本发明专利技术公开了一种细晶钨锭的短流程制备装置，属于金属冶炼领域。该装置包括基座，还包括：等离子融化电极，设置在钨材侧面，用于将钨材融化为液态的液滴并在重力作用下滴落；气体喷吹装置，设置在液滴在重力作用下的移动轨迹上，用于对液滴喷吹惰性气体，以细化液滴；永磁减速带，用于降低细化后的液滴的下落速度；以及，冷却装置，用于对经过永磁减速带滴落至基座上所形成的钨锭进行冷却。本发明专利技术通过采用等离子融化电极，使得钨锭的杂质含量较低；通过气体喷吹装置和有控制的液相堆积，使钨锭的熔炼与凝固成形在一道工序中全部完成，实现了钨锭的短流程制备。锭的短流程制备。锭的短流程制备。
【技术实现步骤摘要】
一种细晶钨锭的短流程制备装置
[0001]本专利技术涉及金属冶炼领域，特别涉及一种细晶钨锭的短流程制备装置。
技术介绍
[0002]难熔金属钨由于具有极高的熔点和高温强度等优点而在航空航天、军事、核电等领域获得了广泛的应用。在这些应用领域，大部分的钨制品是通过粉末冶金坯锭结合后续热加工与机械加工制备出来的，而粉末冶金坯锭的冶金质量就决定了后续加工工序所制备的钨制品的服役性能、加工成材率、加工工艺性等，因此对于钨制品的制备而言，最重要的工序就是获得一个良好的坯锭冶金质量。其中，坯锭冶金质量最重要的指标是钨锭的晶粒度，钨坯锭晶粒越细，其加工工艺性越好，加工成材率越高。此外，钨坯锭的纯度也显著影响着坯锭的加工工艺性及最终成品的服役性能，坯锭纯度越高，最终钨制品的塑性就越好，其塑脆转变温度也越高。
[0003]为了获得细晶钨坯锭，常用的方法是通过粉末冶金法将超细钨粉热压成钨锭，但这种制备方法容易引入C、N、O等杂质，严重恶化钨锭的性能，尤其是降低钨的塑脆转变温度。而且对于粉末冶金而言，其工序流程大致包括：制备高纯氧化钨粉末
→
将氧化钨粉末还原为纯钨粉
→
将纯钨粉进行筛分，获得所需粒径的纯钨粉
→
将纯钨粉进行混合后冷压成坯
→
将冷压钨坯进行高温烧结，烧结过程不仅耗时，耗能，而且所需的设备造价高。这种制备方法加工流程长，成本高。除此之外，生产中为了获得高纯的钨坯锭，一般还采用电弧熔炼来制备钨坯锭，电弧熔炼过程中由于真空度极高，且电弧具有强烈的蒸发作用，所以能够将钨材中原本存在的C、N、O等杂质蒸发掉，制备出高纯的钨坯锭，但电弧熔炼制备的钨坯锭晶粒都非常粗大，很不利于后续的热加工工序。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供一种细晶钨锭的短流程制备装置，可以解决现有技术中制备钨锭时存在杂质较高、工艺路线长、晶粒粗大的问题。
[0005]一种细晶钨锭的短流程制备装置，包括基座，还包括：
[0006]等离子融化电极，设置在钨材侧面，用于将钨材融化为液态的液滴并在重力作用下滴落；
[0007]气体喷吹装置，设置在所述液滴在重力作用下的移动轨迹上，用于对所述液滴喷吹惰性气体，以细化所述液滴；
[0008]永磁减速带，用于降低细化后的液滴的下落速度；以及，
[0009]冷却装置，用于对经过所述永磁减速带滴落至所述基座上所形成的钨锭进行冷却。
[0010]更优地，所述基座上具有第一进水口和第一出水口，用于通入冷却介质以对所述基座进行降温。
[0011]更优地，所述冷却装置包括冷却主体、第二进水口和第二出水口，所述冷却主体围
设在所述基座的周侧，所述第二进水口和所述第二出水口均开设在所述冷却主体上，用于通入冷却介质以吸收钨锭的辐射热。
[0012]更优地，还包括控制器、供水装置和非接触式测温装置；
[0013]所述非接触式测温装置、所述供水装置均信号连接至所述控制器，所述非接触式测温装置用于监测所述钨锭的温度，所述控制器用于根据所述温度控制所述供水装置动作；其中，
[0014]所述供水装置连通至所述基座和所述冷却装置。
[0015]更优地，还包括超声振动装置，其设置在所述基底上，用于使所述钨锭产生高频振动。
[0016]更优地，所述高频振动的频率为2000
‑
5000HZ。
[0017]更优地，所述气体喷吹装置距离等离子熔化电极40mm。
[0018]更优地，所述永磁减速带长度为20～30cm。
[0019]更优地，所述气体喷吹装置所形成的气体压强为2MPa。
[0020]本专利技术提供一种细晶钨锭的短流程制备装置，至少能够取得以下有益效果之一：
[0021]1、通过采用等离子融化电极，使得钨锭的杂质含量较低；
[0022]2、通过气体喷吹装置和有控制的液相堆积，使钨锭的熔炼与凝固成形在一道工序中全部完成，实现了钨锭的短流程制备，避免了粉末冶金法流程长的缺点，且钨锭组织为细晶组织，优于常规电弧熔炼的超大晶粒组织；
[0023]3、通过在线控制钨锭凝固时的凝固散热强度并辅以超声振动，一方面促进了钨锭凝固过程中的组织细化过程，另一方面提高了钨锭致密度，使得所制备的钨锭既具有细晶组织又具有高致密度，有利于后续的热加工工序。
附图说明
[0024]图1为本专利技术提供的一种细晶钨锭的短流程制备装置的结构示意图；
[0025]图2为采用本专利技术的一种细晶钨锭的短流程制备装置的所制备的钨锭的金相组织图；
[0026]图3为原始粉末冶金钨锭金相组织图；
[0027]图4为电弧熔炼的钨锭金相组织图(标尺1cm)。
[0028]附图标记说明：
[0029]10等离子融化电极；11气体喷吹装置；12永磁减速带；13红外测温探头；14冷却主体；141第二进水口；142第二出水口；15基座；16超声振动装置；20钨材；21熔化液滴区；22超细液滴区；23钨锭。
具体实施方式
[0030]下面结合附图，对本专利技术的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0031]实施例一：
[0032]如图1所示，本专利技术提供的一种细晶钨锭23的短流程制备装置，其包括由上至下依次布置的等离子融化电极10、气体喷吹装置11、永磁减速带12、冷却装置和基座15。
[0033]等离子融化电极10设置在钨材20侧面，用于产生高温将钨材20融化为液态的液滴并在重力作用下滴落。将杂质含量高或者是晶粒度不合格的钨锭23，或者是经过表面净化处理的废旧钨材20放置在基座15的上方，本实施例中，以粉末冶金钨锭23为钨材20为例，等离子电弧由于很容易产生4000℃以上的高温，因此非常适合于熔炼钨。其熔化原理与电弧熔炼类似，都是将电极与工件间的气体电离后形成等离子状态，从而将钨材20熔化的。但等离子融化电极10在熔炼时，可以位于钨材20的侧面，从而允许液态钨在重力作用下自由下落而不落在电极上，为进一步通过气体喷吹装置11产生的高压气体喷吹产生超细液滴提供基础，而一般的电弧熔炼是将原始钨材20作为阳极，熔炼凝固后的钨材20作为阴极，二者空间上是上下位置，所以常规电弧熔炼产生液态钨后只能下落在下方钨材20上，二者之间的距离一般只有2mm左右，如此短的下落距离，无法开展液态钨的高压气体喷吹雾化工序。
[0034]气体喷吹装置11设置在液滴在重力作用下的移动轨迹上，用于对液滴喷吹惰性气体，以细化液滴。在等离子熔炼产生液态钨后，于液态钨的自由下落路径上，距离等离子融化电极10约40mm的位置设置气体喷吹装置11，用于喷吹高压惰性气体，气体压强为2MPa，从而使液态钨能够被喷吹成超细液滴，之后超细液滴与惰性气体混合形成气液混合物高速下落。惰性气体可以形成保护气氛，防止高温的液态钨氧化。
[0035]由上可知，融化后的液态钨大致呈两个区段，当钨材20本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种细晶钨锭(23)的短流程制备装置，包括基座(15)，其特征在于，还包括：等离子融化电极(10)，设置在钨材(20)侧面，用于将钨材(20)融化为液态的液滴并在重力作用下滴落；气体喷吹装置(11)，设置在所述液滴在重力作用下的移动轨迹上，用于对所述液滴喷吹惰性气体，以细化所述液滴；永磁减速带(12)，用于降低细化后的液滴的下落速度；以及，冷却装置，用于对经过所述永磁减速带(12)滴落至所述基座(15)上所形成的钨锭(23)进行冷却。2.如权利要求1所述的一种细晶钨锭(23)的短流程制备装置，其特征在于，所述基座(15)上具有第一进水口和第一出水口，用于通入冷却介质以对所述基座(15)进行降温。3.如权利要求1所述的一种细晶钨锭(23)的短流程制备装置，其特征在于，所述冷却装置包括冷却主体(14)、第二进水口(141)和第二出水口(142)，所述冷却主体(14)围设在所述基座(15)的周侧，所述第二进水口(141)和所述第二出水口(142)均开设在所述冷却主体(14)上，用于通入冷却介质以吸收钨锭(23)的辐射热。4.如权利要求2或3所述的一种细晶钨锭(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏福中，魏海根，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：
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