[發(fā)明專利]用于在初始啟動(dòng)時(shí)密封鑄錠的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980132690.3
• 申請(qǐng)日: 2009-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN102159345A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·P·雅克;K-O·余
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: RTI國際金屬公司
• 主分類號(hào): B22D11/00
• 分類號(hào): B22D11/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 王會(huì)卿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及金屬的連鑄。更特別地，本發(fā)明涉及保護(hù)反應(yīng)性金屬在熔融時(shí)或在升高的溫度下不與大氣發(fā)生反應(yīng)的方法。具體地說，本發(fā)明涉及使用熔融金屬(諸如液態(tài)玻璃)來形成屏障，以阻止大氣進(jìn)入連鑄爐的熔融腔室，以及涂覆由這些金屬形成的金屬鑄件以保護(hù)金屬鑄件不被大氣侵蝕。

背景技術(shù)

爐床熔融法、電子束冷爐床精煉(EBCHR)和等離子體弧冷爐床精煉(PACHR))最初是為了提高用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的鈦合金的質(zhì)量而開發(fā)的。在該領(lǐng)域中，質(zhì)量的提高主要與有害顆粒(諸如高密度夾雜物(HDI)和硬的α粒子)的去除相關(guān)。最近，對(duì)EBCHR和PACHR的應(yīng)用更多地集中在降低成本方面。影響成本降低的一些途徑在于：增強(qiáng)對(duì)各種形式的輸入材料的靈活使用；形成單步驟的熔融工藝(例如，鈦的傳統(tǒng)熔融需要兩個(gè)或三個(gè)熔融步驟)；以及促進(jìn)產(chǎn)生較高的產(chǎn)品產(chǎn)量。

鈦和其它金屬具有高反應(yīng)性，而且因此必須在真空或惰性氣體中進(jìn)行熔融。在電子束冷爐床精煉(EBCHR)中，在爐的熔融和鑄造腔室中保持高的真空度，以允許電子束槍操作。在等離子體弧冷爐床精煉(PACHR)方法中，等離子體弧炬使用惰性氣體(諸如氦或氬(一般為氦))來產(chǎn)生等離子體，因此，爐中的氣體主要是由等離子體炬所使用的氣體的部分壓力或正壓力構(gòu)成的。在任一種情況下，由與熔融鈦發(fā)生反應(yīng)的氧氣或氮?dú)鈱?duì)爐腔室造成的污染可能在鈦鑄件中引起硬α粒子缺陷。因此，在整個(gè)連鑄過程中，在爐腔室內(nèi)應(yīng)該完全或基本上避免出現(xiàn)氮?dú)夂脱鯕狻?/p>

為了在對(duì)鑄造過程的中斷程度最小且不用氧氣/氮?dú)?或其它氣體污染熔煉腔室的情況下允許從爐中取出鑄件，目前的爐采用了抽出式腔室。在鑄造工藝過程中，伸長的鑄件通過隔離閘閥從鑄模的底部移出并進(jìn)入抽出式腔室中。當(dāng)達(dá)到鑄件的合適長度或最大長度時(shí)，鑄件它通過閘閥從鑄模中完全抽出并進(jìn)入抽出式腔室中。然后，將閘閥關(guān)閉以將抽出式腔室與爐的熔煉腔室隔離開，從爐的下方移出抽出式腔室，以及取出鑄件。

盡管可使用，但是這樣的爐具有若干局限性。首先，鑄件最大長度被限制成抽出式腔室的長度。此外，在將鑄件從爐中移出的過程中，必須要停止鑄造。因此，這樣的爐允許進(jìn)行連續(xù)熔融操作，但不允許連續(xù)鑄造。而且，鑄件的頂部通常包含在鑄件冷卻時(shí)形成的縮孔(管孔)。對(duì)鑄件頂部(通常稱為“熱頂”)進(jìn)行的受控冷卻可減少這些縮孔，但熱頂是一個(gè)耗時(shí)的過程，這會(huì)降低生產(chǎn)率。鑄件的包含縮孔或管孔的頂部部分是無不可用的材料，這因此會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量損失。而且，由于在鑄件底部處的、附接至取件推出器上的燕尾榫，存在另外的產(chǎn)量損失。

本發(fā)明通過密封裝置消除或明顯減少了這些問題，該密封裝置允許對(duì)鈦、超級(jí)合金、難熔金屬、以及其它反應(yīng)性金屬進(jìn)行連續(xù)鑄造，由此使得呈鑄錠、棒、板坯或類似形式的鑄件可從連續(xù)鑄造爐的內(nèi)部移動(dòng)到外部，而不會(huì)將空氣或其它外部大氣帶入到爐腔室中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種方法，所述方法包括下述步驟：將間隔開的環(huán)形的第一密封構(gòu)件和第二密封構(gòu)件設(shè)置成鄰接通道壁內(nèi)周邊并且從所述通道壁內(nèi)周邊向內(nèi)徑向延伸，所述通道壁內(nèi)周邊限定出一通道，所述通道與包含有連鑄鑄模的內(nèi)部腔室連通并且與內(nèi)部腔室外面的大氣連通，所述通道包括位于鑄模和密封構(gòu)件之間的熔融密封儲(chǔ)存器；將鑄錠引錠器錠頭通過密封構(gòu)件和熔融密封儲(chǔ)存器插入內(nèi)部腔室中，以使得錠頭的上端設(shè)置在鑄模中，并且所述密封構(gòu)件中的每一個(gè)與引錠器錠頭的外周邊鄰接，以使得所述密封構(gòu)件中的至少一個(gè)與引錠器錠頭的外周邊形成基本上氣密密封；以及使惰性氣體運(yùn)動(dòng)進(jìn)入限定在所述密封構(gòu)件、引錠器錠頭的外周邊和通道壁內(nèi)周邊之間的第一空間中。

本發(fā)明還提供了一種方法，所述方法包括下述步驟：將環(huán)形的密封構(gòu)件設(shè)置成鄰接通道壁內(nèi)周邊并且從所述通道壁內(nèi)周邊向內(nèi)徑向延伸，所述通道壁內(nèi)周邊限定出一通道，所述通道與包含有連鑄鑄模的內(nèi)部腔室連通并且與內(nèi)部腔室外面的大氣連通，所述通道包括位于鑄模和密封構(gòu)件之間的熔融密封儲(chǔ)存器；將鑄錠引錠器錠頭通過密封構(gòu)件和熔融密封儲(chǔ)存器插入內(nèi)部腔室中，以使得錠頭的上端設(shè)置在鑄模中，并且密封構(gòu)件與引錠器錠頭的外周邊鄰接，并且與引錠器錠頭的外周邊形成基本上氣密密封，以阻止外部大氣經(jīng)由通道進(jìn)入內(nèi)部腔室中；在所述插入步驟之后從內(nèi)部腔室中將空氣抽空；用惰性氣體回填抽空的內(nèi)部腔室；將熔融金屬澆注到位于引錠器錠頭頂部的鑄模中，以便開始在引錠器錠頭頂部形成加熱的金屬鑄件，由此金屬鑄件和引錠器錠頭一起形成鑄錠；以及在鑄錠的外周邊周圍、在儲(chǔ)存器內(nèi)形成熔融密封，這阻止了外部大氣經(jīng)由通道進(jìn)入內(nèi)部腔室中，由此密封構(gòu)件和引錠器錠頭的外周邊之間的密封不再需要用于阻止所述外部大氣經(jīng)由通道進(jìn)入內(nèi)部腔室中。