[實用新型]一種定向凝固磁懸浮感應熔煉水冷銅坩堝

有效

• 申請號: 201520078877.2
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN204438766U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 王雷;楊森;王練群
• 申請（專利權）人: 涿州凱萊金屬材料有限公司
• 主分類號: F27B14/06
• 分類號: F27B14/06;F27B14/14;B22D27/02
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉巖

技術領域

本實用新型涉及一種實現定向凝固的磁懸浮感應熔煉水冷銅坩堝，屬于高純高溫材料的磁感應熔煉技術領域。

背景技術

懸浮熔煉技術是上世紀末出現的，又被稱為冷坩堝真空感應熔煉技術。它是用紫銅坩堝代替陶瓷材料坩堝，并通過電磁場使熔融的材料在熔煉過程中處于懸浮狀態，從而排除坩堝對熔煉材料的污染。因此，冷坩堝磁懸浮熔煉是制備高熔、高純、活潑或放射性材料的有效方法。

通常人們會在坩堝體外設置高頻線圈來對熔煉腔中的高溫合金材料進行熔融，在停止對線圈供電時，磁力線消失，熔融材料凝固，形成材料錠子。這樣的材料錠子在生產大部分精密件時具有良好的性能，但是在生產具有復雜內腔的薄壁件時，例如生產航空發動機的薄壁定向葉片時，這種錠子由于晶粒結晶方向不確定，存在薄壁性能不足的問題。

現有技術為了實現定向凝固，采用上下直通式結構，無法獲得懸浮熔煉的效果，且坩堝體結構復雜，造成坩堝制作工藝復雜，維護成本高，而且鑄錠中晶體結構也存在凝殼和初始凝固區域中的等軸晶，晶體定向性不夠好。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種磁懸浮感應熔煉水冷銅坩堝，能夠實現熔融材料的定向凝固，控制晶粒結晶方向，提高合金材料的性能，同時能夠實現連續鑄錠，簡化工藝及設備。

為了實現上述目的，本實用新型提供一種定向凝固磁懸浮感應熔煉水冷銅坩堝，包括坩堝體、水套和圍繞坩堝體的磁感應線圈，所述坩堝體包括呈圓筒形的側壁總成和從側壁總成底部插入的呈圓形的底壁，所述側壁總成套在所述底壁外側面上且二者之間通過間隙配合共同構成容納原料的熔煉腔，所述側壁總成和所述底壁借助于冷卻水銅管分別與所述水套形成冷卻水回路，側壁總成包括沿周向均勻分布的多個側壁瓣，底壁包括沿周向均勻分布的多個扇形底壁瓣，其特征在于，

所述磁感應線圈包括圍繞側壁總成上部的高頻線圈和圍繞側壁總成下部的中頻線圈，其中高頻線圈用于熔化，中頻線圈用于攪拌，

所述底壁能沿豎直方向慢速移動，其可移動的最高位置在中頻線圈中部，其最低位置在側壁總成底端的下方。

優選地，所述圓筒形的側壁總成包括從中部向上端逐漸增大的內徑，使得側壁總成的內表面與豎直表面之間形成一個不大于5^。的夾角。

優選地，所述底壁的下表面固定有支撐桿，所述支撐桿借助于制動裝置帶動所述底壁上下移動。

優選地，所述底壁的移動速度為0-4mm/min。

優選地，所述高頻線圈設置為4-6匝，所述中頻線圈設置為4匝。所述高頻線圈的頻率為20kHz-30kHz，所述中頻線圈的頻率為2kHz-3kHz。

優選地，側壁總成包括沿周向均勻分布的12個側壁瓣，相鄰側壁瓣之間形成縱向的可供外部磁力線穿入的第一狹縫，每個側壁瓣沿縱向中心線形成可供外部磁力線穿入的第二狹縫，第二狹縫的上端位于距離側壁瓣頂端一段距離處，下端結束于側壁瓣底端，底壁沿周向均勻分為24個底壁瓣，相鄰底壁瓣之間形成沿徑向的可供外部磁力線穿入的第三狹縫，每個第三狹縫與相應位置的第一或第二狹縫對齊。

優選地，所述每個側壁瓣內部沿縱向設置兩個冷卻水孔，兩個冷卻水孔分布在第二狹縫兩側并在側壁瓣內部第二狹縫頂端與側壁瓣頂端之間的位置相互連通，冷卻水孔底端通過冷卻水銅管與水套連接，所述底壁具有一定厚度，內部設置水腔，水腔直接與進水總管和排水總管連通。

優選地，所述每條狹縫內夾設絕緣片。

優選地，側壁總成的上部套設水平的絕緣定位板，水套的頂面上和底面下分別設置水平的絕緣板，所述絕緣定位板通過圍繞坩堝體和水套均勻布置的多根銅棒與所述絕緣板連接固定。

優選地，所述底壁的上表面由位于中心區域的平面和圍繞中心區域的中間低周邊高的錐形斜面組成。

本實用新型提供的這種坩堝結構，在金屬熔煉過程中，坩堝底壁下移，熔煉腔下部的熔化金屬在中頻磁感應線圈的攪拌作用下逐漸凝固，越靠下方的金屬越早凝固，隨著坩堝底壁的逐漸下移，越來越多的金屬自下而上發生凝固，并且在坩堝底壁脫離坩堝側壁下緣時，凝固的金屬在原坩堝底壁的位置形成鑄錠。這樣，定向凝固和連續鑄錠得以實現。

附圖說明

下面列出了本實用新型實施例的相關附圖，其中

圖1為本實用新型實施例的水冷銅坩堝的整體剖視圖；

圖2為本實用新型實施例的側壁總成的水平底視圖；

圖3為本實用新型實施例的單個側壁瓣的正面透視圖；

圖4為圖3中單個側壁瓣上部的局部剖視圖；