[发明专利]一种调控水冷坩埚浇注TiAl合金熔化过热度的方法

说明书

本发明公开一种调控水冷坩埚浇注TiAl合金熔化过热度的方法，包括在水冷坩埚和铸型之间设置的中间包，中间包包括中间包主体、陶瓷托盘及感应加热线圈；水冷坩埚的出液口与中间包主体的顶端开口相对接，中间包主体的底端出液口处安装有陶瓷托盘，陶瓷托盘处设置有封口；连接电源的感应加热线圈对应设置在中间包主体的外侧。本发明的调控水冷坩埚浇注TiAl合金熔化过热度的方法，在不污染TiAl熔体和损失熔体热量的前提下，调控熔体过热度使后浇注的熔体过热度不低于先浇注的熔体，从而显著提高冒口对铸件的补缩能力，减少TiAl合金铸件缩孔缩松缺陷，改善TiAl的铸造成品率。

技术领域

本发明涉及金属铸造技术领域，特别是涉及一种调控水冷坩埚浇注TiAl 合金熔化过热度的方法。

背景技术

TiAl熔体具有高的化学活泼性，与几乎所有的氧化物陶瓷发生反应，因此采用氧化物陶瓷坩埚进行TiAl合金熔炼会污染TiAl熔体。水冷坩埚能够在坩埚壁上形成一层合金凝壳，从而避免坩埚壁与合金熔体的接触，保证熔体的纯净度，是熔炼TiAl合金主要使用的坩埚。

水冷坩埚熔炼TiAl合金时，熔体呈悬浮态，仅底部熔体与冷坩埚接触，由于水冷坩埚中的水冷系统会降低与坩埚接触的熔体的热量，因而水冷坩埚内熔体的温度呈现上高下低的特点。采用水冷坩埚进行浇注时，浇出的TiAl熔体温度先高后低，而通常先浇出的熔体填充铸件型腔，后浇出的熔体填充冒口型腔，这会造成冒口中的熔体温度低于铸件，而不利于铸件的补缩。

目前，工业上特别是连铸行业普遍采用中间包来调控熔体的过热度，但此方法尚未应用于调控水冷坩埚浇注TiAl合金铸件过程中熔体的过热度。直接将连铸用中间包应用于水冷坩埚浇注TiAl合金熔体会存在以下问题：冷坩埚熔体过热度不高，连铸用中间包内部的冲击槽、挡墙、挡坝、透气条、消旋器、塞棒等复杂结构不利于TiAl熔体温度的保持，出水口处也易形成凝壳而导致熔体无法流出；TiAl熔体化学活泼性高，目前中间包工作层所用的耐火材料 (MgO、Al2O3、SiO2)会与TiAl熔体发生反应而对熔体造成污染。

由此可见，为调控水冷坩埚浇注TiAl合金铸件过程中熔体的过热度，在水冷坩埚和铸型之间采用中间包，并基于冷坩埚TiAl熔体过热度不高和化学活泼性强的特点，对适用于水冷坩埚TiAl熔体的中间包进行重新设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种调控水冷坩埚浇注TiAl合金熔化过热度的方法，以解决上述现有技术存在的问题，在不损失熔体热量和污染熔体的前提下，调控水冷坩埚浇注TiAl熔体的过热度使后浇注的熔体不低于先浇注的熔体，从而显著提高 冒口对铸件的补缩能力，减少TiAl合金铸件缩孔缩松缺陷，改善 TiAl的铸造成品率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种调控水冷坩埚浇注TiAl合金熔化过热度的方法，包括在水冷坩埚和铸型之间设置的中间包，所述中间包包括中间包主体、陶瓷托盘及感应加热线圈；所述水冷坩埚的出液口与所述中间包主体的顶端开口相对接，所述中间包主体的底端出液口处安装有所述陶瓷托盘，所述陶瓷托盘处设置有封口；连接电源的所述感应加热线圈对应设置在所述中间包主体的外侧。

优选的，所述封口为TiAl薄板封口；将TiAl熔体从所述水冷坩埚浇注到所述中间包主体中；在所述陶瓷托盘支撑的所述TiAl薄板封口的作用下，熔体在所述中间包主体内短暂停留，熔体温度趋于均匀；与此同时，所述中间包主体外侧的所述感应加热线圈对所述中间包主体内的TiAl熔体以及所述TiAl 薄板封口进行加热；当所述TiAl薄板封口熔化后，所述中间包主体内的TiAl 熔体从所述出液口流出进入铸型。

优选的，所述中间包主体形状呈倒水滴型，且所述中间包主体的容量大于所述水冷坩埚中母合金的重量，所述中间包主体的进料口直径大于熔体沿所述水冷坩埚壁流动的宽度，汇流区剖面斜度为30～60°，所述出液口直径为铸件浇口直径的0.3～0.6倍，且所述出液口的长径比为0.5～2.0。