一种钛合金熔炼装置的制作方法

本实用新型涉及降低能耗的熔炼装置，特别是涉及一种钛合金熔炼装置。

背景技术：

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。

钛和钛合金以其比重小，塑性好，比强度和热强性高，低温性能好，抗腐蚀性优良，以及同人体组织有良好的亲合性等优越的性能，成为最重要的工程材料之一。近几十年以来，随着技术的发展，钛和钛合金的作用越来越加重要，在航天、航空、航海等部门它们是产业发展的基础材料、关键材料，在化工、石化、医疗、机械等行业它们也有重要作用。全世界海绵钛的产量在1947年时仅2吨，到2007年时激增到16.64万吨。现在，钛和钛合金已大量用于制作导弹、火箭、飞船等航天器的壳体，飞机的壳体、机翼和发动机叶片，轮船、军舰、潜艇的壳体，海水淡化装置、化工反应器、管道、容器，人造牙齿、骨骼、关节、夹板，以及仪表、精密机械、高尔夫球头、眼镜框、钟表、首饰和装饰品。此外，钛还用于制作超导材料、贮氢材料、吸气材料、压电材料和形状记忆合金等重要的功能材料。

但是，钛在高温下能与氧、氮、碳等许多元素发生激烈的反应，这为钛和钛合金的熔炼带来严重困难——几乎没有一种常规的坩埚可以被使用。因此，熔炼钛和钛合金的各种手段——熔炼海绵钛的真空自耗电弧炉、铸造钛铸件的真空凝壳炉，熔炼钛合金的等离子冷床炉，等等，它们都要使用水冷铜坩埚。目前，这些技术虽然已经相当成熟，但是它们仍然有一些缺点，例如工艺复杂，设备昂贵，生产成本高，等等。以非自耗电弧炉为例，它需要先将海绵钛和合金料混合并压制成棒，并把它们焊接成长棒，再把长棒安装到设备上作为电极，然后通过电极与铜坩埚中的溶池表面放电形成电弧，使电极的尖端形成液滴进入溶池，溶池下部的钛液在坩埚的冷却作用下凝固，直至电极全部熔入溶池形成钛锭。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钛合金熔炼装置，提高熔炼效率及产品性能，降低能耗。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种钛合金熔炼装置，包括熔炼炉、钛液输送管道、合金熔炼炉、合金液输送管道及成品锻压机；熔炼炉包括坩埚及设置于坩埚外侧的水冷循环系统，坩埚的顶部设置一投料口，坩埚的底部设置一出料口，出料口与钛液输送管道的输入端连接，钛液输送管道的输出端与合金熔炼炉的顶部投料口连接，输出端与合金熔炼炉的底部出料口与合金液输送管道的输入端连接，合金液输送管道的输出端连接成品锻压机的输入端。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述水冷循环系统包括设置于坩埚外侧的水冷管，水冷管均匀焊接于坩埚的外侧，水冷管的进口设置于坩埚的底部一侧，水冷管的出口设置于坩埚的顶部一侧。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述坩埚的顶部设置一热电偶。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述合金熔炼炉的底部固定设置一搅拌机构，搅拌机构包括搅拌棒及固定于搅拌棒上的螺旋搅拌桨。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述合金熔炼炉的炉壁设置为带有容置腔的炉壁，所述容置腔内设置保温层。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述保温层由保温隔热材料制成。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述钛液输送管道上设置电泵一。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述合金液输送管道上设置电泵二。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：设置熔炼炉、合金熔炼炉及成品锻压机，能够较好的对钛合金进行熔炼，且熔炼炉上设置坩埚，坩埚外侧设置水冷循环系统，能够降低坩埚外壁的温度，降低安全隐患，在坩埚顶部设置热电偶，能够及时掌握坩埚温度情况，从而调整坩埚的加热温度，降低能耗，提高产品的安全性能；合金熔炼炉内设置搅拌机构，能够充分混合，加速熔炼，提高产品质量。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的熔炼炉结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本实用新型的技术特征及优点进行更深入的诠释。

本实用新型的整体结构示意图如图1、2所示，一种钛合金熔炼装置，包括熔炼炉1、钛液输送管道2、电泵一3(设置于钛液输送管道2上)、合金熔炼炉4、合金液输送管道5、电泵二6(设置于合金液输送管道5上)及成品锻压机7；熔炼炉1包括坩埚11及设置于坩埚11外侧的水冷循环系统12，坩埚11的顶部设置一投料口13，坩埚11的底部设置一出料口14，出料口14与钛液输送管道2的输入端连接，钛液输送管道2的输出端与合金熔炼炉4的顶部投料口连接，输出端与合金熔炼炉4的底部出料口与合金液输送管道5的输入端连接，合金液输送管道5的输出端连接成品锻压机7的输入端。如图1所示，熔炼炉1首先对钛进行熔炼，熔炼成钛溶液，熔炼完成后在电泵一3的作用下经由出料口14进入钛液输送管道2，通过钛液输送管道2进入合金熔炼炉4进行熔炼，在此过程中投入合金材料，搅拌冶炼，合金液熔炼完成后，在电泵二6的作用下进入合金液输送管道5，合金液输送管道5的输出端进入成品锻压机7进行铸造，完成钛合金的制作。在熔炼炉1的温度过高时，开启水冷循环系统，或一直开着水冷循环系统，由坩埚11底部进水，坩埚11顶部出水，不断循环进入冷水，降低坩埚11的温度，防止爆炸，提高安全性能。

如图2所示，本实用新型所述水冷循环系统12包括设置于坩埚11外侧的水冷管，水冷管均匀焊接于坩埚11的外侧，水冷管的进口设置于坩埚11的底部一侧，水冷管的出口设置于坩埚11的顶部一侧。水冷循环系统12与坩埚11的钛液流向刚好相反，逆向水冷，增强水冷效果。所述坩埚11的顶部设置一热电偶，热电偶可以实时检测坩埚11的温度，当坩埚11的温度过高时，加强水冷循环系统12的流动速度及流量，及时降温，当温度较低时，可以关闭水冷循环系统12，当有需要时，再打开水冷循环系统12，具有一定的灵活性，降低能耗。

为了加速合金熔炼炉4的熔炼效率，本实用新型所述合金熔炼炉4的底部固定设置一搅拌机构42，搅拌机构42包括搅拌棒及固定于搅拌棒上的螺旋搅拌桨。通过搅拌能够加速熔炼及溶解，提高熔炼速度。同时为了保证熔炼效果，本实用新型所述合金熔炼炉4的炉壁设置为带有容置腔的炉壁，所述容置腔内设置保温层41，所述保温层41由保温隔热材料制成，例如可以为硅酸盐保温材料、陶瓷保温材料、胶粉聚苯颗粒、钢丝网采水泥泡沫板、、硬泡聚氨酯保温板、发泡水泥板、A级无机防火保温砂浆，当然，本实用新型并不限于此，其他能够达到同样保温效果的均可。

本实用新型的工作原理如下：需要熔炼的钛材料投入坩埚的投料口13，熔炼炉1的坩埚11内首先对钛进行熔炼，熔炼成钛溶液，熔炼完成后在电泵一3的作用下经由出料口14进入钛液输送管道2，通过钛液输送管道2进入合金熔炼炉4进行熔炼，在此过程中投入合金材料，搅拌机构42包括搅拌棒及固定于搅拌棒上的螺旋搅拌桨，通过搅拌能够加速熔炼及溶解，提高熔炼速度。合金液熔炼完成后，在电泵二6的作用下进入合金液输送管道5，合金液输送管道5的输出端进入成品锻压机7进行铸造，完成钛合金的制作。热电偶可以实时检测坩埚11的温度，在熔炼炉1的温度过高时，开启水冷循环系统，或一直开着水冷循环系统，由坩埚11底部进水，坩埚11顶部出水，不断循环进入冷水，降低坩埚11的温度，防止爆炸，提高安全性能。

通过以上实施例中的技术方案对本实用新型进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例为本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。