[发明专利]钛及钛合金短流程制备装置与方法

权利要求书

1.一种基于钛及钛合金短流程制备装置实现的钛及钛合金短流程制备方法，其特征在于，所述钛及钛合金短流程制备装置包括送料机构、熔炼室、结晶机构、辊轮输送机构、切断机构、自动翻转器、自动推送机构以及水平运输轨道，其中：所述送料机构为连续送料机构，包括上料仓、下料仓、第一真空插板阀、第二真空插板阀、螺旋输送杆、第一电机以及送料管道，其中第一真空插板阀设置在上料仓的入口，上料仓与下料仓之间经由第二真空插板阀连接，下料仓的出料口连通所述送料管道，所述螺旋输送杆设置在送料管道内并由所述第一电机驱动旋转实现连续旋转送料；送料管道的出口延伸进入到所述熔炼室内，将原料连续输送至熔炼室内的水冷铜炉床上；所述熔炼室内支撑有水冷铜炉床，位于所述送料管道的出口下方，接收输送的原料并堆积，所述水冷铜炉床的上方设置有等离子枪，用于对原料进行加热熔炼形成金属液体；所述水冷铜炉床的其中一侧边缘还设置有供金属液体溢出的导流口；所述结晶机构设置位于所述导流口的下方，结晶机构具有圆筒状水冷铜结晶器，所述金属液体通过导流口溢出至水冷铜结晶器的圆筒腔体内进行管材或者棒材的成型；辊轮输送机构设置在结晶机构下方并具有多对辊轮，多对辊轮通过第三电机驱动以经由辊轮拉出导引杆或者成型的管材或/棒材，下拉的管材或/棒材达到设定长度后，经由切断机构切成设定值长度；定长的管材或者棒材落入到自动翻转器翻转后，经由自动推送机构将其推出至水平运输轨道上进行输出；

其中，制备工艺包括以下步骤：

步骤1、连续加料：将原料加入到上料仓中，第一真空插板阀和第二真空插板阀关闭，然后通过真空泵进行抽真空，抽真空数值达到设定值后打开第二真空插板阀，真空数值范围≤5Pa，原料进入下料仓中，关闭第二真空插板阀；打开第一真空插板阀，再次将原料加入上料仓中，关闭第一真空插板阀抽真空；

步骤2、原料从下料仓进入送料管道并通过螺旋输送杆旋转送料进入熔炼室内部，送料过程中通过第一超声振动器，位于下料仓的出口位置，通过振动以阻止出口堵塞；

步骤3、进入熔炼室内的原料在水冷铜炉床上堆积，堆积到一定厚度，启动第一等离子枪对堆积的原料进行熔炼形成金属液体，金属液体缓慢流满水冷铜炉床形成凝壳后，启动第二等离子枪进行进一步熔炼；所述第一等离子枪和第二等离子枪的功率在50-150kw，且第二等离子枪的功率大于等于第一等离子枪的功率；

步骤4、水冷铜炉床上的金属液体液位升高后通过导流口溢出至水冷铜结晶器的圆筒腔体内进行管材或者棒材的成型，其中，根据制备需要，选择管材制备或者管材制备：

在制备管材时，在金属液体流入水冷铜结晶器时，同时旋转水冷旋转铜杆，根据不同内径的管材制备需要而选择不同尺寸的水冷旋转铜杆；金属液体围绕水冷旋转铜杆凝固形成管材，通过下部的导引杆堵住防止其直接落下来，并与下部的导引杆形成一体；

在制备棒材时，则将水冷旋转铜杆从水冷铜结晶器的上部位置移除，使得金属液体直接流入水冷铜结晶器的圆筒状腔体内，凝固成型，通过下部的导引杆堵住防止其直接落下来，并与下部的导引杆形成一体；

步骤5、导引杆在驱动辊的牵引下，将水冷铜结晶器中冷却凝固成型的管材或者棒材以一定速度向下拉动；

步骤6、下拉的管材/棒材的长度达到设定值后，切断机构上安装的等离子枪启动将管材/棒材按设定值长度切断，同时等离子枪保持与管材的下拉速度相同值向下运动；

步骤7、定长管材/棒材落入自动翻转器中被翻转成水平方向，自动推送杆将自动翻转器中定长管材/棒材推送至水平传送轨道上自动传送至向下工序；

步骤8、通过水平传送轨道自动传送过来的定长管材/棒材经由三叉翻转机构捕获后，翻转至成品收集室内集中放置冷却。

2.根据权利要求1所述的钛及钛合金短流程制备方法，其特征在于，前述步骤1中，下料仓比上料仓的容积大，待下料仓内的原料消耗剩体积20%时再从上料仓继续加入原料，实现原料加入的连续化。

3.根据权利要求1所述的钛及钛合金短流程制备方法，其特征在于，在熔炼和精炼过程中，还通过熔炼室内部、围绕水冷铜炉床的外围设置的环状感应搅拌线圈，接收中频电源驱动工作用于搅拌金属液体，其频率范围是1.0-50kc。