连续熔化与定向凝固扁坯用短型冷坩埚制造技术

连续熔化与定向凝固扁坯用短型冷坩埚，它涉及一种冷坩埚。本发明专利技术解决了现有的电磁冷坩埚存在熔体与坩埚内壁贴连、熔体熔化不连续、熔体熔化不良、成分不均匀、电能利用率低、不方便观察的问题。本发明专利技术所述的紫铜坩埚主体（１）的横截面为扁环状的空腔体，上半体（２）分割成八个横截面为花瓣状的柱体（７），下半体（３）的底面上与横截面为花瓣状的柱体（７）对应位置开有纵向深孔（９），每相邻两个横截面为花瓣状的柱体（７）之间留有间隙（８），所述的间隙（８）内填充有绝缘密封材料层（１２）。本发明专利技术实现了高纯材料的低成本熔炼和成型，金属在水冷铜坩埚中悬浮或与坩埚内壁软接触，电磁力的强烈搅拌使熔体组织成分均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷坩埚。
技术介绍
冷坩埚是用具有水冷的纯铜制造的坩埚，由于坩埚为水冷结构，在使用过 程中坩埚温度很低，所以坩埚本身对坩埚内的材料几乎没有污染。根据坩埚加 热方式的不同，可以分为不开缝的外热式坩埚和开缝的感应加热式坩埚，外热 式冷坩埚是依靠能量发生器产生的能量熔化材料，而感应熔化冷坩埚则依靠电 磁感应加热熔化材料，又称为电磁冷坩埚，是目前应用广泛的冷坩埚。电磁冷 坩埚技术是近几年兴起的新技术，它是将分瓣的水冷铜坩埚置于交变电磁场内， 利用交变电磁场产生的涡流热熔化金属，并依靠电磁力使金属熔体与坩埚壁保持软接触或者非接触状态，并对炉料进行感应熔炼或者成形的技术，在1990 年日本名古屋召开的第六届钢铁会议上，冷坩埚熔炼技术受到各国的重视，目 前各发达国家都在奋力研究开发这一新的技术。现有的电磁冷坩埚存在熔体与 坩埚内壁贴连、熔体熔化不连续、熔体熔化不良、成分不均匀、电能利用率低、 不方便观察的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的电磁冷坩埚存在熔体与坩埚内壁贴连、熔体熔化不 连续、熔体熔化不良、成分不均匀、电能利用率低、不方便观察的问题，进而 提供了 一种连续熔化与定向凝固扁坯用短型冷坩埚。本专利技术的技术方案是:连续熔化与定向凝固扁坯用短型冷坩埚包括进水管、 出水管、若干个细水管、紫铜坩埚主体、感应线圈，进水管通过若干个细水管 与紫铜坩埚主体连通，出水管通过若干个细水管与紫铜坩埚主体连通，所述的 感应线圈套在紫铜坩埚主体的上半体上；所述的紫铜坩埚主体的横截面为扁环 状的空腔体，紫铜坩埚主体由上半体和下半体组成，上半体与下半体为一体， 所述的上半体分割成八个横截面为花瓣状的柱体，八个横截面为花瓣状的柱体 沿紫铜坩埚主体横截面上的X轴和Y轴对称，下半体的底面上与横截面为花瓣 状的柱体对应位置开有纵向深孔，下半体的前后两侧面上开有横向通孔，所述的纵向深孔与橫向通孔分别连通，每相邻两个横截面为花瓣状的柱体之间留有 间隙，所述的间隙内填充有绝缘密封材料层。本专利技术具有以下有益效果1、本专利技术充分利用了电磁场和金属相互作用的 热效应和力效应。由于熔炼金属与坩埚壁的接触，使与坩埚接触的熔体形成一 薄层凝壳，内部熔体则在该凝壳内熔化，所以能保持原金属的高纯度及防止在 熔炼或成形过程中各种间隙元素的污染，实现高纯材料的低成本熔炼和成型； 金属在水冷铜坩埚中悬浮或与坩埚内壁软接触。2、由于采用感应加热，它可以熔化高熔点的金属。3、电磁力的强烈搅拌使熔体组织成分均匀。4、适用范围 广，可以熔炼不同成分的合金和材料。5、由于冷坩埚的冷壁，高温熔体对冷坩 埚无实质性腐蚀，使用寿命长。6、坩埚分瓣数合理，具有良好的透磁和低涡流 损耗特性，在熔体中产生大的感应涡流和悬浮力，从而使冷坩埚的应用效果达 到最佳。7、与现有的冷坩埚相比，本专利技术可以直接观察驼峰和熔体颜色，及时 调节送料棒速度，以准确制备出所需组织的扁坯；同时可以消除以前因送料棒 贴坩埚壁而造成熔化不良的现象；感应线圈的直接加热作用降低坩埚自身的能 量消耗，提高坩埚的电源利用效率。具有高效、易于观察和控制、过程稳定的 优点，对于降低成本、提高生产率都具有重要意义。8、冷坩埚自身高度较低， 感应线圈与坩埚的上表面平行或略微超出上表面，这样在实验过程中可以直接 观察驼峰形貌、位置和熔体颜色，以判断实验参数配合是否合理，以获得最佳 实验效果，同时这种坩埚由于自身体积小，高度低，因此电源利用效率较高。 本专利技术应用在精确成形与定向凝固装置的炉体内使用来实现连续熔化与定向凝 固。附图说明图1是本专利技术的主视图，图2是图1的俯视图，图3是图1的A-A剖视图， 图4是图3的I部放大图。 具体实施例方式具体实施方式一如图1 图3所示，本实施方式所述的连续熔化与定向凝固扁坯用短型冷坩埚由进水管4、出水管5、若干个细水管6、紫铜柑埚主体 1、感应线圈13组成，进水管4通过若干个细水管6与紫铜柑埚主体1连通， 出水管5通过若干个细水管6与紫铜坩埚主体1连通，所述的感应线圈13套在 紫铜坩埚主体1的上半体2上；所述的紫铜坩埚主体1的横截面为扁环状的空腔体，紫铜坩埚主体1由上半体2和下半体3组成，上半体2与下半体3为一 体，所述的上半体2分割成八个横截面为花瓣状的柱体7，八个横截面为花瓣 状的柱体7沿紫铜坩埚主体1横截面上的X轴和Y轴对称，下半体3的底面上 与横截面为花瓣状的柱体7对应位置开有纵向深孔9，下半体3的前后两侧面 上开有横向通孔10，所述的纵向深孔9与横向通孔10分别连通，每相邻两个 横截面为花瓣状的柱体7之间留有间隙8，所述的间隙8内填充有绝缘密封材 料层12。根据铜块形状，可选用08mm的铜管绕制4匝感应线圈，感应线圈两头用通 孔螺母与炉体上的电源电极螺丝连接，感应线圈的上平面与坩埚的上平面平行 或者略高3咖。冷坩埚与感应线圈匹配，由于感应线圈上表面与坩埚上表面平 行或略高，坩埚底部抽拉棒深入坩埚内35 40mm，送料棒底部与感应线圈上部 相齐；当感应线圈通入交变电流时，感应线圈可以直接感应送料棒，坩埚对送 料棒和抽拉棒都有感应加热作用，送料棒和抽拉棒都熔化形成驼峰，以不同速 度向下运动，能连续熔化和定向凝固钛铝合金扁坯。具体实施方式二:本实施方式所述的绝缘密封材料层12由天然云母片和环 氧树脂组成。选用这样的材料，密封绝缘效果最佳。其它组成和连接关系与具 体实施方式一相同。具体实施方式三如图1 图3所示，本实施方式所述的细水管6与进水 管4、细水管6与出水管5以及细水管6与紫铜柑埚主体1的下半体3焊接。 采用焊接，可以至少承受10个大气的压力。其它组成和连接关系与具体实施方 式一相同。具体实施方式四如图1和图3所示，本实施方式所述的紫铜坩埚主体1 的长度X宽度X高度二LXWXH二70 80X40 50X50 60 mm。其它组成和连接 关系与具体实施方式一相同。具体实施方式五如图1和图3所示，本实施方式所述的紫铜埘埚主体1 的长度X宽度X高度二LXWXH二72X44X55 mm。采用这样的尺寸，实验效果最 佳。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式六如图4所示，本实施方式所述的间隙8的长度X宽度二a Xb=2.5 4X0.4 0.6 ■。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式七如图4所示，本实施方式所述的间隙8的长度X宽度二aXb=3X0.5 mm。采用这样的尺寸，便于密封。其它组成和连接关系与具体实 施方式一相同。具体实施方式八如图3所示，本实施方式还包括绝缘带ll，所述的绝缘 带11缠绕在紫铜坩埚主体1的外表面上，绝缘带11的外表面上涂有一层环氧 树脂。采用这样的结构，防止紫铜坩埚主体1和感应线圈13导电。其它组成和 连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式九本实施方式所述的绝缘带11的外表面上设有环氧树脂 层。采用这样的结构，绝缘效果好。其它组成和连接关系与具体实施方式八相 同。工作原理根据使用方式的不同，冷坩埚可分为间歇式和连续铸造式两种，其基本原理一样，主要结构相似，它主要由水冷坩埚、电源和其他辅助设施组 成。水冷坩埚由数个弧形块或管组成，弧形块或管内通有冷却水，保持冷壁， 各个弧形块或管间缝隙充填耐火材料，坩埚外绕有水冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续熔化与定向凝固扁坯用短型冷坩埚，它包括进水管（４）、出水管（５）、若干个细水管（６）、紫铜坩埚主体（１）、感应线圈（１３），进水管（４）通过若干个细水管（６）与紫铜坩埚主体（１）连通，出水管（５）通过若干个细水管（６）与紫铜坩埚主体（１）连通，所述的感应线圈（１３）套在紫铜坩埚主体（１）的上半体（２）上；其特征在于所述的紫铜坩埚主体（１）的横截面为扁环状的空腔体，紫铜坩埚主体（１）由上半体（２）和下半体（３）组成，上半体（２）与下半体（３）为一体，所述的上半体（２）分割成八个横截面为花瓣状的柱体（７），八个横截面为花瓣状的柱体（７）沿紫铜坩埚主体（１）横截面上的Ｘ轴和Ｙ轴对称，下半体（３）的底面上与横截面为花瓣状的柱体（７）对应位置开有纵向深孔（９），下半体（３）的前后两侧面上开有横向通孔（１０），所述的纵向深孔（９）与横向通孔（１０）分别连通，每相邻两个横截面为花瓣状的柱体（７）之间留有间隙（８），所述的间隙（８）内填充有绝缘密封材料层（１２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞润，丁宏升，郭景杰，毕维生，苏彦庆，傅恒志，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]