[实用新型]连续水冷结晶器

说明书

本实用新型涉及钛合金制备的结晶器领域，公开一种连续水冷结晶器，包括水冷铜结晶器、水冷旋转铜杆、导引杆以及电机，其中：水冷铜结晶器，成圆筒状结构，其限定了一用于成型管材或者棒材的圆柱形腔体；水冷旋转铜杆，可移除地安装到水冷铜结晶器的上方，并延伸进入圆柱形腔体内；位于水冷旋转铜杆上方的驱动水冷旋转铜杆旋转的电机，通过齿轮与啮合并传动连接；位于水冷铜结晶器下方的导引杆，并通过摩擦力安装到腔体内部；导引杆的外径与圆柱形腔体的直径相当，水冷铜结晶器以及水冷旋转铜杆上均安装有独立的水冷通道。本实用新型可快速实现管材或者棒材的生产切换，还可针对需要生产不同管径的管材，不需要额外开设生产线，提高生产效率。

技术领域

本实用新型涉及金属材料制备及加工领域，具体涉及一种连续水冷结晶器。

背景技术

钛及钛合金因具有低密度、高比强度、耐高温、耐腐蚀、无磁、生物兼容等优异性能，在航空、航天、舰船等领域得到大量的应用，然而钛的高成本限制了钛及钛合金的应用范围，尤其在民用领域。目前工业钛合金中除了原材料的成本居高不下，钛及钛合金的真空熔炼及其加工占据总成本的60％也影响了钛合金的使用范围。为了降低钛合金成本，钛及钛合金相关研究人员从海绵钛的低成本制造技术、低成本钛合金研究等方面已开展了许多的研究工作。目前降低钛合金成本的途径有：通过改进原材料(海绵钛)的制备方式来降低原材料成本、采用廉价合金化元素、简化钛合金加工工艺、优化钛制品加工技术等各种方法。

工业制备中熔炼钛及钛合金的手段上，一般通过等离子枪、真空熔炼等方式将原料融化，原料熔化进入熔池，熔池中的钛液在结晶器中冷却凝固，直到电极全部熔化后形成钛锭。例如现有技术的中国专利201510398496.7提出一种钛及钛合金制备的连铸技术和设备，是一种钛合金的短流程生产工艺，在氩气保护或惰性气体气氛下，采用等离子枪作为热源，通过结晶器、等离子枪和下拉机构来实现钛及钛合金圆形、扁形铸锭的连续铸造，降低钛合金加工成本约15％以上。但从制备工艺和设备来看，其提出了短流程制备钛合金的设想，采用的倒梯形的结晶器不能实现制备不同的管材和棒材的需求。在实际生产实践中需要更换设备或者生产线。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种适于钛和钛合金短流程生产的连续水冷结晶器，可快速实现管材或者棒材的生产切换，而且还可针对需要生产不同管径的管材，不需要额外开设生产线，提高生产效率。

为达成上述目的，本实用新型提出一种适于钛和钛合金短流程生产的连续水冷结晶器，包括水冷铜结晶器、水冷旋转铜杆、导引杆以及电机，其中：

水冷铜结晶器，成圆筒状结构，其限定了一用于成型管材或者棒材的圆柱形腔体，所述圆柱形腔体的直径定义为D₀；

水冷旋转铜杆，可移除地安装到水冷铜结晶器的上方，并延伸进入圆柱形腔体内，水冷旋转铜杆的外径定义为D₁，且满足：D₁小于D₀；

位于水冷旋转铜杆上方的驱动水冷旋转铜杆旋转的电机，通过齿轮与啮合并传动连接；

位于水冷铜结晶器下方的导引杆，并通过摩擦力安装到腔体内部；导引杆的外径D₂与圆柱形腔体的直径D₀相当；

其中，所述水冷铜结晶器以及水冷旋转铜杆上均安装有独立的水冷通道。

进一步的实施例中，所述水冷铜结晶器的顶部位置被设置成为金属液体的入口，并且在顶部位置围绕水冷铜结晶器设置有环状感应加热线圈，通以外部激励电源用于感应加热以防止金属液体冷却凝固而堵塞结晶器。

进一步的实施例中，所述环状感应加热线圈连接至一中频激励电源，其工作频率范围是1.0-50kc。

进一步的实施例中，所述水冷铜结晶器的底部位置被设置成为成型的管材或者棒材的拉出口，并且在底部位置设置有超声振动器，通过超声振动振荡以优化凝固过程。