单层冷却管路的真空悬浮熔炼用冷坩埚制造技术

本实用新型专利技术涉及一种单层冷却管路的真空悬浮熔炼用冷坩埚，包括分瓣的金属坩埚体，其特征是：在每一坩埚瓣上制作单层的冷却通道；相邻坩埚瓣的冷却通道首尾相接，形成弯曲的蛇形通道，使冷却液能从一个坩埚瓣通入下一个坩埚瓣；以一个或一个以上的坩埚瓣组成包含一个独立通道循环的坩埚瓣组，在一组坩埚瓣组的第一瓣的通道的端头安装进水管，在其最后一瓣的通道的端头安装回水管。其优点是：简化了坩埚结构，降低了坩埚的制作难度，使坩埚的可靠性提高，而且容易清理和修复。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种单层冷却管路的真空悬浮熔炼用冷坩埚，属于冶金中的坩埚

技术介绍
真空感应熔炼技术属于先进的熔炼技术，它排除了熔炼过程中气氛和加热源对炉料的污染。但是，这种技术不能排除坩埚材料同炉料的反应。为了制备对纯度要求特别高的产品和熔炼活泼材料，上世纪末出现了更加先进的真空悬浮熔炼技术——它用分瓣的金属坩埚代替陶瓷材料坩埚，并用电磁场产生热效应和悬浮力，使炉料在熔炼过程呈悬浮状态， 从而完全排除了坩埚材料的污染作用。真空悬浮熔炼技术虽然有许多卓越的优点，但是这种技术至今还没有得到普遍推广。坩埚结构复杂，加工技术难度大，制造费用高是产生这种情况的一个原因。结构方面的困难之一来源于复杂的冷却管路——金属坩埚在高温下工作时必须用冷却剂冷却，以往的冷坩埚采用双层管冷却通道每一坩埚瓣中有一个很细、很长的孔， 每孔中还要有一支更细、更长的管，它们分别是坩埚瓣的进水管和回水管。以内径60mm高度120mm的分18瓣的紫铜冷坩埚为例，在每一个坩埚瓣内的冷却通道，包括由作为进水管的在坩埚瓣IOmm的截面内精确地钻出的Φ6Χ IlOmm的细孔和在孔端焊接的Φ8Χ IOOmm 的紫铜管，包括作为回水管的一端装入孔中的Φ4Χ200πιπι的毛细管。坩埚的几十支进水管和回水管还必须精确、严密地焊接到直径60mm的冷却水套上，管道的间隙小于2mm。可见， 制造这样的冷却管道系统有很大的技术难度，这导致工期长，废品多，材料消耗大。此外，这种结构的坩埚还有容易发生故障，损坏后难以修复等缺点双层管的冷却通道狭窄，容易发生水垢或杂物堵塞事故；坩埚的焊点多，焊接困难，容易出现焊口泄漏事故；这种结构的冷坩埚在制造完成之后几乎无法拆解，所以，在使用之后很难进行彻底清理，发生故障进行修复时需要把坩埚的所有的焊口烧开，把坩埚分解成小元件后才能进行处理，而且，把拆解的元件再装配成坩埚的过程往往要比制作一个新坩埚的难度还要大。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决真空悬浮熔炼技术中制作冷坩埚的技术困难，提供一种使坩埚结构简化，制作难度减小，可靠性提高，而且容易清理和修复的单层冷却管路的真空悬浮熔炼用冷坩埚。本技术的目的是由以下方式实现的本技术包括分瓣的金属坩埚体，其特征是在每一坩埚瓣上制作单层的冷却通道；相邻坩埚瓣的冷却通道首尾相接，形成弯曲的蛇形通道，使冷却液能从一个坩埚瓣通入下一个坩埚瓣；以一个或一个以上的坩埚瓣组成包含一个独立通道循环的坩埚瓣组， 在一组坩埚瓣组的第一瓣的通道的端头安装进水管，在其最后一瓣的通道的端头安装回水管。所述单层冷却管路的真空悬浮熔炼用冷坩埚，在每一坩埚瓣中钻冷却通道孔，相邻坩埚瓣的冷却通道孔的结合采用在孔端安装孔端连接管的方式连接，或采用在通孔的端部加工横孔，用横孔连接管连接，或用在冷却通道孔的端部加工沟槽，用盖板封闭的方式连接；所述单层冷却管路的真空悬浮熔炼用冷坩埚，沿坩埚瓣的长度方向焊接金属管作冷却通道；所述单层冷却管路的真空悬浮熔炼用冷坩埚，把薄金属板焊接或密封安装在坩埚瓣的外表面形成水套，然后再用水套连接管结合相邻坩埚瓣的水套。构成一个坩埚瓣组的坩埚瓣的数量最少可以是一个，最多可等于坩埚体的全部坩埚瓣的数目；各组坩埚瓣组的进水管和回水管分别连接到进水总水套和回水总水套上，这样就为整个坩埚体制作了冷却通道。确定坩埚瓣组包含的坩埚瓣的片数是以冷却液能充分冷却一组中所有的坩埚瓣为原则，以选2片、4片或6片为一组为多。坩埚体的尺寸较小时，一组中包含的坩埚瓣可以多些，而坩埚体的尺寸较大时，则应适当减少一组中所包含的坩埚瓣的数量。当坩埚体很大时，特别是坩埚瓣的长度很大时，可以以一片坩埚瓣作为一个坩埚瓣组。当坩埚瓣组所包含的坩埚瓣的片数为偶数时，进水水套和回水水套一般装在坩埚体的一端；而当片数为奇数时，一般将两个水套分别装在坩埚体的两端。水套不应该成为闭合的导电通道，为此，最好不采用环形和盘形水套；当使用环形和盘形水套时，则应该在水套中制作一个或数个封闭的割断口。在坩埚瓣上制作的冷却通道是以下三类在坩埚瓣上制作的第一类单层冷却通道是内孔型通道在每一坩埚瓣中钻冷却通道孔，相邻坩埚瓣的冷却通道孔的结合可以采用在孔端安装孔端连接管的方式连接，也可以采用在通孔的端部加工横孔，用横孔连接管连接，还可以用在冷却通道孔的端部加工沟槽，用盖板封闭的方式连接。相邻坩埚瓣的冷却通道之间用连接管或沟槽的结合，以及进水管、回水管与坩埚瓣的结合，进水管、回水管与水套的结合，可以用焊接的方法，也可以用密封螺帽、密封圈、 螺钉等元件进行机械密封。当坩埚体的尺寸比较大时，机械密封的方法比较容易。为了简化内孔型冷却通道的制作工艺，可以直接用金属管制作坩埚瓣。但是，为了适合坩埚内截面和外截面的形状，金属管需要有合适的截面。例如，用方管制作矩形截面的坩埚体，用截尾扇形截面管制作圆截面坩埚体等等。在坩埚瓣上制作的第二类单层冷却通道是焊管型通道沿坩埚瓣的长度方向焊接金属管作冷却通道，被焊接的金属管在第一个坩埚瓣到达端部后弯曲伸向相邻的坩埚瓣的端部，然后沿着第二个坩埚瓣(一瓣以上)的长度方向反向铺设和焊接。按照同样的方式， 管道再焊接到第三、第四坩埚瓣上，等等。制作这种结构还可以采用另外一种方法沿每片坩埚瓣的长度方向焊接金属管， 用连接管结合相邻坩埚瓣上被焊接金属管的端头。连接管用金属管时，可以用焊接的方法或机械密封安装的方法进行结合，也可以使用非金属的连接管，例如橡胶管、塑料管等，采用管连接的方式进行结合。当坩埚瓣比较宽时，可以在同一个坩埚瓣上沿长度方向平行地焊接二支或多支金4属管，这些金属管的端头的连接方法与本前面提出的方法相同。在坩埚瓣上制作的第三类单层冷却通道是水套型通道把薄金属板焊接或密封安装在坩埚瓣的外表面形成水套，然后再用水套连接管结合相邻坩埚瓣的水套。这种水套也可以用用非金属材料制作，例如用塑料制作。连接水套的连接管用金属管时，也可以使用非金属的连接管，例如橡胶管、塑料管等，用管连接的方式进行结合。在同一坩埚瓣的水套上安装的连接管，可以是1支、2支或更多支。例如，为了在坩埚瓣的同一侧连接相临坩埚瓣的水套，可在水套的一侧安装一支开口短金属管，在水套的同一侧再插入一支开口长金属管，使其伸到接近水套另一侧的位置。该水套的短管同前一坩埚瓣水套的长管连接，长管与下一坩埚瓣水套的短管连接，并使短管接进水，长管接回水。它们同坩埚瓣水套的结合，可以用焊接的方法，也可以用机械密封安装的方法。一般地说，当坩埚体直径较小时以钻孔型通道比较相宜——在这种情况下，坩埚瓣的长度不太大，钻孔比较容易；当坩埚直径较大时采用焊管型通道比较合适——这时，坩埚瓣的宽度较大，被焊金属管在坩埚瓣的端部能比较容易地弯到相邻坩埚瓣的端部。可以用坩埚体内径100 120mm作为这两种类型的分界。当坩埚的尺寸更大时，例如坩埚内径大于200mm时，采用水套型通道更加适宜——这时，金属管的冷却面积不能满足要求。但是， 这些区分不是绝对的，即便是小尺寸坩埚也不是不能采用焊管型冷却通道。对坩埚体底部的冷却，可以借助在坩埚体壁上的冷却通道所产生的冷却效果，也可以制作单独的冷却通道。在坩埚体底部制作冷却通道的方法与在坩埚体壁制作的方法相似，但是最好采用焊管型通道。被焊金属管本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种单层冷却管路的真空悬浮熔炼用冷坩埚，包括分瓣的金属坩埚体，其特征是：在每一坩埚瓣上制作单层的冷却通道；相邻坩埚瓣的冷却通道首尾相接，形成弯曲的蛇形通道，使冷却液能从一个坩埚瓣通入下一个坩埚瓣；以一个或一个以上的坩埚瓣组成包含一个独立通道循环的坩埚瓣组，在一组坩埚瓣组的第一瓣的通道的端头安装进水管，在其最后一瓣的通道的端头安装回水管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李碚，
申请(专利权)人：李碚，
类型：实用新型
国别省市：15