CN106925734B - 引锭头的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种引锭头的制造方法，用于密封具有底部直径的结晶器的底部，包括：提供具有第一直径和第一厚度且为圆柱体的第一组件，第一组件含有贯穿其厚度且具有第一孔径的第一中心孔，第一直径小于底部直径；提供第二组件，包括第一圆柱以及位于第一圆柱顶部的第二圆柱，第一圆柱具有第二直径，第二圆柱具有第三直径和第三厚度，第三直径小于第一孔径，第三厚度等于第一厚度；将第一组件的第一中心孔套设于第二组件的第二圆柱上，然后进行熔炼工艺。本发明根据结晶器的尺寸，制作第一组件，使第一直径与结晶器的底部直径相匹配。因此，只需根据结晶器底部直径加工不同直径的第一组件，简化引锭头的加工过程，缩短加工周期，还可以降低制造成本。

Description

引锭头的制造方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种引锭头的制造方法。

背景技术

铸炼工艺是现代工业生产中的一个重要环节，其中，引锭头是铸炼工艺中的重要装置之一，作为结晶器的活底，将结晶器接缝严密堵住以阻止金属水流出。开浇后，金属水在引锭头和结晶器形成的空腔内凝固。

但是，现有技术的引锭头的制造工艺较复杂，且制造成本较高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种引锭头的制造方法，简化制造工艺，降低制造成本。

为解决上述问题，本发明提供一种引锭头的制造方法，所述引锭头用于密封结晶器的底部且与结晶器底部相匹配，所述结晶器具有底部直径。包括：提供第一组件，所述第一组件为圆柱体，具有第一直径和第一厚度，所述第一组件含有一贯穿其厚度的第一中心孔，所述第一中心孔具有第一孔径，所述第一直径小于所述结晶器的底部直径；提供第二组件，所述第二组件包括第一圆柱，以及位于所述第一圆柱顶部的第二圆柱，所述第一圆柱具有第二直径，所述第二圆柱具有第三直径和第三厚度，所述第二直径大于所述第三直径，所述第三直径小于所述第一孔径，所述第三厚度等于所述第一厚度；将所述第一组件的第一中心孔套设于所述第二组件的第二圆柱上，形成引锭头组件；对所述引锭头组件进行熔炼工艺。

可选的，所述第一组件的材料为钛金，所述第二组件的材料为钛金。

可选的，所述结晶器的底部直径与所述第一直径的差值为10mm至20mm。

可选的，所述第一直径为390mm至410mm。

可选的，所述第一厚度为90mm至110mm，所述第三厚度为90mm至110mm。

可选的，所述第一孔径为198.1mm至200mm，所述第三直径为197mm至198mm。

可选的，所述第二直径为295mm至305mm。

可选的，所述第二厚度为195mm至205mm。

可选的，所得第二组件还包括：位于所述第一圆柱底部的第三圆柱；所述第三圆柱的柱体中具有沿所述第三圆柱的直径方向贯穿所述第三圆柱的第二中心孔，所述第二中心孔具有第二孔径。

可选的，所述第三圆柱的直径为145mm至155mm。

可选的，所述第三圆柱的厚度为145mm至155mm。

可选的，所述第二孔径为68mm至72mm。

可选的，所述熔炼工艺为电子束熔炼工艺。

可选的，所述电子束熔炼工艺的步骤包括：提供电子束炉，所述电子束炉包括拉锭机构、结晶器、炉门、真空机组、电子枪枪室和电子枪；通过所述第二组件将所述引锭头组件安装至电子束炉的拉锭机构上，将所述第一组件置于结晶器内且抵住所述结晶器的底部；关闭炉门，启动真空机组，使电子束炉和电子枪枪室达到预设真空度值后，进行引束工艺；将电子枪功率调整至预设值，设定扫描路径为圆形，所述扫描路径具有扫描直径，所述扫描直径与所述第一孔径相匹配，直至达到预设扫描工艺时间；将电子枪功率降低至零后关闭所述电子束炉，进行冷却直至达到预设冷却时间后取出所述引锭头组件，形成引锭头。

可选的，所述电子束炉的预设真空度值为4.9E-12Pa至5.1E-12Pa，所述电子枪枪室的预设真空度值为4.9E-3Pa至5.1E-3Pa。

可选的，所述电子枪功率预设值为115KW至125KW。

可选的，所述扫描直径为185mm至195mm。

可选的，所述预设扫描工艺时间160秒至200秒。

可选的，所述预设冷却时间为7.5小时至8.5小时。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明根据结晶器的尺寸，制作第一直径的第一组件，使所述第一直径与所述结晶器的底部直径相匹配，且通过所述第一组件中的第一中心孔，使所述第一组件与第二组件相结合以形成引锭头。因此，只需要根据不同直径的结晶器加工不同直径的第一组件，避免了对整体引锭头进行机械加工，由于加工所述第一组件的工艺较为简单，因此可以简化不同直径引锭头的加工过程，缩短加工周期，还可以降低制造成本。

附图说明

图1至图7是本发明引锭头的制造方法一实施例的结构示意图。

具体实施方式

现有技术中，由于结晶器的规格不同，需要根据不同直径的结晶器加工不同尺寸的引锭头，从而与之相匹配。而整体引锭头的机械加工过程复杂，加工周期长，且制造成本高。

为了解决所述技术问题，本发明提供一种引锭头的制造方法，所述引锭头用于密封结晶器的底部且与结晶器底部相匹配，所述结晶器具有底部直径，包括：提供第一组件，所述第一组件为圆柱体，具有第一直径和第一厚度，所述第一组件含有一贯穿其厚度的第一中心孔，所述第一中心孔具有第一孔径，所述第一直径小于所述结晶器的底部直径；提供第二组件，所述第二组件包括第一圆柱，以及位于所述第一圆柱顶部的第二圆柱，所述第一圆柱具有第二直径，所述第二圆柱具有第三直径和第三厚度，所述第二直径大于所述第三直径，所述第三直径小于所述第一孔径，所述第三厚度等于所述第一厚度；将所述第一组件的第一中心孔套设于所述第二组件的第二圆柱上，形成引锭头组件；对所述引锭头组件进行熔炼工艺。

本发明根据结晶器的尺寸，制作第一直径的第一组件，使所述第一直径与所述结晶器的底部直径相匹配，且通过所述第一组件中的第一中心孔，使所述第一组件与第二组件相结合以形成引锭头。因此，只需要根据不同直径的结晶器加工不同直径的第一组件，避免了对整体引锭头进行机械加工，由于加工所述第一组件的工艺较为简单，因此可以简化不同直径引锭头的加工过程，缩短加工周期，还可以降低制造成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1至图7示出了本发明引锭头的制造方法一实施例的结构示意图，所述引锭用于密封结晶器的底部且与结晶器底部相匹配，所述结晶器具有底部直径。

参考图1和图2，图1为剖视图，图2为基于图1的俯视图，提供第一组件100，所述第一组件100为圆柱体，具有第一直径D1和第一厚度H1，所述第一组件100含有一贯穿其厚度的第一中心孔101，所述第一中心孔101具有第一孔径D2，所述第一直径D1小于所述结晶器的底部直径。

本实施例中，采用钛金材料进行熔炼工艺，形成引锭头。为此，所述第一组件100的材料为钛金。

本实施例中，所述结晶器的底部为圆形，所述第一组件100作为后续形成的引锭头的一部分，用于密封所述结晶器的底部，且所述第一组件100的第一直径D1与所述结晶器的底部直径相匹配。具体地，所述结晶器的底部直径与所述第一直径D1的差值为10mm至20mm。

本实施例中，以所述结晶器的底部直径为410mm至430mm为例进行说明。在一个具体实施例中，所述结晶器的底部直径为410mm。

相应的，所述第一直径D1为390mm至410mm。在一个具体实施例中，所述第一直径D1为400mm。

需要说明的是，所述第一组件100的厚度不宜过厚，也不宜过薄。如果所述第一组件100的厚度过薄，容易导致所述第一组件100的机械强度较差，形成引锭头后，密封所述结晶器的底部的效果较差，甚至难以密封所述结晶器的底部；如果所述第一组件100的厚度过厚，形成引锭头后，用于支撑所述第一组件100的部件负重过大，此外，贯穿其厚度的第一中心孔101的深度也相应过大，后续还需通过所述第一中心孔101将所述第一组件100套设于第二组件的第二圆柱上，相应还会增加所述第二组件的耗材。

为此，本实施例中，所述第一组件100的第一厚度H1为90mm至110mm。在一个具体实施例中，所述第一组件100的第一厚度H1为100mm。

还需要说明的是，所述第一中心孔101的直径不宜过小，也不宜过大。如果所述第一中心孔101的直径过大，也就是说，所述第一组件100的有效材料过少，从而导致所述第一组件100的机械强度较差；如果所述第一中心孔101的直径过小，后续还需通过所述第一中心孔101将所述第一组件100套设于第二组件的第二圆柱上，相应的，所述第二圆柱的直径也过小，从而导致所述第二组件的机械强度较差，且与所述第一组件100的结合能力较差。

为此，本实施例中，所述第一中心孔101的第一孔径D2为198.1mm至200mm。在一个具体实施例中，所述第一孔径D2为200mm。

参考图3和图4，图3为侧视图，图4为基于图3的俯视图，提供第二组件200，所述第二组件200包括第一圆柱202，以及位于所述第一圆柱202顶部的第二圆柱203，所述第一圆柱202具有第二直径D4，所述第二圆柱203具有第三直径D3和第三厚度H3，所述第二直径D4大于所述第三直径D3，所述第三直径D3小于所述第一孔径D2(如图2所示)，所述第三厚度H3等于所述第一厚度H1(如图1所示)。

本实施例中，采用钛金材料进行熔炼工艺，形成引锭头。为此，所述第二组件200的材料为钛金。

所述第二圆柱203用于与所述第一组件100(如图1所示)的第一中心孔101(如图1所示)相匹配，使所述第一组件100的第一中心孔101套设于所述第二组件200的第二圆柱203上，形成引锭头。

需要说明的是，通过所述第一中心孔101将所述第一组件100套设于所述第二组件200的第二圆柱203上，因此，所述第二圆柱203与所述第一中心孔101相匹配，且所述第三直径D3小于所述第一孔径D2，但不宜过小，否则后续需要过多的熔炼材料填充于所述第二圆柱203和所述第一中心孔101之间的缝隙中，从而提高了引锭头的制造成本。

本实施例中，所述第一中心孔101的第一孔径D2为198.1mm至200mm，所述第一厚度H1为90mm至110mm，相应的，所述第三直径D3为197mm至198mm，所述第三厚度H3为90mm至110mm。在一个具体实施例中，所述第三直径D3为198mm，所述第三厚度H3为100mm。

所述第一圆柱202用于作为所述第二圆柱203的基板，可以提高所述第一组件100(如图1所示)和所述第二圆柱203的结合度和稳定度，因此，所述第一圆柱202的第二直径D4大于所述第三直径D3，且所述第一圆柱202的第二厚度H4不宜过小，否则容易导致所述第一圆柱202的机械强度较差，进而导致所述第一组件100和所述第二圆柱203的结合度和稳定度的较差；但所述第一圆柱202的第二直径D4和第二厚度H4也不宜过大，不仅难以进一步提高所述第一组件100和所述第二圆柱203的结合度和稳定度，反而会浪费原材料，提高引锭头的制造成本。

为此，本实施例中，所述第一圆柱202的第二直径D4为295mm至305mm，所述第一圆柱202的第二厚度H4为195mm至205mm。在一个具体实施例中，所述第一圆柱202的第二直径D4为300mm，所述第一圆柱202的第二厚度H4为200mm。

本实施例中，所得第二组件200还包括：位于所述第一圆柱202底部的第三圆柱201；所述第三圆柱201的柱体中具有沿所述第三圆柱201的直径方向贯穿所述第三圆柱201的第二中心孔204，所述第二中心孔204具有第二孔径D6。

所述第三圆柱201用于固定于拉锭机构(图未示)上，且所述第二中心孔204与所述拉锭机构的插塞(图未示)相连接。

需要说明的是，所述第三圆柱201的直径D5不宜过大也不宜过小。如果所述第三圆柱201的直径D5过小，所述第三圆柱201的机械强度较差；如果所述第三圆柱201的直径D5过大，对引锭头性能的改善作用并不显著，反而增加引锭头制作的耗材，提高制造成本，且容易增加拉锭机构的负重。

为此，所述第三圆柱201的直径D5为145mm至155mm。在一个具体实施例中，所述第三圆柱201的直径D5为150mm。

还需要说明的是，所述第三圆柱201的厚度H5不宜过大也不宜过小。如果所述第三圆柱201的厚度H5过小，所述第三圆柱201的机械强度较差，且沿所述第三圆柱201的直径方向，难以形成贯穿所述第三圆柱201的第二中心孔204；如果所述第三圆柱201的厚度H5过大，对引锭头性能的改善作用并不显著，反而增加引锭头制作的耗材，提高制造成本，且容易增加拉锭机构的负重。

为此，所述第三圆柱201的厚度H5为145mm至155mm。在一个具体实施例中，所述第三圆柱201的厚度H5为150mm。

相应的，所述第二心孔204的第二孔径D6不宜过大，也不宜过小。如果所述第二心孔204的第二孔径D6过小，与拉锭机构的插塞的结合力度较小，从而导致引锭头的机械强度较差；如果所述第二心孔204的第二孔径D6过大，使所述第三圆柱201的有效材料较少，从而容易降低所述第三圆柱201的机械强度。

为此，本实施例中，所述第二孔径D6为68mm至72mm。在一个具体实施例中，所述第二孔径D6为70mm。

参考图5和图6，将所述第一组件100的第一中心孔101(如图1所示)套设于所述第二组件200的第二圆柱203(如图3所示)上，形成引锭头组件300。

由于所述第三直径D3(如图4所示)小于所述第一孔径D2(如图2所示)，所述第三厚度H3(如图3所示)等于所述第一厚度H1(如图1所示)，从而使所述第一组件100的第一中心孔101与所述第二组件200的第二圆柱203相匹配，使所述第一组件100的第一中心孔101套设于所述第二组件200的第二圆柱203上，形成引锭头组件300。

参考图7，对所述引锭头组件300进行熔炼工艺。

本实施例中，采用电子束熔炼工艺对所述引锭头组件300进行熔炼工艺。

具体地，所述电子束熔炼工艺的步骤包括：提供电子束炉800，所述电子束炉800包括拉锭机构(图未示)、结晶器600、炉门(图未示)、真空机组(图未示)、电子枪枪室(图未示)和电子枪700；通过所述第二组件200将所述引锭头组件300安装至电子束炉800的拉锭机构上，将所述第一组件100置于结晶器600内且抵住所述结晶器600的底部；关闭炉门，启动真空机组，使电子束炉800和电子枪枪室(图未示)达到预设真空度值后，进行引束工艺；将电子枪700功率调整至预设值，设定扫描路径为圆形，所述扫描路径具有扫描直径(未标示)，所述扫描直径与所述第一孔径D2(如图2所示)相匹配，直至达到预设扫描工艺时间；将电子枪700功率降低至零后关闭所述电子束炉800，进行冷却直至达到预设冷却时间后取出所述引锭头组件300，形成引锭头。

本实施例中，所述电子枪700包括第一电子枪710和第二电子枪720，进行所述引束工艺的工艺步骤包括：使电子束炉800和电子枪枪室达到预设真空度值后，将初始材料(图未示)自容器400中倒入水冷铜床500中，采用第二电子枪720对所述初始材料进行第一引束工艺，使所述初始材料熔化，形成熔融化的熔炼材料410；将所述熔炼材料410倒入结晶器600中，采用第一电子枪710对所述熔炼材料410进行第二引束工艺，并根据所述第一孔径D2进行扫描，所述扫描路径为圆形，使所述熔炼材料410继续均匀熔化且更好地进入所述第二圆柱203和所述第一中心孔101(如图1所示)之间的缝隙中，提高引锭的效率。

本实施例中，所述初始材料为钛金颗粒。为了防止在引束工艺的过程中所述钛金材料发生氧化，所述电子束炉800需控制较好的真空状态。本实施例中，所述电子束炉800的预设真空度值为4.9E-12Pa至5.1E-12Pa。

此外，所述电子枪枪室的真空度较差时，容易引起所述电子枪700发出的电子束路径发生偏移，因此所述电子枪枪室需控制较好的真空状态。本实施例中，所述电子枪枪室的预设真空度值为4.9E-3Pa至5.1E-3Pa。

需要说明的是，所述扫描工艺时间和所述电子枪700功率预设值不宜过大，也不宜过小。如果所述扫描工艺时间或所述电子枪700功率预设值过小，难以充分熔化所述初始材料和所述熔炼材料410，从而容易降低引锭头的形成质量和制造效率；如果所述扫描工艺时间或所述电子枪700功率预设值过大，容易消耗过多材料和能源，引起制造成本的提高。为此，本实施例中，所述电子枪700功率预设值为115KW至125KW，所述预设扫描工艺时间160秒至200秒。

还需要说明的是，采用所述第一电子枪710对所述熔炼材料410进行第二引束工艺时，所述扫描直径不宜过大，也不宜过小，否则难以使靠近所述第一中心孔101位置的熔炼材料410充分熔化，从而容易降低引锭头的形成质量和制造效率。为此，本实施例中，所述扫描直径为185mm至195mm。

还需要说明的是，当所述第一组件100和所述第二组件200融为一体后，为了保证所述引锭头可以充分冷却，且避免过长的冷却时间造成时间的浪费，本实施例中，将所述预设冷却时间设定7.5小时至8.5小时。

本发明根据结晶器的尺寸，制作第一直径的第一组件，使所述第一直径与所述结晶器的底部直径相匹配，且通过所述第一组件中的第一中心孔，使所述第一组件与第二组件相结合以形成引锭头。因此，只需要根据不同直径的结晶器加工不同直径的第一组件，避免了对整体引锭头进行机械加工，由于加工所述第一组件的工艺较为简单，因此可以简化不同直径引锭头的加工过程，缩短加工周期，还可以降低制造成本。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (19)

1.一种引锭头的制造方法，其特征在于，所述引锭头用于密封结晶器的底部且与结晶器底部相匹配，所述结晶器具有底部直径，包括：

提供第一组件，所述第一组件为圆柱体，具有第一直径和第一厚度，所述第一组件含有一贯穿其厚度的第一中心孔，所述第一中心孔具有第一孔径，所述第一直径小于所述结晶器的底部直径；

提供第二组件，所述第二组件包括第一圆柱，以及位于所述第一圆柱顶部的第二圆柱，所述第一圆柱具有第二直径和第二厚度，所述第二圆柱具有第三直径和第三厚度，所述第二直径大于所述第三直径，所述第三直径小于所述第一孔径，所述第三厚度等于所述第一厚度；

将所述第一组件的第一中心孔套设于所述第二组件的第二圆柱上，形成引锭头组件；

对所述引锭头组件进行电子束熔炼工艺，使得由用于连接所述第二圆柱和所述第一中心孔之间缝隙的初始材料熔化所形成的熔融化的熔炼材料，进入所述第二圆柱和所述第一中心孔之间的缝隙中，将所述第一组件和第二组件相互连接形成一个整体并成型为引锭头。

2.如权利要求1所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述第一组件的材料为钛金，所述第二组件的材料为钛金。

3.如权利要求1所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述结晶器的底部直径与所述第一直径的差值为10mm至20mm。

4.如权利要求1所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述第一直径为390mm至410mm。

5.如权利要求1所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述第一厚度为90mm至110mm，所述第三厚度为90mm至110mm。

6.如权利要求1所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述第一孔径为198.1mm至200mm，所述第三直径为197mm至198mm。

7.如权利要求1所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述第二直径为295mm至305mm。

8.如权利要求1所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述第二厚度为195mm至205mm。

9.如权利要求1所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所得第二组件还包括：位于所述第一圆柱底部的第三圆柱；

所述第三圆柱的柱体中具有沿所述第三圆柱的直径方向贯穿所述第三圆柱的第二中心孔，所述第二中心孔具有第二孔径。

10.如权利要求9所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述第三圆柱的直径为145mm至155mm。

11.如权利要求9所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述第三圆柱的厚度为145mm至155mm。

12.如权利要求9所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述第二孔径为68mm至72mm。

13.如权利要求1所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述电子束熔炼工艺的步骤包括：

提供电子束炉，所述电子束炉包括拉锭机构、结晶器、炉门、真空机组、电子枪枪室和电子枪；

通过所述第二组件将所述引锭头组件安装至电子束炉的拉锭机构上，将所述第一组件置于结晶器内且抵住所述结晶器的底部；

关闭炉门，启动真空机组，使电子束炉和电子枪枪室达到预设真空度值后，进行引束工艺；

将电子枪功率调整至预设值，设定扫描路径为圆形，所述扫描路径具有扫描直径，所述扫描直径与所述第一孔径相匹配，直至达到预设扫描工艺时间；

将电子枪功率降低至零后关闭所述电子束炉，进行冷却直至达到预设冷却时间后取出所述引锭头组件，形成引锭头。

14.如权利要求13所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述电子束炉的预设真空度值为4.9E-12Pa至5.1E-12Pa，所述电子枪枪室的预设真空度值为4.9E-3Pa至5.1E-3Pa。

15.如权利要求13所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述电子枪功率预设值为115KW至125KW。

16.如权利要求13所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述扫描直径为185mm至195mm。

17.如权利要求13所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述预设扫描工艺时间160秒至200秒。

18.如权利要求13所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述预设冷却时间为7.5小时至8.5小时。

19.如权利要求13所述的引锭头的制造方法，其特征在于，所述电子枪包括第一电子枪和第二电子枪；所述引束工艺的步骤包括：使所述电子束炉和电子枪枪室达到预设真空度值后，将初始材料自容器中倒入水冷铜床中，采用第二电子枪对所述初始材料进行第一引束工艺，使所述初始材料熔化，形成熔融化的熔炼材料；将所述熔炼材料倒入结晶器中，采用第一电子枪对所述熔炼材料进行第二引束工艺，并根据所述第一孔径进行扫描，所述扫描路径为圆形，使所述熔炼材料继续熔化且进入所述第二圆柱和所述第一中心孔之间的缝隙中。