[發(fā)明專利]一種電子束冷床熔煉中空鈦錠的水冷坩堝及其應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011447009.9
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112695207A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖強(qiáng);劉振軍;吳東輝;李新宇;王嘉陽;于航;李東芳
• 申請（專利權(quán)）人: 航天海鷹（哈爾濱）鈦業(yè)有限公司
• 主分類號: C22B9/22
• 分類號: C22B9/22;C22B34/12;B22D7/04;B22D7/06
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發(fā)明公開了一種電子束冷床熔煉中空鈦錠的水冷坩堝及其應(yīng)用，屬于冶金金屬技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明結(jié)合鈦合金先進(jìn)熔煉技術(shù)，對水冷坩堝進(jìn)行改進(jìn)，提供一種可將金屬錠坯通過加熱后熔鑄成內(nèi)部中空的金屬鑄錠，避免機(jī)加鉆孔等工序，實(shí)現(xiàn)短流程管坯制造的方法。本發(fā)明所提供的水冷坩堝包括外壁、內(nèi)芯和底托，其中外壁和內(nèi)芯帶有水冷循環(huán)系統(tǒng)，底托通過拉錠機(jī)構(gòu)對已凝固中空鈦錠進(jìn)行托拉動(dòng)作。本發(fā)明提供的水冷坩堝制備中空鈦錠軸向尺寸可達(dá)4米，且由于水冷坩堝的外壁和內(nèi)芯均具有水冷系統(tǒng)，使得熔鑄出的中空錠坯微觀組織細(xì)小，為后續(xù)產(chǎn)品處理提供了有利保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電子束冷床熔煉中空鈦錠的水冷坩堝及其應(yīng)用，屬于金屬冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年航空航天等領(lǐng)域?qū)o縫鈦管材需求迫切，國內(nèi)在無縫鈦管材生產(chǎn)方面存在工藝流程復(fù)雜、材料利用率低等不足；且受電子束熔煉合金成分均勻性及連續(xù)潤滑等技術(shù)限制，采用空心鑄錠作為管坯進(jìn)行擠壓和旋軋制管技術(shù)也未能用于批產(chǎn)。

因此，提供一種可將金屬錠坯通過加熱后熔鑄成內(nèi)部中空的金屬鑄錠，避免機(jī)加鉆孔等工序，實(shí)現(xiàn)短流程管坯制造的電子束冷床熔煉中空鈦錠的水冷坩堝及其應(yīng)用是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提供一種適用電子束冷床熔煉大尺寸中空鑄錠的成型的水冷坩堝及其應(yīng)用方法。

一種電子束冷床熔煉中空鈦錠的水冷坩堝，坩堝包括外壁1、內(nèi)芯2和底托3，外壁1為空心壁且為圓筒狀，內(nèi)芯2為具有錐度的柱狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)芯2同軸串裝在外壁1內(nèi)，且圓環(huán)狀的底托3為位于外壁1和內(nèi)芯2之間，且套裝在內(nèi)芯2外，內(nèi)芯2的下方和底托3的下方分別與拉錠機(jī)構(gòu)連接。

進(jìn)一步地，外壁1是包括鋼外側(cè)壁1-3和銅內(nèi)側(cè)壁1-4，鋼外側(cè)壁1-3和銅內(nèi)側(cè)壁1-4通過螺栓緊固連接為空心結(jié)構(gòu)，所述的鋼外側(cè)壁1-3的上端連通有循環(huán)冷卻水出水管1-2，鋼外側(cè)壁1-3的下端連通有循環(huán)冷卻水進(jìn)水管1-1。

進(jìn)一步地，內(nèi)芯2包括桶狀的銅外側(cè)壁2-1、冷卻水管道2-2和底板2-3，所述的底板2-3開有進(jìn)水口2-4和出水口2-5。

進(jìn)一步地，內(nèi)芯2的上端為小徑端，內(nèi)芯2的下端為大徑端。

進(jìn)一步地，底托3包括底座3-1、托頂3-2和倒錐槽3-3，底座3-1、托頂3-2和倒錐槽3-3由下島上依次堆疊后通過螺栓緊固為具有倒錐槽結(jié)構(gòu)的環(huán)狀底托3。

更進(jìn)一步地，底座3-1和托頂3-2為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且底座3-1頂端面和托頂3-2的底端面開有環(huán)狀槽，底座3-1和托頂3-2上下相對布置形成冷卻水通道空腔，該冷卻水通道的進(jìn)水口和出水口位于底座3-1的底部，且底座3-1和托頂3-2銜接處為密封槽結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用上述水冷坩堝熔煉中空鈦錠的方法，該方法采用電子束冷床熔煉爐進(jìn)行，首先采用三槍電子束加熱鈦料，然后將熔化的鈦液傾注到水冷坩堝中，通過拉錠機(jī)構(gòu)將底托3拉至規(guī)定高度后停止電子束掃描，然后通過拉錠機(jī)構(gòu)將底托3和內(nèi)芯2下拉至熔煉爐的上部爐體以下，隨爐冷至300℃后，爐體上下部分離，通過液壓傳送裝置將下部爐體、中空鑄錠及內(nèi)芯推出爐體外，然后將鑄錠上部的內(nèi)芯2卸除，隨后將卸下底托3，獲得中空鈦錠。

進(jìn)一步地，該方法熔鑄過程中工藝參數(shù)設(shè)定為：電極截面規(guī)格為370mm×370mm，電極進(jìn)料速度為10mm/min～15mm/min；1#電子槍用于熔化金屬原料，熔煉功率240KW～270KW；2#電子槍用于加熱結(jié)晶器內(nèi)中空鑄錠，精煉功率120KW～150KW；3#電子槍用于給冷床中熔融鈦液提供熱源，結(jié)晶區(qū)加熱功率60KW～90KW；拉錠速度范圍：20mm/min～50mm/min。