[發(fā)明專利]用于感應(yīng)熔煉設(shè)備的冷壁感應(yīng)嘴

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680018306.3
• 申請日: 2006-05-24
• 公開（公告）號: CN101184970A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅伯特·E·豪恩;C·弗雷德里克·約爾頓
• 申請（專利權(quán)）人: 科盧斯博材料有限公司
• 主分類號: F27B14/06
• 分類號: F27B14/06;F27B14/08;F27D3/14;F27D3/15;H05B6/24;H05B6/02
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 黨曉林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造氣霧化鈦粉的感應(yīng)熔煉設(shè)備，該感應(yīng)熔煉設(shè)備不具有傳統(tǒng)熔煉操作的污染特性。

背景技術(shù)

在氣霧化鈦粉的傳統(tǒng)制造中采用了熔嘴。熔嘴構(gòu)造有由高純度石墨制成的缸體，缸體的一端內(nèi)嵌有鉭孔。在熔煉操作期間，利用電磁感應(yīng)將石墨缸體加熱到鈦的熔融溫度。由于鉭孔的熔點(diǎn)高于鈦，因此其不會熔化。但是，熔融的鈦流過鉭孔時會侵蝕鉭孔的內(nèi)表面。隨著鉭孔被侵蝕，形成的熔融鈦流直徑變大。因此，熔融金屬不能保持恒定流速，從而雜質(zhì)從熔嘴引入熔融金屬流中。

在大于100lb.heats的鈦粉和鈦合金粉的大規(guī)模制造中，需要壽命長的嘴設(shè)計。盡管伴隨著表征長壽命嘴的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，需要去除元素碳、元素鉭和氧化鋁耐火材料之類的污染源以確保產(chǎn)品的高純度。當(dāng)前的傳統(tǒng)做法是利用水冷銅坩堝和爐床；但是這些做法所采用的用于隔離嘴的耐火材料是生成的霧化鈦合金粉的污染源。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于利用感應(yīng)熔煉制造高純度鈦和鈦合金粉的設(shè)備，以在具有相對于霧化粉末無污染的結(jié)構(gòu)的水冷銅坩堝中制造鈦和鈦合金粉的熔融體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明包括用于制造氣霧化鈦粉的感應(yīng)熔煉設(shè)備，該設(shè)備具有安裝在螺線管感應(yīng)加熱線圈內(nèi)的傳導(dǎo)坩堝，在該坩堝的底部安裝有分段式水冷板。

所述分段式水冷板安裝在位于所述坩堝的所述底部中的環(huán)狀水冷板內(nèi)。所述分段式水冷板在它的中央部分具有孔。

所述分段式水冷板由壓實(shí)銅粉和鐵粉混合物構(gòu)成。所述壓實(shí)銅粉和鐵粉混合物位于所述分段式水冷板的外徑部分上。所述壓實(shí)銅粉和鐵粉混合物可以位于所述分段式水冷板的外徑部分和底面部分上。

在所述分段式水冷板的下方可以定位有感應(yīng)加熱線圈。

所述分段式水冷板和所述感應(yīng)線圈共同作用從而在所述孔中產(chǎn)生均勻磁場。

所述分段式水冷板和所述感應(yīng)線圈共同作用從而在所述分段式水冷板的上方產(chǎn)生磁場。

已研制出銅鐵金屬基復(fù)合材料，其在室溫下形成鐵磁材料。利用粉末冶金技術(shù)，在高傳導(dǎo)性銅粉中混合少量鐵粉。然后混合產(chǎn)生的混合物以使鐵顆粒在銅粉中均勻分布。然后通過合適的裝置在升高的溫度下將混合粉末壓制在一起，從而產(chǎn)生100％致密的固體，或者可將其壓制在高傳導(dǎo)性銅制成的實(shí)心桿或板上，或者壓制在高傳導(dǎo)性銅制成的中空缸體的內(nèi)部而形成梯度型材料。該復(fù)合材料的目的在于形成高磁通區(qū)域同時保留銅的高導(dǎo)電導(dǎo)熱性。一旦將該材料嵌入螺線管或扁平型線圈中，就可利用均勻的磁特性實(shí)現(xiàn)材料加工工業(yè)中所用的感應(yīng)凝殼熔煉或磁通濃縮器之類的工業(yè)用途。

已研制出水冷銅分段板來限制來自大型感應(yīng)凝殼熔煉坩堝底部的熔融金屬流。該板在置于由扁平型感應(yīng)線圈產(chǎn)生的高頻磁場內(nèi)時用作輔助感應(yīng)器。通過適當(dāng)設(shè)計，可將各板段內(nèi)產(chǎn)生的渦電流集中到小區(qū)域(例如，孔)內(nèi)，從而產(chǎn)生非常高的磁場區(qū)。該磁場又會在孔內(nèi)的金屬中感生渦電流從而將金屬熔化。通過熔融金屬中的感生渦電流與分段板的孔區(qū)域中產(chǎn)生的密集磁場的相互作用，所生成的力指向內(nèi)，從而能夠限制熔融金屬。通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計電磁板，可在該電磁板中的孔上方的區(qū)域中，對位于包含水冷底部的熔煉坩堝(例如，冷壁感應(yīng)坩堝)內(nèi)的金屬體的底部進(jìn)行加熱而使其熔化。因此，在熔煉坩堝內(nèi)第一次形成熔融池(借助于該熔融池而在熔融池和電磁板之間自然形成固體凝殼)之后，可使電磁板通電而將其用于以均勻方式熔化凝殼的底部。所述熔融池直接形成在板孔的上方，使得形成的電動力致使裝料從下方和上方貫通中心熔化。一旦兩個熔融區(qū)域相遇，就可調(diào)節(jié)所述板產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度從而使熔體漂浮或者可使熔融金屬漂浮到孔區(qū)域中，熔融金屬在孔區(qū)域會受到孔區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的密集磁場的限制。可通過使板中的磁場強(qiáng)度周期性變化而實(shí)現(xiàn)對熔融金屬流動的進(jìn)一步控制。

通過在水冷銅之類的導(dǎo)電材料制成的冷卻環(huán)內(nèi)嵌入分段式水冷底板，熔煉坩堝的線圈和底板的扁平型線圈之間的電磁干擾被最小化或消除。該環(huán)用作分流器，從而使兩個磁場彼此隔離。此外，可對流經(jīng)該環(huán)的水進(jìn)行控制以影響環(huán)頂部處的表面溫度。這另外有益于對放在感應(yīng)熔煉坩堝內(nèi)的裝料的凝殼厚度進(jìn)行控制。

附圖結(jié)合于此并構(gòu)成了本說明書的一部分，附圖示出了本發(fā)明的一個實(shí)施方式并與本說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)熔煉設(shè)備的一個實(shí)施方式的垂直剖視圖；以及

圖1A是該設(shè)備的底部結(jié)構(gòu)的視圖。

具體實(shí)施方式

以下詳細(xì)參照本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施方式，在附圖中示出了其實(shí)施例。在所有附圖中盡可能使用相同的附圖標(biāo)記指代相同或相似部件。

對于附圖來說，示出了螺線管感應(yīng)熔煉線圈1，其內(nèi)具有分段式水冷銅坩堝2。該坩堝裝配有銅頂部13、罩14以及用于對其進(jìn)行水冷的進(jìn)水口12和出水口11。在坩堝2的開口底部定位有環(huán)狀的水冷銅底板7。在底板7的開口內(nèi)定位有分段式水冷銅板3。孔4和孔5定位在分段板3的中央。感應(yīng)線圈8位于分段板3下方。霧化氣環(huán)10位于感應(yīng)線圈8下方。該氣環(huán)10用于使從熔煉坩堝2流入分段板3的孔4然后通過分段板3的孔5的熔融金屬流霧化，熔流在孔5處受到磁場作用的限制。根據(jù)公知的傳統(tǒng)做法，在通過霧化腔之后將生成的粉末收集在合適的容器(未示出)中。