本發(fā)明專利技術(shù)涉及鈦基合金的冶煉和熔配技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備，具體涉及一種鈦基合金熔煉熔配的電磁感應(yīng)真空裝置，包括爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)置有水冷銅坩堝，所述水冷銅坩堝下方依次設(shè)置有澆鑄漏斗和鑄型；所述水冷銅坩堝包括若干個(gè)相互絕緣設(shè)置的弧形銅塊，相鄰的弧形銅塊之間設(shè)置有不泄露熔體的銅塊間隙；所述各弧形銅塊采用內(nèi)循環(huán)水冷卻；所述水冷銅坩堝外側(cè)設(shè)置有電磁感應(yīng)線圈，所述電磁感應(yīng)線圈與中頻電源輸入端連接。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鈦基合金的冶煉和熔配技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備，具體涉及一種鈦基合金熔煉 熔配的電磁感應(yīng)真空裝置。
技術(shù)介紹
鈦合金是一種新型結(jié)構(gòu)材料，鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等，也具 有優(yōu)異的綜合性能，如密度小，強(qiáng)度和斷裂韌性高，疲勞強(qiáng)度和抗裂紋擴(kuò)展能力好，低溫韌 性良好，抗蝕性能優(yōu)異特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。鈦合金最早主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。而今鈦及其合金已在一般工業(yè)中得到 了應(yīng)用，鈦無毒、質(zhì)輕、強(qiáng)度高且具有優(yōu)良的生物相容性，是非常理想的醫(yī)用金屬材料，可用 作植入人體的植入物等。而且還能用于制作電解工業(yè)的電極，發(fā)電站的冷凝器，石油精煉和 海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。此外還用于生產(chǎn)貯氫材料和形狀記憶合金 等，因此它在航空、航天、化工、醫(yī)藥、造船等工業(yè)部門獲得日益廣泛的應(yīng)用和發(fā)展迅猛。 然而，由于鈦合金在液態(tài)下的化學(xué)性質(zhì)極為活波，幾乎與所有接觸的氣體和鑄型 材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)造成合金污染，并改變鈦基合金的物理組織，消弱其化學(xué)和物理性 能。因而在鈦基合金的熔煉和熔配過程中，正確控制合金熔體的溫度和成分尤為關(guān)鍵，對(duì)于 獲得性能良好的鈦基合金尤為重要。而目前工業(yè)中廣泛采用的是自耗電極式的電弧熔煉爐 或者電子束熔煉，雖然可以有效保證合金的溶液有一定的過熱度和較為準(zhǔn)確的合金熔體成 份，但這種方法對(duì)于原料和電極的質(zhì)量要求極高，并且熔池的表面積大，深度小，易造成高 蒸氣壓元素（如鋁元素）的揮發(fā)損失較大，電子束熔煉會(huì)使鈦合金尤其是鈦鋁合金中含氧 量明顯降低，同時(shí)也使得合金中鋁含量明顯降低。而且溶液和坩堝也極易發(fā)生合金的變異， 對(duì)合金成分的精度還達(dá)不到要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，提供一種鈦基合金熔煉熔配 的電磁感應(yīng)真空裝置。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：包括爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)置有水冷銅 坩堝，所述水冷銅坩堝下方依次設(shè)置有澆鑄漏斗和鑄型； 所述水冷銅坩堝包括若干個(gè)相互絕緣設(shè)置的弧形銅塊，相鄰的弧形銅塊之間設(shè)置 有不泄露熔體的銅塊間隙；所述各弧形銅塊采用內(nèi)循環(huán)水冷卻；所述水冷銅坩堝外側(cè)設(shè)置 有電磁感應(yīng)線圈，所述電磁感應(yīng)線圈與中頻電源輸入端連接。 進(jìn)一步的，所述各弧形銅塊內(nèi)開有冷卻水槽，并在底部設(shè)置有進(jìn)水口和出水口，所 述各弧形銅塊的底端連接有基座，所述基座內(nèi)開有水槽，并設(shè)置有進(jìn)水管路和出水管路；所 述各弧形銅塊的進(jìn)水口與進(jìn)水管路連通，出水口與出水管路連通；所述進(jìn)水管路與冷卻水 源相連接。 進(jìn)一步的，所述基座包括開有循環(huán)水槽的水槽板；所述水槽板上固定有水槽蓋板； 所述水槽板內(nèi)的循環(huán)水槽分別與各弧形銅塊內(nèi)的冷卻水槽相連通。 進(jìn)一步的，所述相鄰弧形銅塊之間的銅塊間隙為2-4_。 進(jìn)一步的，所述弧形銅塊的數(shù)量為4-20。 進(jìn)一步的，所述電磁感應(yīng)線圈采用空心異形銅管。 進(jìn)一步的，所述電磁感應(yīng)線圈的尺寸滿足：感應(yīng)器內(nèi)徑dl = d2+2 Δ c ; 感應(yīng)器高度hl=bdl; 其中：dl為感應(yīng)器內(nèi)徑，d2為坩堝外徑，Δc為爐襯厚度，hi為感應(yīng)器高度，b取 值為1.0至1.2。 進(jìn)一步的，所述弧形銅塊采用半圓形銅塊，或采用D型異形銅塊。 進(jìn)一步的，所述爐體上還設(shè)置有熔配加料機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、電源系統(tǒng)接口、真空系 統(tǒng)接口、反充惰性氣體系統(tǒng)、觀察窗和測(cè)溫窗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益的技術(shù)效果：與傳統(tǒng)熔煉方法相比，鈦基合 金熔配的電磁感應(yīng)真空裝置加熱溫度不受坩堝材料限制，可以達(dá)到2000°c以上；熔體與坩 堝完全分離，避免了熔煉過程中坩堝材料帶來的污染。通過磁力攪拌產(chǎn)生的對(duì)流作用，還 可以在高溫下有效地去除熔體表面漂浮的氧化物等雜質(zhì)，非常適合于高純鈦金屬材料與合 金的熔煉與合成；不需要附加攪拌設(shè)備，在電磁力作用下熔體可以被充分的攪拌，有利于提 高熔煉材料的組分均勻性；鈦合金中的間隙元素得到了有效控制保持鈦基合金金的優(yōu)良性 能。【附圖說明】 圖1為本專利技術(shù)整體設(shè)備簡(jiǎn)化示意圖； 圖2為本專利技術(shù)水冷銅坩堝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本專利技術(shù)水冷銅坩堝分布及電磁特性示意圖； 圖4為本專利技術(shù)電磁感應(yīng)真空狀態(tài)下鈦基合金熔煉熔配過程示意圖； 圖5為i甘堝水冷卻工作示意圖； 其中：1為弧形銅塊；2為銅塊間隙；3為坩堝熔池；4為電磁感應(yīng)線圈；5為金屬凝 殼；6為進(jìn)水管路；7為出水管路；8為水冷銅坩堝；9為澆鑄漏斗；10為鑄型；11為爐體；12 為水槽板；13為水槽蓋板；14為熔配加料機(jī)構(gòu)；15為翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；16為電源系統(tǒng)接口； 17為 真空系統(tǒng)接口； 18為反充惰性氣體系統(tǒng)；19為觀察窗；20為側(cè)溫窗；21為冷卻水槽。【具體實(shí)施方式】 下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)描述。 參見圖1、圖2,本專利技術(shù)包括爐體11，爐體11上設(shè)置有熔配加料機(jī)構(gòu)14、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 15、電源系統(tǒng)接口 16、真空系統(tǒng)接口 17、反充惰性氣體系統(tǒng)18、觀察窗19和測(cè)溫窗20。 所述爐體11內(nèi)設(shè)置有水冷銅坩堝8,所述水冷銅坩堝8下方依次設(shè)置有澆鑄漏斗 9和鑄型10;所述水冷銅坩堝11包括若干個(gè)相互絕緣設(shè)置的弧形銅塊1，相鄰的弧形銅塊1 之間設(shè)置有不泄露熔體的銅塊間隙2;弧形銅塊1的數(shù)量為4-20。所述各弧形銅塊1采用 內(nèi)循環(huán)水冷卻；所述水冷銅坩堝8外側(cè)設(shè)置有電磁感應(yīng)線圈4,所述電磁感應(yīng)線圈4與中頻 電源輸入端連接。 參見圖5,所述各弧形銅塊1內(nèi)開有冷卻水槽21，并在底部設(shè)置有冷卻水槽21的 進(jìn)水口和出水口，所述弧形銅塊1的一端設(shè)置有基座，所述基座內(nèi)開有循環(huán)水槽，并設(shè)置有 進(jìn)水管路6和出水管路7 ;所述各弧形銅塊1的進(jìn)水口通過基座內(nèi)的循環(huán)水槽與進(jìn)水管路 6連通，出水口通過基座內(nèi)的循環(huán)水槽與出水管路7連通；所述進(jìn)水管路6與冷卻水源相連 接。所述基座包括開有循環(huán)水槽的水槽板12 ;所述水槽板12上固定有水槽蓋板13 ;所述水 槽板12內(nèi)的循環(huán)水槽分別與各弧形銅塊1內(nèi)的冷卻水槽相連通。圖5中箭頭指向?yàn)槔鋮s 水工作流向，向上為進(jìn)水方向，向下為出水方向。進(jìn)水用圓形銅管把進(jìn)水槽和坩堝內(nèi)部冷卻 水槽聯(lián)結(jié)到坩堝頂部，然后開放式自然壓力流落下來，到坩堝內(nèi)部冷卻水槽，進(jìn)行給坩堝銅 瓣降溫，再流回到坩堝底部出水水槽，和出水管道連接。基座和坩堝底部密封處理，進(jìn)水出 水和爐體基座聯(lián)結(jié)密封后引出。 相鄰弧形銅塊1之間的銅塊間隙2為2-4_;弧形銅塊1采用半圓形銅塊，或采用 D型異形銅塊。 所述電磁感應(yīng)線圈5采用空心異形銅管。電磁感應(yīng)線圈5的尺寸滿足：感應(yīng)器內(nèi)徑dl=d2+2Δc ;感應(yīng)器高度hi=bdl(b=hl/dl);其中：dl為感應(yīng)器內(nèi)徑，d2為坩堝外徑，Δc為爐襯厚度，hi為感應(yīng)器高度，b取 值為1.0至1.2。 本專利技術(shù)提供的電磁感應(yīng)真空裝置由爐體、真空系統(tǒng)、氣動(dòng)液壓系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、 反充惰性氣體系統(tǒng)、中頻電源及其控制系統(tǒng)組成。爐體包含真空感應(yīng)熔煉爐和冶煉熔配以 及生產(chǎn)場(chǎng)所和空間，由熔配加料機(jī)構(gòu)、觀察窗、取樣裝置、測(cè)溫窗、翻爐機(jī)構(gòu)、水冷銅坩堝、感 應(yīng)器及進(jìn)電裝置、真空室殼體等組成。真空系統(tǒng)包含真空栗機(jī)組、真空閥、檢測(cè)儀器等，它的 職能是提供冶煉和熔配過程中的必須條件，如極限真空度、工作真空度、抽氣時(shí)間控制、升 壓率；氣動(dòng)液壓系統(tǒng)除真空組外的滿足真空加料等機(jī)械動(dòng)作的系統(tǒng)；冷卻水系統(tǒng)是為電磁本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鈦基合金熔煉熔配的電磁感應(yīng)真空裝置，其特征在于，包括爐體(11)，所述爐體(11)內(nèi)設(shè)置有水冷銅坩堝(8)，所述水冷銅坩堝(8)下方依次設(shè)置有澆鑄漏斗(9)和鑄型(10)；所述水冷銅坩堝(11)包括若干個(gè)相互絕緣設(shè)置的弧形銅塊(1)，相鄰的弧形銅塊(1)之間設(shè)置有不泄露熔體的銅塊間隙(2)；所述各弧形銅塊(1)采用內(nèi)循環(huán)水冷卻；所述水冷銅坩堝(8)外側(cè)設(shè)置有電磁感應(yīng)線圈(4)，所述電磁感應(yīng)線圈(4)與中頻電源輸入端連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅來衛(wèi)，羅來軍，張靖韻，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安奧邦科技有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西;61
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