[實用新型]鈦及鈦合金的熔煉復合坩堝

有效

• 申請號: 201420148438.X
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN203857806U
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 李重河;賀進;周漢;林崇茂;魯雄剛;汪宏斌;張捷宇
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: F27B14/10
• 分類號: F27B14/10
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本實用新型涉及一種金屬熔化專用器皿，特別是涉及一種熔煉金屬的坩堝，應用于金屬熔煉裝置技術領域。

背景技術

鈦合金具有比強度高、密度小、耐腐蝕等一系列優良特性，廣泛應用于現代工業中，例如生物科學、醫學工程、航空航天工業、能源、海洋、軍事工業等領域。但由于鈦的熔點和化學性質非常活潑，熔煉時，液態鈦幾乎能與所有坩堝用的耐火材料如氧化鋯、氧化鎂、氧化硅和氧化鋁均發生反應，因此，導致其熔煉不能采取常規的耐火材料制造的坩堝進行真空感應熔煉。目前工業上鈦及鈦合金熔煉常采用真空自耗電極電弧凝殼爐熔煉和水冷銅坩堝冷卻。真空電弧凝殼爐熔煉時先在銅壁上凝固一薄層“凝殼”，起到保護鈦液不被坩堝材料污染和隔熱作用，以便在坩堝內形成一個熔池。由于水冷銅坩堝冷卻很快和形成凝殼使鈦液溫度場不均勻，加上鈦合金在液態保持時間短，使得澆注后鈦合金鑄件成分不均勻。且水冷銅坩堝帶走大量的熱。真空電弧凝殼爐熔煉與真空感應爐熔煉相比能耗大，熔煉鈦合金耗電為40~60kw/kg。在中國專利201110350464.1中發明人公開了一種鈦及鈦合金熔煉坩堝材料及由該材料制成坩堝的制造方法，采用氧化鋇和氧化鋯及適量的助熔劑為原料，通過冷等靜壓壓制成坩堝毛坯，在一定的燒結工序熔煉坩堝成品，并在實驗室規模應用上取得了良好的效果，具有高溫下與鈦不發生反應，不與合金粘黏；能耗低、熔煉澆注后的合金成分均勻，性能穩定的優點。但上述專利公開的技術，由于采用上述材料經冷等靜壓制坯后燒結成形的制造整體坩堝的技術方案，無法滿足工業化生產的要求，因為工業化的生產所需的坩堝體積大，采用專利201110350464.1的技術難以生產制造。其原因在于：1.?工業化生產使用坩堝體積大，一般以噸位單位，該坩堝整體制造時所需的冷等靜壓、燒結設備要求價格貴，設備要特別制造；2.?整體制造的該坩堝價格太貴，一旦損壞無法修復，必須整體更換，經濟成本不合算；3.?整體制造的該坩堝制造和使用過程中易產生裂紋。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服了現有技術的不足，提供一種鈦及鈦合金的熔煉復合坩堝能進行分層組裝，其工作層和非工作層由不同的材質組成，工作層的材質與鈦不發生反應，不粘堝，能夠滿足工業化、大容積、低成本、易維修、壽命長的要求，結構合理，并且制備工藝成熟、維修方便。所熔合金澆注后成分均勻，合金性能穩定。

為達到上述發明創造目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種鈦及鈦合金的熔煉復合坩堝，至少由坩堝外殼和坩堝內襯組合而成，坩堝內襯具有能裝盛鈦熔體和鈦合金熔體的敞口型結構，坩堝外殼具有能承受鈦熔體及鈦合金熔體產生的壓力的承力結構。

作為一種本實用新型優選的技術方案，鈦及鈦合金的熔煉坩堝由坩堝外殼和坩堝內襯組合而成，坩堝內襯具有與坩堝外殼形狀相匹配的結構，使坩堝外殼的內表面貼合坩堝內襯外表面，并使坩堝外殼直接接觸支撐坩堝內襯。

作為另一種本實用新型優選的技術方案，鈦及鈦合金的熔煉坩堝由坩堝外殼、保溫層和坩堝內襯組合而成，保溫層設置于坩堝外殼和坩堝內襯之間，保溫層由耐火材料制成，保溫夾層的外表面形狀與坩堝外殼的內表面形狀相匹配，保溫夾層的內表面形狀與坩堝內襯的外表面形狀相匹配。

上述坩堝內襯優選整體燒結而成。

上述坩堝內襯優選制成杯型結構襯套，杯型結構襯套至少由一層杯型結構層組成，一層杯型結構層由一層燒結磚堆砌而成，位于同一杯型結構層內部的任意相鄰的燒結磚之間皆通過其凹部和凸部的組合安裝連接，組成燒結磚之間凹凸配合的定位結構，使組成杯型結構襯套的同一杯型結構層內的燒結磚連成一體。

上述杯型結構襯套優選由兩層以上杯型結構層構成。

進一步優選相鄰杯型結構層之間的燒結磚之間也通過其凹部和凸部的組合安裝連接，相鄰杯型結構層的燒結磚之間凹凸配合的定位結構，從而使杯型結構襯套的相鄰杯型結構層間實現連接形成完整的坩堝內襯。

進一步優選相鄰杯型結構層之間的對應的燒結磚之間為平滑面接觸，組成杯型結構襯套中相鄰杯型結構層表面之間實現力學承載支撐，在杯型結構襯套的任意一層杯型結構層內，通過各燒結磚之間通過凹凸配合進行安裝定位和擠壓定型，形成杯型結構襯套的單層小套。

本實用新型與現有技術相比較，具有如下實質性特點和優點：

1．本實用新型復合坩堝容積大、成本低、壽命長，并且制備工藝成熟、維修方便；

2.?采用本實用新型復合坩堝安裝于真空感應熔煉爐中熔煉鈦合金，坩堝內襯在高溫下不與鈦發生反應，不與金屬粘黏，熔池流動性好，熔煉澆注后的合金成分均勻，性能穩定，有效提高了鈦合金的品質；