[发明专利]一种用于EB炉熔炼钛合金的双层式冷凝罩

说明书

一种用于EB炉熔炼钛合金的双层式冷凝罩，包括耐高温钢结构框架和壳体板，耐高温钢结构框架为通过钢管和/或钢板组合构成的立体中空框架结构，壳体板贴设在耐高温钢结构框架的内侧表面，壳体板的内表面上贴设有供冷凝物附着的内衬层，内衬层上间隔开设有多个与冷凝罩内腔相通的孔洞结构或缝隙结构，使冷凝物能够嵌入内衬层中。当内层采用具有孔洞结构的金属板时，冷凝物在生长过程中嵌入金属板的孔洞中，冷凝物与衬板形成类似铆接固定作用，可牢固固定冷凝物；当内层采用编制结构的耐高温柔性碳纤维布时，由于编制结构存在空隙，因此也可牢固固定冷凝物，从而大幅改善钛合金EB熔炼过程冷凝物掉落问题，提高铸锭熔炼质量、产值及经济效益。

技术领域

本发明涉及用于EB炉的冷凝罩领域，尤其涉及一种用于EB炉熔炼钛合金的双层式冷凝罩。

背景技术

电子束冷床熔炼炉，简称EB炉使用电子束作为热源熔化金属，通过一次熔炼即可获得用于直轧的扁锭，具有生产流程短、成本低优点，是目前最为先进的一种的钛及钛合金熔炼技术和主流发展方向。与传统“VAR多次熔炼+锻造”制坯方法相比，EB炉熔炼具有O、N等杂质元素增量少，可有效去除高低密度夹杂，能够实现散料装炉，原材料适应能力强等优点；同时，EB炉熔炼可获得扁锭，解决了传统VAR熔炼仅能生产圆锭问题。由于以上成本、质量及短流程优势，近年来EB炉熔炼纯钛及钛合金获得了较大发展。

由于EB炉熔炼钛及钛合金真空度高、钛液过热度大，因此熔炼过程金属及合金元素挥发较多，根据熔炼设备、工艺及牌号不同，挥发损耗约占原材料比重高达2～8％，挥发物随后在冷凝罩内部或熔炼室内部形成冷凝物。与纯钛不同，钛合金中普遍存在低熔点、高饱和蒸气压Al等合金元素，而Al与Ti熔炼相差1000℃，且饱和蒸汽压相差数倍，冷凝物形成速率及重量是纯钛熔炼的数倍，由于冷凝物与炉壁或冷凝罩衬板冷热膨胀系数不同、结合不牢，在热胀冷缩、重力作用下，当冷凝物重力大于与接触物界面结合力时，极易掉落至冷床或结晶器熔体内，而冷凝物中富含Al、O、N、C等合金及杂质元素，从而影响到铸锭质量；此外，由于EB炉熔炼钛合金，冷凝物形成速率快，需要频繁开炉清理冷凝物，一般每次开炉清炉需要1～3天才能再次进行熔炼，严重影响设备产能及生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于EB炉熔炼钛合金的双层式冷凝罩，显著改善EB炉钛合金熔炼过程中冷凝物掉落问题，并大幅延长清炉周期，提高一个熔炼周期内钛合金产量，具有显著的质量优势和经济效益

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于EB炉熔炼钛合金的双层式冷凝罩，包括耐高温钢结构框架和壳体板，所述耐高温钢结构框架为通过钢管和/或钢板组合构成的立体中空框架结构，所述壳体板贴设在耐高温钢结构框架的内侧表面，通过壳体板对耐高温钢结构框架的顶面和侧面进行密封，从而构成底面开口结构的冷凝罩外壳，壳体板的内表面上贴设有用于供冷凝物附着的内衬层，内衬层上间隔开设有多个与冷凝罩内腔相通的孔洞结构或缝隙结构，使冷凝物能够沿内衬层的厚度方向嵌入内衬层中。

优选的，所述内衬层为金属冲孔板或金属网格板。

优选的，所述内衬层为厚度1mm～3mm的钛板或不锈钢板。

优选的，所述内衬层为耐热碳纤维编织布。

优选的，所述内衬层通过多个间隔设置的板式销钉组件或管式销钉组件安装在壳体板的内表面；

所述板式销钉组件包括卡块、销钉、挡片和弹簧销，销钉同时贯穿壳体板和内衬层，销钉位于冷凝罩内部的一端通过螺纹与卡块连接，销钉位于冷凝罩外部的一端贯穿挡片，挡片靠近冷凝罩一侧的表面压设在耐高温钢结构框架的钢管或钢板上，弹簧销穿设在销钉上并卡设挡片远离冷凝罩一侧的表面，从而使卡块能够压设在内衬层上，以限制内衬层与壳体板分离；