专利名称：钛镍合金连铸用复合结晶器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钛镍合金连铸用复合结晶器装置，属冶金金属连铸设备技术领域。
技术背景钛镍合金因为其优良的性能，如优良的形状记忆和超弹性，比较好的机械性能以及 很好的抗腐蚀性和生物相容性，越来越广泛的应用于各个领域。由于钛镍合金的化学性 能活泼在高温下与大多数的耐火材料反应难于熔炼和成型，目前国内外生产钛镍合金大 多采用模铸一剥皮一轧制。模铸后的铸锭必须要去除其冒口和表层有缺陷部分，因此金 属的损耗大，且加工繁琐，大大增加的钛镍合金的成本，通过连续铸造来代替模铸是当 前钛镍合金研究的一个重点。连续铸造是运用凝固控制技术使铸型中的液金属冷凝成特定形状，靠近铸型表面的 金属先凝固，中间仍是液态，依靠牵引装置的作用铸件一边凝固一边脱离铸型。连续铸 造技术主要由两部分构成，熔炼和成形。钛镍合金的熔炼在现阶段多采用电磁感应，使 用水冷铜坩埚或特殊的耐火材料坩埚。连续铸造的成形过程主要在结晶器中完成。结晶器是连铸系统的核心部件，其作用是形成有确定形状，有一定强度的连铸坯壳。 作为钛镍合金的连铸结晶器，由于钛镍合金的自身特性，必须满足以下几个要求(1) 在高温下不和钛镍合金发生反应。(2)在连铸时保持真空或保护气体气氛(3)保证一 定的冷却速度，并凝固区保持在一个稳定的位置。现在使用在其他合金连铸中的结晶器 多为金属铜水冷结晶器，在工作时金属液体直接和结晶器铜壁接触，冷却速度极快，生 产效率高，但由于导热过快，表面极易产生裂纹等缺陷，影响连铸坯的质量。 发明内容本实用新型的目的是提出一种钛镍合金连铸用复合结晶器装置，使之在感应加热 的情况下满足钛镍合金连铸的需要，能提供一个平稳的温度梯度场，确定固液界面的位 置。本实用新型一种钛镍合金连铸用复合结晶器装置，包括有冷却水套，水冷铜壁， 石墨结晶器外套，密封圈，密封圈压盖，冷却水进出口，结晶器耐火内衬，隔水挡板， 加热感应线圈，铸坯，合金熔体和熔解合金的坩埚；其特征在于结晶器由石墨结晶器 外套和结晶器耐火内衬组成；结晶器外侧设置有围绕于其四周的冷却水套，冷却水套的内周壁设有水冷铜壁；水冷铜壁与石墨结晶器外套紧密连接成一体；结晶器耐火内衬位于石墨结晶器外套的上部位置，并靠近加热感应线圈下方的感应加热区，形成一个稳定 的热端；石墨结晶其外套的下部与冷却水套的内侧水冷铜壁紧密连接接触，在石墨结晶 器外套的下部形成一个冷端；使整个石墨结晶器空间中形成一个稳定的温度梯度场；合 金熔体盛放于熔解合金的坩埚内，坩埚四周设置有加热感应线圈；结晶器下部的铜壁部 分的下端开有槽口并放置有威尔逊密封圈，并加以压紧密封圈的密封圈压盖；这样使引 锭杆拉引铸坯时构成一个动密封系统；在冷却水套的底部设有冷却水进出口；在冷却水 套的环形空间，纵向对称设置半高的隔水挡板，冷却水套的左右两半空间的上部相互连 通。使冷却水通过冷却水进出口进行循环冷却。所述的石墨结晶器外套内的结晶器耐火内衬是由不合钛镍合金反应的特殊耐火材 料，即以CeS， YA，CaO或BN为主要成分的特种陶瓷制成。本实用新型的特点和优点如下本实用新型钛镍合金连铸用复合结晶器装置满足钛镍合金连铸的需要，能提供一个 稳定的温度梯度场；并可通过调节石墨结晶器外套及结晶器耐火内衬的位置和长度来保 证钛镍合金固液界面在耐火材料内衬中的适当位置。另外，本实用新型复合结晶器装置， 其耐火材料内衬不会和钛镍合金反应，可保证合金的质量。本复合装置还能提供一个平 缓冷却速度的温度梯度，有利于钛镍合金的凝固成型。
图1为本实用新型复合结晶器装置的结构示意图。图2为图1沿A—A线的剖面俯视图。
具体实施方式
现将本实用新型的具体实施例叙述于后。 实施例l参见图1和图2，钛镍合金连铸用复合结晶器装置，包括有冷却水套(1)，水冷铜壁(2)，石墨结晶器外套(3)，密封圈(4)，密封圈压盖(5)，冷却水进出口 (6)， 结晶器耐火内衬(7)，隔水挡板(8)，加热感应线圈(9)，铸坯(10)，合金熔体(11) 和熔解合金的坩埚(12);其特征在于结晶器由石墨结晶器外套(3)和结晶器耐火内 衬(7)组成；结晶器外侧设置有围绕于其四周的冷却水套(1)，冷却水套(1)的内周壁设有水冷铜壁(2);水冷铜壁(2)与石墨结晶器外套(3)紧密连接成一体；结晶器耐火内衬(7)位于石墨结晶器外套(3)的上部位置，并靠近加热感应线圈(9)下方 的感应加热区，形成一个稳定的热端；石墨结晶其外套(3)的下部与冷却水套(1)的内侧水冷铜壁(2)紧密连接接触，在石墨结晶器外套(3)的下部形成一个冷端；使整 个石墨结晶器空间中形成一个稳定的温度梯度场；合金熔体(11)盛放于熔解合金的坩 埚(12)内，坩埚(12)四周设置有加热感应线圈(9);结晶器下部的铜壁(2)部分的下端开有槽口并放置有威尔逊密封圈(4)，并加以压紧密封圈的密封圈压盖(5);这样使引锭杆拉引铸坯时构成一个动密封系统；在冷却水套(1)的底部设有冷却水进出 口 (6);在冷却水套(1)的环形空间，纵向对称设置半高的隔水挡板(8)，冷却水套(1)的左右两半空间的上部相互连通。使冷却水通过冷却水进出口 (6)进行循环冷却。 石墨结晶器外套(3)内的结晶器耐火材料采用Y203为主要成分的特种陶瓷制作。本实施例中，采用个部分的具体尺寸大小如下结晶器冷却水套外径为100mm，高为llOmm，结晶器内上部水冷铜壁的内径为20mm; 石墨结晶器套长度为llOmm，其中下端70mm和水冷铜壁紧密相连；结晶器耐火内衬长度 为80mm，其下端60mm和石墨结晶器套紧密相连，上端和坩埚相连。工艺参数如下在氩气保护气氛下，中频感应加热器保温输出功率为8kw，钛镍合 金熔体温度为140(TC，引锭杆位置在加热区以下4 Ornra处，引锭杆的牵引速度为8腿 /min ，冷却水温度为室温，拉出的钛镍连铸棒坯的直径为1 0國。
权利要求1，一种钛镍合金连铸用复合结晶器装置，包括有冷却水套(1)，水冷铜壁(2)，石墨结晶器外套(3)，密封圈(4)，密封圈压盖(5)，冷却水进出口(6)，结晶器耐火内衬(7)，隔水挡板(8)，加热感应线圈(9)，铸坯(10)，合金熔体(11)和熔解合金的坩埚(12)；其特征在于结晶器由石墨结晶器外套(3)和结晶器耐火内衬(7)组成；结晶器外侧设置有围绕于其四周的冷却水套(1)，冷却水套(1)的内周壁设有水冷铜壁(2)；水冷铜壁(2)与石墨结晶器外套(3)紧密连接成一体；结晶器耐火内衬(7)位于石墨结晶器外套(3)的上部位置，并靠近加热感应线圈(9)下方的感应加热区，形成一个稳定的热端；石墨结晶其外套(3)的下部与冷却水套(1)的内侧水冷铜壁(2)紧密连接接触，在石墨结晶器外套(3)的下部形成一个冷端；使整个石墨结晶器空间中形成一个稳定的温度梯度场；合金熔体(11)盛放于熔解合金的坩埚(12)内，坩埚(12)四周设置有加热感应线圈(9)；结晶器下部的铜壁(2)部分的下端开有槽口并放置有威尔逊密封圈(4)，并加以压紧密封圈的密封圈压盖(5)；这样使引锭杆拉引铸坯时构成一个动密封系统；在冷却水套(1)的底部设有冷却水进出口(6)；在冷却水套(1)的环形空间，纵向对称设置半高的隔水挡板(8)，冷却水套(1)的左右两半空间的上部相互连通，使冷却水通过冷却水进出口(6)进行循环冷却。
专利摘要本实用新型涉及一种钛镍合金连铸用复合结晶器装置，属冶金金属连铸设备技术领域。本实用新型复合结晶器装置包括有冷却水套，水冷铜壁，石墨结晶器外套，密封圈，密封圈压盖，冷却水进出口，结晶器耐火内衬，隔水挡板，加热感应线圈，铸坯，合金熔体和熔解合金的坩埚。本实用新型的特点是由水冷铜壁冷却和感应加热相结合，在石墨结晶器内形成一个稳定的温度梯度场，并在结晶器耐火内衬中确定一个最合适的钛镍合金固液界面的位置，以有利于钛镍合金的凝固成型。本实用新型中采用的结晶器耐火内衬不会与钛镍合金发生反应，因而不受污染保证了铸坯的质量。
文档编号B22D11/10GK201150980SQ20082005454
公开日2008年11月19日 申请日期2008年1月8日 优先权日2008年1月8日
发明者刘宏葆, 国子明, 迪 康, 蔷 张, 明 朱, 李重河, 毛协民 申请人:上海大学