一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結晶器機構的制作方法
【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晶器機構，屬于金屬材料冶金領域。該機構包括結晶器和引錠頭機構；結晶器由上澆道、結晶器主體、水冷外殼、水冷下殼自上而下依序連接組成，結晶器主體放置在水冷外殼的內部；引錠頭機構由主引錠頭、側引錠頭、冷卻水管和基座構成，引錠頭機構與結晶器內壁平行。本結晶器機構具有結構簡單，采用普通鑄造方法即可制造，鑄坯四周冷卻均勻，小鑄方坯質量高，可縮短生產流程，大大提高生產效率。
【專利說明】一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結晶器機構
【技術領域】
[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【技術領域】。
【背景技術】
[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點而被廣泛應用于航空航天及石油化工行業。世界各國經濟發展表明，先進的鈦工業是綜合國力的重要標志。為此，大力發展鈦工業對國防和國民經濟建設具有極其重大的戰略意義。
[0003]由于采用傳統方法冶煉鈦合金(VAR熔煉、真空粉末冶金)在合金鑄錠中經常出現晶粒過大，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，須生產優質高結的鈦合金材料。
[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。電子束冷床爐熔煉技術不但能較好消除采有傳統方法冶煉出現的晶粒粗大、高度和低密度夾雜等不足，還能大幅度降低鈦合金產品的生產成本，還能回收殘料，能100%利用殘料作原料，能生產扁錠、空錠，減少板材與管材生產時的后續加工工藝流程，還較好解決了高密度夾雜(HDI)和低密度夾雜(LDI)等問題，因而在生產高潔鈦合金得以廣泛的應用。
[0005]鑒于國內外電子束冷床爐結晶器的原因，現國內外市場主要鈦鑄錠截面尺寸為以下五種規格:0736mm、方 210mm X 1250mm、方 210mm X 1380mm、方 270mm X 1085mm、方370_X1340mm。由此可看出，電子束冷床爐生產出來的鑄錠經過銑面，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，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。基于這個出發點制造特定的棒材、線材澆鑄結晶器，實現用電子束冷床爐澆鑄小鈦方坯。能夠減少在生產高潔鈦合金的棒材、線材的生產流程，節約生產成本，大大提高生產率，能為企業帶來良好的經濟效益。
【發明內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述出現的不足，提供一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結晶器機構，該機構實際生產中操作方便、生產出來的小方坯質量好，能大大縮短棒材、線材的生產流程,極大節約生產成本。
[0007]為了達到上述目的，本實用新型通過如下技術方案來實現。
[0008]—種用于電子束冷床爐垂直燒鑄小鈦方還的結晶器機構，該機構包括結晶器和引錠頭機構；結晶器由上澆道、結晶器主體、水冷外殼、水冷下殼自上而下依序連接組成；其中，結晶器主體放置在水冷外殼的內部并緊密貼合，上澆道設在結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晶器主體的高度，水冷下殼位于結晶器主體和水冷外殼的下部；引錠頭機構由主引淀頭，設置在主引淀頭一側的側引淀頭、設置在主引淀頭上的冷卻水管和設置在主引淀頭底部的基座構成。
[0009]本實用新型由紫銅液鑄成的結晶器主體的內部尺寸規格為600^1300mmX 105~240mmX600mm,并在長度均分為五區，每區均由相同的連體隔板隔開，形成五個單獨小區，分別為I區、2區、3區、4區、5區，每小區橫截面均為正方形，正方形的邊長尺寸為105~240mm;在每小區隔離板側壁的相同位置設置有隔孔；每個隔孔直徑為If 22mm，每個隔孔在結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 ;對分區連體隔板上部進行拋挖，使上部呈現為弧形，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，其內緣設有密封橡膠圈，結晶器主體放置在其內部并緊密貼合；用條鋼焊積成網狀，并焊接在水冷外殼外面，設有縱向散熱板和橫向散熱板。
[0012]本實用新型主引淀頭和側引淀頭采用不平行組合，主引淀頭起支撐作用，側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引淀頭與主引淀頭的開閉。
[0013]本實用新型結晶器主體的每個分區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點:
[0017]1、小方還表面質量好；
[0018]2、操作簡單，通用性強；
[0019]3、生產流程大大縮短；
[0020]4、生產成本比鍛造的低；
[0021]5、生產周期短，生產率高；
[0022]6、成材率高，能獲得明顯的經濟效益。
[0023]綜上所述，本實用新型工藝簡單、操作方便、使用效果好，能使生產流程大為縮短，提高成材率，大大降低生產成本,使產品獲得良好的市場競爭能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1本實用新型結晶器主體內部結構圖；
[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本實用新型結晶器整體裝配圖；
[0029]圖6本實用新型結晶器裝置順序圖；
[0030]圖7本實用新型側引錠頭示意圖；
[0031]圖8Ca)是側引錠頭的主視圖；
[0032]圖8( b )是側弓丨錠頭的側視圖；
[0033]圖8( c )是側弓丨錠頭的俯視圖；
[0034]圖8Cd)是側引錠頭的等軸視圖；
[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結構圖。
[0037]圖中:1、結晶器；2、引錠頭機構；3、上澆道；4、結晶器主體；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晶器機構，該機構包括結晶器I和引錠頭機構2 ;結晶器由上澆道3、結晶器主體4、水冷外殼5、水冷下殼6自上而下依序連接組成；其中，結晶器主體4放置在水冷外殼5的內部并緊密貼合，上澆道3設在結晶器主體4和水冷外殼5的上部，上澆道3的澆道口 13的高度略高于結晶器主體4的高度，水冷下殼6位于結晶器主體4和水冷外殼5的下部；引錠頭機構2由主引淀頭11，設置在主引淀頭11一側的側引淀頭12、設置在主引淀頭11上的冷卻水管7和設置在主引淀頭11底部的基座8構成。
[0040]本實用新型由紫銅液鑄成的結晶器主體4的內部尺寸規格為60(Tl300mm X 105?240mm X 600mm,并在長度均分為五區，每區均由相同的連體隔板14隔開，形成五個單獨小區，分別為I區、2區、3區、4區、5區，每小區橫截面均為正方形，正方形的邊長尺寸為105?240mm ;在每小區隔離板側壁的相同位置設置有隔孔15 ;每個隔孔直徑為If 22mm，每個隔孔在結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 ;對分區連體隔板上部進行拋挖，使上部呈現為弧形，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，其內緣設有密封橡膠圈，結晶器主體4放置在其內部并緊密貼合；用條鋼焊積成網狀，并焊接在水冷外殼外面，設有縱向散熱板9和橫向散熱板10。
[0043]本實用新型主引淀頭11和側引淀頭12采用不平行組合，主引淀頭11起支撐作用，側引淀頭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引淀頭12與主引淀頭11的開閉。
[0044]本實用新型結晶器主體4的每個分區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]將特制好的結晶器及引錠頭安裝至工位，并確認引錠頭機構與結晶器內壁平行、確認引錠頭機構的開閉功能良好，將引錠頭機構降至拉錠室3000mm處，關閉拉錠室外殼，采用真空系統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，并將引錠頭機構升至與結晶器內距上澆道200mm處，開啟電子槍，將原料熔化成金屬流體，當金屬流體流進結晶器I區時，開啟負責掃描結晶器的電子槍，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，當流體金屬填充滿I區并流入2區時，開啟負責掃描結晶器2區電子槍掃描圖形，如此循環，直到結晶器5個區域均填滿金屬流體，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]將特制好的結晶器及引錠頭機構安裝至工位，并確認引錠頭機構與結晶器內壁平行、確認引錠頭機構的開閉功能良好，將引錠頭機構降至拉錠室3000mm處，關閉拉錠室外殼，采用真空系統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，并將引錠頭機構升至與結晶器內距上澆道200mm處，開啟電子槍，將原料熔化成金屬流體，當金屬流體流進結晶器I區時，開啟負責掃描結晶器的電子槍，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，當流體金屬填充滿I區并流入2區時，開啟負責掃描結晶器2區電子槍掃描圖形，如此循環，直到結晶器5個區域均填滿金屬流體，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]將特制好的結晶器及引錠頭機構安裝至工位，并確認引錠頭機構與結晶器內壁平行、確認引錠頭機構的開閉功能良好，將引錠頭機構降至拉錠室3000mm處，關閉拉錠室外殼，采用真空系統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，并將引錠頭機構升至與結晶器內距上澆道200mm處，開啟電子槍，將原料熔化成金屬流體，當金屬流體流進結晶器I區時，開啟負責掃描結晶器的電子槍，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，當流體金屬填充滿I區并流入2區時，開啟負責掃描結晶器2區電子槍掃描圖形，如此循環，直到結晶器5個區域均填滿金屬流體，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，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例進行簡單的修改、變更以及等效結構的變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種用于電子束冷床爐垂直燒鑄小鈦方還的結晶器機構，其特征在于，該機構包括結晶器(I)和引錠頭機構(2);結晶器由上澆道(3)、結晶器主體(4)、水冷外殼(5)、水冷下殼(6)自上而下依序連接組成；其中，結晶器主體(4)放置在水冷外殼(5)的內部并緊密貼合，上澆道(3)設在結晶器主體(4)和水冷外殼(5)的上部，上澆道(3)的澆道口(13)的高度略高于結晶器主體(4)的高度，水冷下殼(6)位于結晶器主體(4)和水冷外殼(5)的下部；引錠頭機構(2)由主引淀頭(11)，設置在主引淀頭(11) 一側的側引淀頭(12)、設置在主引淀頭(11)上的冷卻水管(7 )和設置在主引淀頭(11)底部的基座(8 )構成。
2.根據權利要求1所述的一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結晶器機構，其特征在于，由紫銅液鑄成的結晶器主體(4)的內部尺寸規格為60(Tl300mmX105?240mmX600mm，并在長度均分為五區，每區均由相同的連體隔板(14)隔開，形成五個單獨小區，分別為I區、2區、3區、4區、5區，每小區橫截面均為正方形，正方形的邊長尺寸為105?240_;在每小區隔離板側壁的相同位置設置有隔孔(15);每個隔孔直徑為If 22mm，每個隔孔在結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;對分區連體隔板上部進行拋挖，使上部呈現為弧形，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.根據權利要求1所述的一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結晶器機構，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.根據權利要求1所述的一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結晶器機構，其特征在于，水冷外殼(5)由純銅澆鑄成，其外緣有密齒封，其內緣設有密封橡膠圈，結晶器主體(4)放置在其內部并緊密貼合；用條鋼焊積成網狀，并焊接在水冷外殼外面，設有縱向散熱板(9)和橫向散熱板(10)。
5.根據權利要求1所述的一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結晶器機構，其特征在于，主引淀頭(11)和側引淀頭(12)采用不平行組合，主引淀頭(11)起支撐作用，側引淀頭(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引淀頭(12)與主引淀頭(11)的開閉。
6.根據權利要求2所述的一種用于電子束冷床爐垂直燒鑄小鈦方還的結晶器機構,其特征在于，結晶器主體(4)的每個分區上的邊角均進行倒角處理，倒角角度均為45度。
7.根據根據權利要求2所述的一種用于電子束冷床爐垂直澆鑄小鈦方坯的結晶器機構，其特征在于，隔板(14)的厚度為40mm。
8.根據權利要求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晶器機構，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 優先權日:2014年5月30日
【發明者】黃海廣, 丁輝, 劉路, 曹占元, 李志敏 申請人:云南鈦業股份有限公司