[实用新型]带有焊接冷却管路的真空感应熔炼用冷坩埚

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种真空感应熔炼用的冷坩埚，尤其是带有焊接冷却管路的真空感应熔炼用冷坩埚的结构设计。

技术背景

真空感应悬浮熔炼技术是当代最先进的熔炼技术，它不仅排除了熔炼过程中气氛和加热源对炉料的污染，而且完全排除了坩埚材料的污染，所以它可以熔炼对纯度要求特别高的产品，可以熔炼特别活泼材料。悬浮熔炼技术用金属(大多为紫铜)坩埚代替陶瓷材料坩埚，为防止金属坩埚本身被熔化，坩埚必须用水或其它冷却剂冷却，所以，这种技术又称为冷坩埚真空感应熔炼技术(以下简称为“感应冷坩埚技术”)。

感应冷坩埚技术虽然有许多优点，但是它至今还没有得到普遍推广，其原因之一是坩埚的结构复杂，技术难度大，制造费用高。

冷坩埚主要包括坩埚壁(01)和坩埚底(02)两部分，其结构复杂是指坩埚必须分瓣成许多坩埚片(03)，而每一瓣坩埚片又必须接受充分的冷却。以往的冷坩埚，其冷却通道制作在坩埚片的内部，在每一片坩埚片中有一个冷却腔，它由内孔(04)和内管(05)组成，结合进水管和回水管(以下统称“冷却导管”)(04)形成一个独立的冷却通道(图1)。每一片坩埚片的冷却导管都要同水套(07)连接，然后才能通过冷却总管(08)引到炉外。这样，在由10～20片，甚至更多片坩埚片组成的坩埚中，冷却通道就形成了密集、复杂的结构，所以，制造的难度非常大。

困难还来源于坩埚要留出一部分位置不分瓣，如坩埚底或坩埚底的一部分厚度，其目的是为了保持坩埚的整体性。因此，制作坩埚不得不使用大块坯料，坩埚的内腔要从整体坯料中挖出，它造成的材料浪费超过了50％(尚未计入切缝、钻孔等造成的消耗)。此外，在整体坯料上加工大量坩埚瓣和密集焊接，技术难度大，容易出差错，而且一旦在某一局部发生差错就整体报废。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供一种带有焊接冷却管路的真空感应熔炼用冷坩埚，以便简化感应冷坩埚技术中冷坩埚的结构和制作方法，本实用新型所述的冷坩埚由若干无内孔的金属片材组成，冷坩埚由坩埚壁、坩埚底、冷却液通道组成，冷坩埚的坩埚壁和坩埚底由无内孔的金属片材制成的坩埚片拼装组成，坩埚壁上的坩埚片之间的缝隙平行于坩埚的轴线，坩埚底同坩埚壁可以为分体结构，也可以采用一体化整体结构。冷却液通道用焊接在坩埚表面的金属通道构成，可以是焊接在坩埚壁和坩埚底的金属管(16)，也可以是用金属的冷却连接管(20)连通坩埚片上由金属板焊接出的冷却腔(19)而构成。冷却液通道可以分成几个冷却单元，每一单元包括独立的冷却液进口、冷却液出口和冷却管路。冷却液通道所设的冷却单元个数为2～10个。冷却液通道经过每一片坩埚片，然后通过冷却单元的冷却导管(06)接入冷却总管(08)。

本实用新型所述的冷坩埚，坩埚壁具有分瓣结构，它一般由10～20瓣，甚至更多瓣的坩埚片组成，坩埚片由无内孔的金属片(03)制成，形状和结构相同，例如，长边平行于柱面母线的，相同的圆柱面小片、棱柱面小片或矩形板。分瓣的缝隙平行于坩埚的轴线或柱面的母线。

坩埚底也由无内孔的坩埚片(02)组成。坩埚底的坩埚片的片数可以与坩埚壁的坩埚片的片数相等或相近，但是一般都要少于后者。

坩埚底的坩埚片之间的缝隙可以是以坩埚的轴线为中心辐射状走向，可以是相互平行，可以是蛇行走向，也可以按照其它的分布方式。无论采用哪种走向，坩埚片之间的缝隙都要平行于坩埚的轴线。

本实用新型最重要的特点是把坩埚的冷却液通道焊接到坩埚的外壁。它可以是焊接在坩埚壁和坩埚底的金属管(16)，小型坩埚大多采用这种办法；也可以是用金属板在坩埚片上焊接出冷却腔(19)，然后用金属的冷却连接管(20)把这些冷却腔连通起来，这更加适合于大型的坩埚。采用后一种办法时，金属管同冷却腔的连通办法可以是焊接，但是最好是采用机械密封(22、23)。因为在采用机械密封的情况下，坩埚可以被完全拆卸，这有利于对坩埚进行维护、清理和修复。

冷却液通道的走向应能够经过每一片坩埚片，可以是沿着坩埚片长度方向的蛇行走向，可以是与坩埚片的缝隙交叉的蛇行走向，可以是沿着坩埚的外壁围绕坩埚轴线的螺旋走向，还可以是其它走向。本实用新型推荐冷却液通道的走向是：坩埚壁沿着坩埚片长度方向的蛇行走向，坩埚底螺旋走向和蛇行走向。

为了保证坩埚得到充分的冷却，其冷却液通道可以分成几个冷却单元。每一单元包括独立的冷却液进口、冷却液出口和冷却管路。一个坩埚的冷却单元数可以是一个、两个、或者更多。包括坩埚底的冷却单元，本实用新型推荐的冷却总单元数是2～10个，最好是4～6个。