[发明专利]一种采用等离子体炬将残钛铸造成型材的装置与方法

权利要求书

1.一种采用等离子体炬将残钛铸造成型材的装置，其特征在于，包括圆筒状炉壳（1），在炉壳（1）中上部沿圆周布置数个等离子体炬（2）；在炉壳（1）上部设置热电偶（3）、压力表（4）和真空接管（13），真空接管（13）连接真空泵组（14）；在炉壳（1）底部中央设有水冷结晶器（5），水冷结晶器（5）下方设置抽锭杆（6）；在炉壳（1）上端设置炉盖（7），炉盖（7）上设置投料口（8）、观察窗（10）和排气管（11），排气管（11）上安装有高温电磁插板阀（12），炉盖（7）与炉壳（1）之间密封连接；在炉壳（1）底部设有数个底吹机构（9）。

2.如权利要求1所述的采用等离子体炬将残钛铸造成型材的装置，其特征在于，所述炉壳（1）为双层壁结构，在双层壁之间流通冷却水进行冷却。

3.如权利要求1所述的采用等离子体炬将残钛铸造成型材的装置，其特征在于，所述等离子体炬（2）为非转移直流等离子体炬。

4.如权利要求1所述的采用等离子体炬将残钛铸造成型材的装置，其特征在于，所述高温电磁插板阀（12）根据压力表（4）显示的炉内压力数值动态开启与关闭，使炉内压力维持在表压0-0.05MPa的状态。

5.如权利要求1所述的采用等离子体炬将残钛铸造成型材的装置，其特征在于，所述底吹机构（9）的送气速率为5-100Nm³/h。

6.如权利要求1所述的采用等离子体炬将残钛铸造成型材的装置，其特征在于，所述等离子体炬（2）倾斜设置，等离子体炬（2）的轴线与炉壳（1）的轴线在垂直面内呈15°-75°夹角。

7.如权利要求1所述的采用等离子体炬将残钛铸造成型材的装置，其特征在于，所述等离子体炬（2）轴线在水平面上的垂直投影与炉壳（1）水平截面的对称轴（A）之间呈1°-10°夹角。

8.如权利要求1所述的采用等离子体炬将残钛铸造成型材的装置，其特征在于，所述等离子体炬（2）设置为3个，间隔角度α= 120°。

9.如权利要求1所述的采用等离子体炬将残钛铸造成型材的装置，其特征在于，所述投料口（8）直径为100mm-500mm；所述排气管（11）直径为30mm-100mm；所述水冷结晶器（5）直径为150mm-500mm；所述抽锭杆（6）直径为20mm-300mm。

10.利用权利要求1~9所述的任一一种装置将残钛铸造成型材的方法，其特征在于，首先通过投料口（8）加入残钛，之后关闭投料口（8）和高温电磁插板阀（12）；然后通过真空泵组（14）将炉内压力抽到10^-3Pa以下的状态；之后关闭真空泵组（14）并通过底吹机构（9）向炉内鼓入氩气或其他惰性气体，通过高温电磁插板阀（12）的开启与关闭使炉内压力维持在0-0.05MPa的微正压状态；接着启动冷却系统；随后，启动等离子体炬（2）开始熔融工作，同时通过热电偶（3）实时观察装置内的温度变化情况；最后，待金属熔融完成后，启动水冷结晶器（5）让金属熔池底部快速完成结晶并使钛锭快速冷却到300℃以下，并通过抽锭杆（6）把结晶的钛型材抽出炉壳（1）。