[发明专利]一种无卷气钛-石墨熔体的高效搅拌方法及装置

摘要

本发明公开了一种无卷气钛‑石墨熔体的高效搅拌方法及装置，属于冶金、铸造等材料加工研究领域，本发明采用内壁布有直叶片的变体积石墨坩埚与高速电磁搅拌相结合方式对钛‑石墨熔体进行搅拌；利用变体积石墨坩埚，通过减小石墨坩埚的体积，排空石墨坩埚中熔体上部的全部气体，并且在熔体与外界气体完全隔绝的条件下，即没有气体源的条件下，进行熔体的搅拌，进而从根源上避免熔体卷气；利用高速电磁搅拌，在无卷气束缚的情况下，使钛‑石墨熔体产生周向高速搅拌运动，利用石墨坩埚内壁上的直叶片，不断地将内部的钛‑石墨熔体移到周围、将上部的钛‑石墨熔体移到下部，进而阻止石墨颗粒的上浮和中央偏聚运动，从而高效率地得到无卷气的石墨颗粒均匀分布的钛‑石墨熔体，搅拌时间可缩短到2分钟，解决了钛‑石墨熔体搅拌中存在的卷气和搅拌效率低技术问题。 1

主权项

1.一种无卷气钛‑石墨熔体的高效搅拌方法，其特征在于，采用内壁布有直叶片的变体积石墨坩埚与高速电磁搅拌相结合方式对钛‑石墨熔体进行搅拌；利用变体积石墨坩埚，通过减小石墨坩埚的体积，排空石墨坩埚中熔体上部的全部气体，并且在熔体与外界气体完全隔绝的条件下，即没有气体源的条件下，进行熔体的搅拌，进而从根源上避免熔体卷气；利用高速电磁搅拌，在无卷气束缚的情况下，使钛‑石墨熔体产生周向高速搅拌运动，利用石墨坩埚内壁上的直叶片，不断地将内部的钛‑石墨熔体移到周围、将上部的钛‑石墨熔体移到下部，进而阻止石墨颗粒的上浮和中央偏聚运动，从而高效率地得到无卷气的石墨颗粒均匀分布的钛‑石墨熔体，包括以下步骤：

步骤1，制备钛‑石墨熔体，温度控制在1700℃；

步骤2，将上述钛‑石墨熔体倒入石墨坩埚中，石墨坩埚的预热温度为1700℃，由其壁内的加热管实现预热；

步骤3，启动上下移动装置，将体积调整头下端的外螺纹降到石墨坩埚上沿儿的内螺纹处，关闭上下移动装置；启动体积调整头的驱动装置，将体积调整头的外螺纹旋入石墨坩埚的内螺纹内，当钛‑石墨熔体开始沿着封塞的圆台与漏斗形放气口之间的间隙、从封塞的长方平板的下部溢出时，关闭体积调整头的驱动装置；顺时针拧紧紧固螺钉，将漏斗形放气口封住，使熔体与外界气体完全隔绝；

步骤4，接通热电偶，利用热电偶向外部电源与冷却液供给系统输入信息，调节加热管和冷却管，使钛‑石墨熔体的温度稳定在1700℃，启动高速电磁搅拌装置，对钛‑石墨熔体进行等温搅拌，稳定搅拌2分钟；

步骤5，关闭高速电磁搅拌装置，逆时针拧松紧固螺钉，使封塞在弹簧的作用下弹起，打开堵塞即可放出钛‑石墨熔体，以供使用。

2.根据权利要求1所述的一种无卷气钛‑石墨熔体的高效搅拌方法，其特征在于，高速电磁搅拌装置的转速为900～1200转/分。

3.一种无卷气钛‑石墨熔体的高效搅拌装置，该装置包括：高速电磁搅拌装置、石墨坩埚2及其体积调整装置与上下移动装置、热电偶11、堵塞7及底架9；其特征在于：

在石墨坩埚2的内壁上部加工有内螺纹，与体积调整头10下端的外螺纹相互配合；石墨坩埚2的体积调整装置由体积调整头10、封塞13、紧固螺钉14、弹簧15和驱动装置构成，用于实现石墨坩埚2的体积调整；体积调整头10，材质为石墨，其上部为圆杆，下部为圆盘，在圆盘侧面加工有外螺纹，与石墨坩埚2内壁上部的内螺纹相互配合；在圆盘上设有漏斗形放气口12；封塞13的长方平板左下部带有与体积调整头10的圆盘等厚的圆台，长方平板右部设有圆孔，封塞13通过右部圆孔被紧固螺钉14限制在漏斗形放气口12内，封塞13的圆台与漏斗形放气口12之间有1mm的间隙；弹簧15套在紧固螺钉14的螺杆上，其作用是顶起封塞13，在体积调整头10向下旋入使石墨坩埚2体积减小时，便于石墨坩埚2内的空气排出；顺时针旋转紧固螺钉14顶部的长方柄儿，柄儿下面的圆盘便可将封塞13的长方平板压贴在体积调整头10下部圆盘的上表面，使漏斗形放气口12封住；驱动装置由电机18、传动机构19和定位机构构成，用于驱动体积调整头10向下旋入和向上旋出石墨坩埚2，是实现石墨坩埚2体积调整的关键装置；传动机构19由涡轮与蜗杆、齿轮与齿轮传动构成；定位机构位于体积调整头10的圆杆上部，由上下二个轴瓦16进行横向定位，由上下二个止推轴承17进行纵向定位；驱动装置的电机18、传动机构19和定位机构分别采用机械连接方式固定于导向板20上，导向板20可在固定于支架28上的导向槽24内进行上下移动；上下移动装置由电机26、传动机构27、连接滑板21、缓冲弹簧22、连接螺杆23构成；传动机构27由齿条25与齿轮、涡轮与蜗杆传动构成，齿条25的下端与连接滑板21采用机械连接方式连接；连接滑板21可在固定于支架28上的导向槽24内进行上下移动，并通过缓冲弹簧22和连接螺杆23与导向板20连接，使体积调整头10及其驱动装置上下移动；在承载连接螺杆23、导向板20、体积调整头10及其驱动装置、热电偶11、封塞13、紧固螺钉14、弹簧15等相关零部件之后，缓冲弹簧22的压缩量还要大于石墨坩埚2内螺纹的最大旋入深度；上下移动装置的电机26、传动机构27采用机械连接方式固定于支架28上。

4.根据权利要求3所述的一种无卷气钛‑石墨熔体的高效搅拌装置，其特征在于，钛‑石墨熔体6的上表面向上高出石墨坩埚2内螺纹的最下端的距离d为5～10mm。