金属感应熔炼的冷坩埚制造技术

本发明专利技术属金属感应熔炼设备领域，尤其涉及一种应用于稀有金属或难熔活泼金属熔炼的冷坩埚，包括水冷坩埚壁（1）、冷坩埚底组件（2）、铜手指（4）、基座法兰（6）、进水座（7）、回水座（8）及主线圈（9）；冷坩埚底组件（2）固定置于回水座（8）之上；进水冷却管（203）的入口与环状冷却介质进水腔（701）；冷却介质通道（101）的出口经水冷坩埚瓣导水管（501）与环状冷却介质回水腔（801）相通；回水冷却管（204）的出口经冷坩埚底导水管（502）与环状冷却介质回水腔（801）相通。本发明专利技术磁场透入效率高，电磁能涡流损耗小，冷却能力强，可有效减少熔体在坩埚形成凝壳的厚度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属金属感应熔炼设备领域，尤其涉及一种应用于稀有金属或难熔活泼金属熔炼的冷坩埚。
技术介绍
冷坩埚感应熔炼技术是一种先进的熔炼手段，主要应用于稀有金属或难熔活泼金属的熔炼，它继承了感应熔炼有着易于控制温度、易于控制成分等优点。冷坩埚感应熔炼技术主要特点有：（1）它能够在无坩埚材料污染环境下对材料进行熔炼和处理，因为在熔炼过程中熔体和坩埚壁处于非接触状态，坩埚壁温度处于冷态，熔体和坩埚壁间不会发生任何形式的相互作用；（2）该技术采用感应加热方式，熔体在加热过程被搅拌，可获得均匀的过热度和化学成分；（3）由于铜坩埚一直处于冷态并且不与熔体接触，因此坩埚可以和高熔点或活泼性元素熔体共存；（4）该技术可用于真空或保护气氛下，因此冷坩埚技术特别适用于熔炼活泼金属、高纯金属、难熔合金和放射性材料等。目前，现有金属感应熔炼冷坩埚普遍存在着磁场透入效率低，电磁能涡流损耗严重，冷却能力差，熔体在坩埚形成凝壳的厚度大等问题。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种主要针对有效容积在8到12L之间，磁场透入效率高，电磁能涡流损耗小，冷却能力强，可有效减少熔体在坩埚形成凝壳的厚度，增加驼峰高度，减少熔体与侧壁的接触面积的金属感应熔炼的冷坩埚。为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的。金属感应熔炼的冷坩埚，它包括水冷坩埚壁、冷坩埚底组件、铜手指、基座法兰、进水座、回水座及主线圈；所述进水座与基座法兰固定相接；所述回水座固定置于进水座的下部；在所述水冷坩埚壁外侧设有主线圈；所述冷坩埚底组件固定置于回水座之上；所述水冷坩埚壁经铜手指固定在基座法兰上。所述基座法兰、进水座及冷坩埚底组件下部底座相结合形成横向环状冷却介质进水腔；在所述进水座外设有进水口；所述进水口与环状冷却介质腔相通。所述进水座、回水座及冷坩埚底组件下部底座相结合形成横向环状冷却介质回水腔；在所述回水座外设有回水口；所述回水口与环状冷却介质回水腔相通。所述冷坩埚底组件包括水冷盘、进水冷却管、回水冷却管及底座；在所述水冷盘内径向设有水道；所述进水冷却管及回水冷却管与水冷盘垂直相接；所述进水冷却管及回水冷却管的端口分别与水道相通。在所述水冷坩埚壁内设有冷却介质通道；所述冷却介质通道的入口与环状冷却介质进水腔相通；所述冷却介质通道的出口经水冷坩埚瓣导水管与环状冷却介质回水腔相通。所述进水冷却管的入口与环状冷却介质进水腔相通；所述回水冷却管的出口经冷坩埚底导水管与环状冷却介质回水腔相通。作为一种优选方案，本专利技术在所述冷坩埚底组件内设有辅助线圈；所述辅助线圈固定于辅助线圈固定座之上。进一步地，本专利技术在所述辅助线圈固定座上可设有漏水孔。进一步地，本专利技术所述水冷坩埚壁可采用若干独立冷坩埚瓣围成的冷坩埚侧壁；其中冷坩埚瓣之间以及冷坩埚瓣内部设有供磁场透入的缝隙。进一步地，本专利技术所述水冷盘可采用整体分瓣式结构；水冷盘盘体设有若干条径向缝隙，缝隙间形成扇形的独立水冷区域。进一步地，本专利技术所述底座经螺母与回水座固定相接。冷坩埚一般采用导热率高、电阻率低的金属制成（如铜）。由于冷坩埚在线圈所产生的交变磁场内，所以坩埚体吸收了大部分电磁能，为使磁场能透入到坩埚内部并作用在被熔金属中，冷坩埚侧壁沿圆周方向一般采用多条切缝结构，来使磁场能够透入到坩埚内。由于被熔金属温度很高，所以冷坩埚内部通用冷却水来保证冷坩埚不被高温金属损坏。正是由于这种特性，所以这种熔炼的方法被称为“冷坩埚”感应熔炼。与现有技术相比，本专利技术具有如下特点。1、由于冷坩埚在线圈所产生的交变磁场内，所以坩埚体吸收了大部分电磁能，为使磁场能透入到坩埚内部并作用在被熔金属中，冷坩埚侧壁沿圆周方向一般采用多条切缝结构，同时为了控制作用在冷坩埚上涡流产生的能量损耗，冷坩埚的缝隙间的截面积就该是越小越好。本专利技术同时在侧壁和底部分瓣，不但最大限度地保证了磁场透入的效率，而且还有效控制了电磁能在冷坩埚上面的涡流损耗。2、并联水冷，可以有效利用冷却水的冷却能力。通过适当设计冷却水管道直径及冷却水工作压力，可以使所有冷坩埚瓣与冷坩埚底充分水冷，避免了串联水冷时冷却水工作行程过长带来的冷却能力不足等问题。回水采用双管道回水，减少回水管路的管阻，实现均匀回水，减少回水阻力。3、冷坩埚的所有水冷部件位于主线圈下方较远的位置，通过距离降低这些工作部件对线圈产生磁场能量的损耗。同时冷坩埚底内部采用铜管焊接工艺，内部结构中空，也能有效减少对磁场能量的损耗。4、冷坩埚中除采用常规主熔炼线圈外，还配置了一个辅助线圈（涡状线感应器）。辅助线圈所产生的磁场可以有效减少熔体在坩埚形成凝壳的厚度，增加驼峰高度，减少熔体与侧壁的接触面积，从而达到增大设备整体的电效率的最终目的。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的保护范围不仅局限于下列内容的表述。图1为本专利技术金属感应熔炼的冷坩埚整体剖视图。图2为本专利技术金属感应熔炼的冷坩埚主视图。图3为本专利技术未装配辅助线圈整体剖视图。图4为本专利技术冷坩埚底组件整体剖视图。图5为本专利技术冷坩埚底组件冷却水道分布图。图6为本专利技术水冷坩埚壁整体剖视图。图7为本专利技术铜手指结构示意图。图中：1、水冷坩埚壁；101、冷却介质通道；2、冷坩埚底组件；201、水冷盘；202、丝堵；203、进水冷却管；204、回水冷却管；205、底座；206、水道；3、绝缘垫；4、铜手指；401、螺钉；402、弹簧垫圈；403、平垫圈；404、绝缘垫；405、铜压板；406、螺钉；407、绝缘块；408、绝缘套；501、水冷坩埚瓣导水管；502、冷坩埚底导水管；6、基座法兰；701、环状冷却介质进水腔；702、进水口；7、进水座；8、回水座；801、环状冷却介质回水腔；802、回水口；9、主线圈；10、螺母；11、辅助线圈；12、辅助线圈固定座；13、漏水孔。具体实施方式如图所示，金属感应熔炼的冷坩埚，它包括水冷坩埚壁1、冷坩埚底组件2、铜手指4、基座法兰6、进水座7、回水座8及主线圈9；所述进水座7与基座法兰6固定相接；所述回水座8固定置于进水座7的下部；在所述水冷坩埚壁1外侧设有主线圈9；所述冷坩埚底组件2固定置于回水座8之上；所述水冷坩埚壁1经铜手指4固定在基座法兰6上。所述基座法兰6、进水座7及冷坩埚底组件2下部底座205相结合形成横向环状冷却介质进水腔701；在所述进水座7外设有进水口702；所述进水口702与环状冷却介质腔601相通。所述进水座7、回水座8及冷坩埚底组件2下部底座205相结合形成横向环状冷却介质回水腔801；在所述回水座8外设有回水口802；所述回水口802与环状冷却介质回水腔801相通。所述冷坩埚底组件2包括水冷盘201、进水冷却管203、回水冷却管204及底座205；在所述水冷盘201内径向设有水道206；所述进水冷却管203及回水冷却管204与水冷盘201垂直相接；所述进水冷却管203及回水冷却管204的端口分别与水道206相通。在所述水冷坩埚壁1内设有冷却介质通道101；所述冷却介质通道101的入口与环状冷却介质进水腔701相通；所述冷却介质通道101的出口经水冷坩埚瓣导水管501与环状冷却介质回水腔801相通。所述进水冷却管203的入口与环状冷却介质进水腔701相通；所述回水冷却管20本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属感应熔炼的冷坩埚，其特征在于，包括水冷坩埚壁（1）、冷坩埚底组件（2）、铜手指（4）、基座法兰（6）、进水座（7）、回水座（8）及主线圈（9）；所述进水座（7）与基座法兰（6）固定相接；所述回水座（8）固定置于进水座（7）的下部；在所述水冷坩埚壁（1）外侧设有主线圈（9）；所述冷坩埚底组件（2）固定置于回水座（8）之上；所述水冷坩埚壁（1）经铜手指（4）固定在基座法兰（6）上；所述基座法兰（6）、进水座（7）及冷坩埚底组件（2）下部底座（205）相结合形成横向环状冷却介质进水腔（701）；在所述进水座（7）外设有进水口（702）；所述进水口（702）与环状冷却介质腔（701）相通；所述进水座（7）、回水座（8）及冷坩埚底组件（2）下部底座（205）相结合形成横向环状冷却介质回水腔（801）；在所述回水座（8）外设有回水口（802）；所述回水口（802）与环状冷却介质回水腔（801）相通；所述冷坩埚底组件（2）包括水冷盘（201）、进水冷却管（203）、回水冷却管（204）及底座（205）；在所述水冷盘（201）内径向设有水道（206）；所述进水冷却管（203）及回水冷却管（204）与水冷盘（201）垂直相接；所述进水冷却管（203）及回水冷却管（204）的端口分别与水道（206）相通；在所述水冷坩埚壁（1）内设有冷却介质通道（101）；所述冷却介质通道（101）的入口与环状冷却介质进水腔（701）相通；所述冷却介质通道（101）的出口经水冷坩埚瓣导水管（501）与环状冷却介质回水腔（801）相通；所述进水冷却管（203）的入口与环状冷却介质进水腔（701）相通；所述回水冷却管（204）的出口经冷坩埚底导水管（502）与环状冷却介质回水腔（801）相通。...

【技术特征摘要】
1.金属感应熔炼的冷坩埚，其特征在于，包括水冷坩埚壁（1）、冷坩埚底组件（2）、铜手指（4）、基座法兰（6）、进水座（7）、回水座（8）及主线圈（9）；所述进水座（7）与基座法兰（6）固定相接；所述回水座（8）固定置于进水座（7）的下部；在所述水冷坩埚壁（1）外侧设有主线圈（9）；所述冷坩埚底组件（2）固定置于回水座（8）之上；所述水冷坩埚壁（1）经铜手指（4）固定在基座法兰（6）上；所述基座法兰（6）、进水座（7）及冷坩埚底组件（2）下部底座（205）相结合形成横向环状冷却介质进水腔（701）；在所述进水座（7）外设有进水口（702）；所述进水口（702）与环状冷却介质腔（701）相通；所述进水座（7）、回水座（8）及冷坩埚底组件（2）下部底座（205）相结合形成横向环状冷却介质回水腔（801）；在所述回水座（8）外设有回水口（802）；所述回水口（802）与环状冷却介质回水腔（801）相通；所述冷坩埚底组件（2）包括水冷盘（201）、进水冷却管（203）、回水冷却管（204）及底座（205）；在所述水冷盘（201）内径向设有水道（206）；所述进水冷却管（203）及回水冷却管（204）与水冷盘（201）垂直相接；所述进水冷却管（203）及回水冷却管（204）的端口分别与水道（206...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋静思，孙足来，马海玲，
申请(专利权)人：沈阳真空技术研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21