[發明專利]電子束鑄造厚壁鈦金屬及鈦合金管的設備與方法

在審

• 申請號: 202110307635.6
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113061742A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 劉翹楚;賴奇;廖先杰;彭富昌;趙曦光;趙海泉;鐘璨宇;陳今良;崔晏
• 申請（專利權）人: 攀枝花學院
• 主分類號: C22B9/22
• 分類號: C22B9/22;B22D11/00;B22D11/11;B22D11/113
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 張錫軍;楊冬

本發明提供了一種電子束鑄造厚壁鈦金屬及鈦合金管的設備，包括熔煉冷床、熔煉電子槍、水冷銅結晶器以及水冷銅柱，所述水冷銅結晶器豎直設置，所述水冷銅柱設置于水冷銅結晶器的內部，且水冷銅結晶器的中心線與水冷銅柱的中心線重合，水冷銅結晶器與水冷銅柱之間設置有圓環形的成型腔，水冷銅柱的端部設置有進水口和出水口；所述熔煉冷床設置在水冷銅結晶器的上方，所述熔煉電子槍設置在熔煉冷床的上方。本發明將水冷銅結晶器和水冷銅柱豎直設置，且利用水冷銅結晶器和水冷銅柱圍成一個圓環形的成型腔，利用成型腔直接將管坯成型，替代離心成型技術，不需要采用大功率的電機，保證生產效率的同時可降低能耗，節省生產成本。

技術領域

本發明涉及鈦金屬及鈦合金管的制備技術領域，尤其是一種電子束鑄造厚壁鈦金屬及鈦合金管的設備與方法。

背景技術

厚壁鈦金屬及鈦合金管一般是通過鍛造和旋壓制得，工序較多，效率較低，且成本高。申請號為201811630141.6的發明專利申請公開了一種電子束離心鑄造大尺寸鈦合金管設備，包括輸料倉，輸料倉的出口處設置有水冷銅床，水冷銅床的一側緊貼輸料倉的出口，用于承接原料，水冷銅床的一端還設置有開口，開口處連接有澆道，還包括水冷銅坩堝，水冷銅坩堝的外部包裹有旋轉水套，澆道伸入水冷銅坩堝內，且與水冷銅坩堝不接觸。其采用電子束使原料熔化，利用離心力使液態鈦合金在水冷銅坩堝中形成管坯。這種設備和方法可以直接制得鈦金屬或者鈦合金管，效率得到提升，但在運行時由于需要采用電機等設備帶動旋轉水套、水冷銅坩堝及內部的鈦合金熔煉液高速轉動，會消耗大量的電能，且由于水冷銅坩堝水平設置，鈦合金熔煉液受到重力的影響，水冷銅坩堝下部的管坯厚度會大于頂部的管坯厚度，導致管坯的厚度不均勻，特別是制備厚度大于10mm的厚壁管時，管坯壁厚的差異較大。此外，由于是在真空條件下鑄管，旋轉水套的外部壓強低，內部需要一定的壓力通入冷卻水，內外壓差較大，對旋轉動密封的要求較高，增加了設備的制造以及裝配難度。最后，冷卻水通入水冷夾套后，難以循環，冷卻效率較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種電子束鑄造厚壁鈦金屬及鈦合金管的設備與方法，保證生產效率的同時降低生產成本。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：電子束鑄造厚壁鈦金屬及鈦合金管的設備，包括熔煉冷床、熔煉電子槍、水冷銅結晶器以及水冷銅柱，所述水冷銅結晶器豎直設置，所述水冷銅柱設置于水冷銅結晶器的內部，且水冷銅結晶器的中心線與水冷銅柱的中心線重合，水冷銅結晶器與水冷銅柱之間設置有圓環形的成型腔，水冷銅柱的端部設置有進水口和出水口；所述熔煉冷床設置在水冷銅結晶器的上方，所述熔煉電子槍設置在熔煉冷床的上方。

進一步地，所述成型腔上端口的上方設置有多個電子槍。

進一步地，所述水冷銅柱與水冷銅結晶器可拆卸連接。

進一步地，所述成型腔的厚度為10～50mm。

進一步地，所述進水口和出水口均設置在水冷銅柱的下端，所述水冷銅柱內部設置有隔熱筒，隔熱筒與水冷銅柱的側壁之間設置有冷卻腔，隔熱筒的下端與水冷銅柱的底板固定連接，上端與水冷銅柱的頂板之間設置有間距，所述進水口與冷卻腔連通，出水口與隔熱筒的內腔連通。

進一步地，熔煉冷床的邊緣位于成型腔的上方，所述熔煉冷床連接有用于驅動熔煉冷床傾斜的驅動裝置。

采用上述設備的電子束鑄造厚壁鈦金屬及鈦合金管的方法，包括以下步驟

S1：將原料放入熔煉冷床；

S2：抽真空；

S3：利用熔煉電子槍將熔煉冷床中的原料熔化；

S4：將熔化后的原料注入成型腔，同時通過進水口向水冷銅柱內通入冷卻水，冷卻水將原料冷卻形成管坯，水冷銅柱不斷往下拉錠得到管材。