[发明专利]一种金属铸锭连续感应熔炼用装置及其应用

说明书

本发明属于金属熔炼领域，并具体公开了一种金属铸锭连续感应熔炼用装置及其应用，其包括坩埚、线圈组件、冷风刀组件和拉锭组件，其中：所述坩埚中设有冷却水路；所述线圈组件缠绕在所述坩埚外侧中部，用于对坩埚内部金属进行感应加热；所述冷风刀组件安装在所述坩埚下部，用于向坩埚内传送冷却气体；所述拉锭组件包括旋拉杆和固定在旋拉杆上的拉锭托盘，所述旋拉杆可旋转和上下移动，所述拉锭托盘外径与所述坩埚下端内径匹配，所述拉锭托盘上开设有旋拉卡槽，该旋拉卡槽用于固定金属引拉锭。本发明装置可解决连续感应熔炼用冷坩埚在金属熔化及铸锭拉锭过程中的渗液及卡锭问题，特别适合钛或钛合金铸锭制备。

技术领域

本发明属于金属熔炼领域，更具体地，涉及一种金属铸锭连续感应熔炼用装置及其应用。

背景技术

目前大体积钛合金铸锭制备主要采用真空自耗电弧熔炼及冷坩埚真空感应熔炼方式。

真空自耗电弧熔炼方式流程较长，主要包括以下流程：合金原材料配置、合金搅拌混合、挤压电极、组焊电极、电极一次自耗熔炼、电极表面扒皮、电极二次自耗熔炼、电极表面扒皮。该工艺所制备的钛合金电极存在成分不均匀、成分偏差大的问题，所制备的钛合金铸锭很难满足航空航天要求。

钛合金冷坩埚真空感应熔炼技术是制备高品质钛合金铸锭的方法，真空感应熔炼是在真空条件下，利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料进行熔炼的方法，能够通过感应加热、搅拌使熔池温度均匀，实现合金溶液成分的均匀化控制。但是该技术目前只能制作小规格铸锭，其重量在50Kg～100Kg，不能有效满足航空航天以及舰船对大规格高均质钛合金铸锭的需求。采用常规感应熔炼的方法由于电源及冷却技术瓶颈的限制无法制备大体积钛合金铸锭，而连续感应熔炼是制备大体积高品质钛合金铸锭的有效途径，但采用该方法熔炼钛合金铸锭过程坩埚与拉锭装置配合处易出现钛合金液渗漏的情况，除此之外由于坩埚是电磁感应加热分瓣式结构，易出现卡锭现象。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种金属铸锭连续感应熔炼用装置及其应用，其目的在于，解决连续感应熔炼用冷坩埚在金属熔化及铸锭拉锭过程中的渗液及卡锭问题。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种金属铸锭连续感应熔炼用装置，包括坩埚、线圈组件、冷风刀组件和拉锭组件，其中：

所述坩埚中设有冷却水路；

所述线圈组件缠绕在所述坩埚外侧中部，用于对坩埚内部金属进行感应加热；

所述冷风刀组件安装在所述坩埚下部，用于向坩埚内传送冷却气体；

所述拉锭组件包括旋拉杆和固定在旋拉杆上的拉锭托盘，所述旋拉杆可旋转和上下移动，所述拉锭托盘外径与所述坩埚下端内径匹配，所述拉锭托盘上开设有旋拉卡槽，该旋拉卡槽用于固定金属引拉锭。

作为进一步优选的，所述拉锭托盘上开设有水冷环槽，该水冷环槽位于所述旋拉卡槽周围。

作为进一步优选的，所述线圈组件缠绕在距离所述坩埚顶部1/4L～2/3L处，L为坩埚总高度。

作为进一步优选的，所述冷风刀组件安装在所述坩埚下部两侧，其包括冷风刀盘架，该冷风刀盘架中开设有冷风管路，所述冷风管路靠近坩埚一端为冷风出口，所述冷风出口为收缩流道。

作为进一步优选的，所述冷风刀组件的安装位置低于所述冷却水路的入口和出口。

作为进一步优选的，所述坩埚上端设有三级给料混料系统。

作为进一步优选的，所述坩埚包括周向组合连接的多片铜片，相邻铜片间填充有云母片。

作为进一步优选的，每片铜片轴向切缝形成两瓣，该两瓣铜片间填充有云母片，每瓣铜片中均设有冷却循环管，各铜片中的冷却循环管连接形成冷却水路。