下壳自上而下依序连接组成，结晶器主体放置在水冷外壳的内部；引锭头机构由主引锭头、侧引锭头、冷却水管和基座构成，引锭头机构与结晶器内壁平行。本结晶器机构具有结构简单，采用普通铸造方法即可制造，铸坯四周冷却均匀，小铸方坯质量高，可缩短生产流程，大大提高生产效率。
【专利说明】一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的结晶器机构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的【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。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述出现的不足，提供一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的结晶器机构，该机构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。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型通过如下技术方案来实现。
[0008]—种用于电子束冷床炉垂直烧铸小钛方还的结晶器机构，该机构包括结晶器和引锭头机构；结晶器由上浇道、结晶器主体、水冷外壳、水冷下壳自上而下依序连接组成；其中，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；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。
[0009]本实用新型由紫铜液铸成的结晶器主体的内部尺寸规格为600^1300mmX 105~240mmX600mm,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;在每小区隔离板侧壁的相同位置设置有隔孔；每个隔孔直径为If 22mm，每个隔孔在结晶器的厚度方向贯穿，贯穿的深度为105~240mm，同一连体隔板的隔孔与隔孔间间隔为1mm ;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。
[0010]本实用新型上浇道的浇道口两斜边的倾角为42~47度，浇道口宽为18~22mm。
[0011]本实用新型水冷外壳由纯铜浇铸成，其外缘有密齿封，其内缘设有密封橡胶圈，结晶器主体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，设有纵向散热板和横向散热板。
[0012]本实用新型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。
[0013]本实用新型结晶器主体的每个分区上的边角均进行倒角处理，倒角角度均为45度。
[0014]本实用新型隔板的厚度为40mm。
[0015]本实用新型隔板上部抛挖的角度为135度。
[0016]本实用新型具有以下优点:
[0017]1、小方还表面质量好；
[0018]2、操作简单，通用性强；
[0019]3、生产流程大大缩短；
[0020]4、生产成本比锻造的低；
[0021]5、生产周期短，生产率高；
[0022]6、成材率高，能获得明显的经济效益。
[0023]综上所述，本实用新型工艺简单、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】
[0024]图1本实用新型结晶器主体内部结构图；
[0025]图2本实用新型的水冷外壳示意图；
[0026]图3本实用新型上浇道示意图；
[0027]图4本实用新型水冷下壳示意图；
[0028]图5本实用新型结晶器整体装配图；
[0029]图6本实用新型结晶器装置顺序图；
[0030]图7本实用新型侧引锭头示意图；
[0031]图8Ca)是侧引锭头的主视图；
[0032]图8( b )是侧弓丨锭头的侧视图；
[0033]图8( c )是侧弓丨锭头的俯视图；
[0034]图8Cd)是侧引锭头的等轴视图；
[0035]图9本实用新型主引锭头示意图；
[0036]图10本实用新型引锭头机构结构图。
[0037]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。
[0038]
【具体实施方式】
[0039]—种用于电子束冷床炉垂直烧铸小钛方还的结晶器机构，该机构包括结晶器I和引锭头机构2 ;结晶器由上浇道3、结晶器主体4、水冷外壳5、水冷下壳6自上而下依序连接组成；其中，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；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。
[0040]本实用新型由紫铜液铸成的结晶器主体4的内部尺寸规格为60(Tl300mm X 105?240mm X 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 ;在每小区隔离板侧壁的相同位置设置有隔孔15 ;每个隔孔直径为If 22mm，每个隔孔在结晶器的厚度方向贯穿，贯穿的深度为105?240mm，同一连体隔板的隔孔与隔孔间间隔为1mm ;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16。
[0041]本实用新型上浇道3的浇道口 13两斜边的倾角为42?47度，浇道口 13宽为18?22mm 。
[0042]本实用新型水冷外壳5由纯铜浇铸成，其外缘有密齿封，其内缘设有密封橡胶圈，结晶器主体4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，设有纵向散热板9和横向散热板10。
[0043]本实用新型主引淀头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。
[0044]本实用新型结晶器主体4的每个分区上的边角均进行倒角处理，倒角角度均为45度。
[0045]本实用新型隔板14的厚度为40mm。
[0046]本实用新型隔板14上部抛挖的角度为135度。
[0047]实施例1
[0048]将特制好的结晶器及引锭头安装至工位，并确认引锭头机构与结晶器内壁平行、确认引锭头机构的开闭功能良好，将引锭头机构降至拉锭室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，并将引锭头机构升至与结晶器内距上浇道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。
[0049]实施例2
[0050]将特制好的结晶器及引锭头机构安装至工位，并确认引锭头机构与结晶器内壁平行、确认引锭头机构的开闭功能良好，将引锭头机构降至拉锭室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，并将引锭头机构升至与结晶器内距上浇道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。
[0051]实施例3
[0052]将特制好的结晶器及引锭头机构安装至工位，并确认引锭头机构与结晶器内壁平行、确认引锭头机构的开闭功能良好，将引锭头机构降至拉锭室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，并将引锭头机构升至与结晶器内距上浇道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。
[0053]以上所述，仅是本实用新型较佳的实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型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，均仍属于本实用新型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烧铸小钛方还的结晶器机构，其特征在于，该机构包括结晶器(I)和引锭头机构(2);结晶器由上浇道(3)、结晶器主体(4)、水冷外壳(5)、水冷下壳(6)自上而下依序连接组成；其中，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；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。
2.根据权利要求1所述的一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的结晶器机构，其特征在于，由紫铜液铸成的结晶器主体(4)的内部尺寸规格为60(Tl300mmX105?240mmX600mm，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?240_;在每小区隔离板侧壁的相同位置设置有隔孔(15);每个隔孔直径为If 22mm，每个隔孔在结晶器的厚度方向贯穿，贯穿的深度为105?240mm，同一连体隔板的隔孔与隔孔间间隔为1mm;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(16)。
3.根据权利要求1所述的一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的结晶器机构，其特征在于，上浇道(3)的浇道口(13)两斜边的倾角为42、7度，浇道口(13)宽为18?22mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的结晶器机构，其特征在于，水冷外壳(5)由纯铜浇铸成，其外缘有密齿封，其内缘设有密封橡胶圈，结晶器主体(4)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，设有纵向散热板(9)和横向散热板(10)。
5.根据权利要求1所述的一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的结晶器机构，其特征在于，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。
6.根据权利要求2所述的一种用于电子束冷床炉垂直烧铸小钛方还的结晶器机构,其特征在于，结晶器主体(4)的每个分区上的边角均进行倒角处理，倒角角度均为45度。
7.根据根据权利要求2所述的一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的结晶器机构，其特征在于，隔板(14)的厚度为40mm。
8.根据权利要求2或7所述的一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的结晶器机构，其特征在于，隔板(14)上部抛挖的角度为135度。
【文档编号】C22B9/22GK203923336SQ201420284816
【公开日】2014年11月5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