CN109465419A - 一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，包括输料仓，输料仓的出口处设置有水冷铜床，水冷铜床的一侧紧贴输料仓的出口，用于承接原料，水冷铜床的一端还设置有开口，开口处连接有浇道，还包括水冷铜坩埚，水冷铜坩埚的外部包裹有旋转水套，浇道伸入水冷铜坩埚内，且与水冷铜坩埚不接触，能够得到高品质大尺寸钛合金管材(直径1m，长度4m以上)，并且极大节省工时、节约原材料、降低成本，有着广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于钛合金特种冶炼与离心铸管技术领域，涉及一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，本发明还涉及上述一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管的方法。
背景技术
钛合金大尺寸管材最常用成型工艺经过熔炼大铸锭、锻造管坯、旋压管材而成，整个过程需要多火次锻管坯、修磨、机加工、多道次旋压等工序，其耗费大量钛合金原材料及能源，使得钛合金大尺寸管材成本居高不下；甚至受限于压力能力，更大尺寸的钛合金管材将难以成型，因此，对于钛工业急需一种能够高效节能，又能生产出大型钛合金管材的设备与方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，能够制备得到高品质大尺寸的钛合金管。
本发明的另一个目的是提供了上述一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管的方法。
本发明所采用的技术方案是，一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，包括输料仓，输料仓的出口处设置有水冷铜床，水冷铜床的一侧紧贴输料仓的出口，用于承接原料，水冷铜床的一端还设置有开口，开口处连接有浇道，还包括水冷铜坩埚，水冷铜坩埚的外部包裹有旋转水套，浇道伸入水冷铜坩埚内，且与水冷铜坩埚不接触。
本发明第一种技术方案的特点还在于：
其中水冷铜床的正上方通过支架还设置有电子束枪；
其中输料仓的入口处还设置有推拉板；
其中旋转水套远离浇道的一端还设置有进出冷却水水管；
其中进出冷却水水管为嵌套式双层水管，进出冷却水水管远离旋转水套的一端还固定有旋转密封件；
其中旋转水套为圆柱形旋转水套，旋转水套的外部中心位置还套有齿轮转动圈，用于结合外部驱动齿轮进行旋转；
其中齿轮转动圈的两侧还对称设置有支撑轮，支撑轮均套与旋转水套外部。
本发明采用的另外一种技术方案是，一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管的方法，采用上述一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，具体步骤如下：
步骤1，将上述装置放置于炉室内，然后向输料仓中放入压制好的钛合金原材料块；
步骤2，封闭步骤1中的炉室，开启冷却循环水，抽真空至0.133Pa～1.33Pa之间；
步骤3，开启电子束枪预热，待电子束枪到达可熔炼状态时，对输料仓出口处合金进行加热熔化，同时输料仓利用推拉板同步推进原料，熔化速率保持650kg/h～700kg/h，将熔化的钛合金液体流入水冷水冷铜床；
步骤4，持续用电子束枪进行加热，然后开启旋转水套，待转速稳定在400r/min～500r/min时，将冶炼好的钛合金溶液由水冷水冷铜床通过浇道不断注入到水冷铜坩埚之中；
步骤5，不断旋转水冷铜坩埚获得管坯，同时通过旋转水套中冷却水进行冷却，冷却水水温小于35℃，水压0.3MPa～0.4MPa，齿轮传动圈为旋转水套获得旋转动力，支撑轮负责离心过程的平稳，进出冷却水水管道一方面负责循环冷却水，一方面还装有水旋转动密封，保证炉室内真空度；
步骤6，将制好的钛合金管冷却3-4h，进行卸料。
本发明的有益效果是
利用本发明的一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，能够得到高品质大尺寸钛合金管材(直径700-1000mm，长度4000mm以上)，并且极大节省工时、节约原材料、降低成本，有着广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明的一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备结构图。
图中，1.输料仓，2.水冷铜床，3.浇道，4.水冷铜坩埚，5.旋转水套，6.电子束枪，7.进出冷却水水管，8.旋转密封件，9.齿轮转动圈，10.支撑轮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，如图1所示，包括输料仓1，输料仓1的出口处设置有水冷铜床2，输料仓1的入口处还设置有推拉板，用于推进原料，水冷铜床2的一侧紧贴输料仓1的出口，用于承接原料，水冷铜床2的正上方通过支架还设置有电子束枪6，用于熔化原料，水冷铜床2的一端还设置有开口，开口处连接有浇道3，还包括水冷铜坩埚4，水冷铜坩埚4的外部包裹有旋转水套5，浇道3伸入水冷铜坩埚4内，且与水冷铜坩埚4不接触，旋转水套5远离浇道3的一端还设置有进出冷却水水管7，进出冷却水水管7为嵌套式双层水管，进出冷却水水管7远离旋转水套5的一端还固定有旋转密封件8，旋转水套5为圆柱形旋转水套，旋转水套5的外部中心位置还套有齿轮转动圈9，用于结合外部驱动齿轮进行旋转，齿轮转动圈9的两侧还对称设置有支撑轮10，支撑轮10均嵌套于旋转水套5外圈。
利用工作原理解释本发明的优点：
利用本发明的一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备制备钛合金管材，包括以下步骤：
步骤1，向输料仓1中放入压制好的钛合金原材料块，每块重量在40-60kg，一次放置5000-7000kg原材料；
步骤2，封闭整个炉室，开启冷却循环水，抽真空至0.133Pa—1.33Pa之间；
步骤3，开启电子束枪6预热，待电子束枪6可熔炼状态时，对输料仓1出口处合金进行加热熔化，同时输料仓1利用推拉板同步推进原料，熔化速率650-700kg/h，将熔化的钛合金液体流入水冷铜床2；
步骤4，电子束枪6继续加热水冷铜床2中钛合金熔融液体，使用电子束冷床熔炼钛合金方法的优点，一方面使得钛合金主元素充分均匀化，另一方面降低氧、氮、氢等低密度夹杂元素与钨、钼等高密度夹杂；
步骤5，开启旋转水套5，待转速稳定在400-500r/min时，将冶炼好的钛合金溶液通过浇道3不断注入到水冷铜坩埚4之中；
步骤6，不断旋转水冷铜坩埚4获得管坯，同时由随动旋转水套5中的水(水温≤35℃，水压0.3-0.4MPa)带着凝固所产生的热量，齿轮传动圈9为旋转水套5获得旋转动力，支撑轮10负责离心过程的平稳，进出冷却水水管道7一方面负责循环冷却水，一方面还装有水旋转动密封8，保证炉室内真空度，然后冷却3-4h，进行卸料。
Claims (8)
1.一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，其特征在于，包括输料仓(1)，所述输料仓(1)的出口处设置有水冷铜床(2)，所述水冷铜床(2)的一侧紧贴输料仓(1)的出口，用于承接原料，水冷铜床(2)的一端还设置有开口，所述开口处连接有浇道(3)，还包括水冷铜坩埚(4)，所述水冷铜坩埚(4)的外部套有旋转水套(5)，所述浇道(3)伸入水冷铜坩埚(4)内，且与水冷铜坩埚(4)不接触。
2.根据权利要求1所述的一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，其特征在于，所述水冷铜床(2)的正上方通过支架还设置有电子束枪(6)。
3.根据权利要求1所述的一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，其特征在于，所述输料仓(1)的入口处还设置有原料推拉板。
4.根据权利要求1所述的一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，其特征在于，所述旋转水套(5)远离浇道(3)的一端还设置有进出冷却水水管(7)。
5.根据权利要求4所述的一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，其特征在于，所述进出冷却水水管(7)为嵌套式双层水管，所述进出冷却水水管(7)远离旋转水套(5)的一端还固定有旋转密封件(8)。
6.根据权利要求1所述的一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，其特征在于，所述旋转水套(5)为圆柱形旋转水套，旋转水套(5)的外部中心位置还套有齿轮转动圈(9)，用于结合外部驱动齿轮进行旋转。
7.根据权利要求6所述的一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，其特征在于，所述齿轮转动圈(9)的两侧还对称设置有支撑轮(10)，所述支撑轮(10)均嵌套于旋转水套(5)外圈。
8.一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管的方法，其特征在于，采用一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备，其结构为：包括输料仓(1)，所述输料仓(1)的出口处设置有水冷铜床(2)，所述水冷铜床(2)的一侧紧贴输料仓(1)的出口，用于承接原料，水冷铜床(2)的一端还设置有开口，所述开口处连接有浇道(3)，还包括水冷铜坩埚(4)，所述水冷铜坩埚(4)的外部套有旋转水套(5)，所述浇道(3)伸入水冷铜坩埚(4)内，且与水冷铜坩埚(4)不接触；
所述水冷铜床(2)的正上方通过支架还设置有电子束枪(6)；
所述旋转水套(5)远离浇道(3)的一端还设置有进出冷却水水管(7)；
所述进出冷却水水管(7)为嵌套式双层水管，所述进出冷却水水管(7)远离旋转水套(5)的一端还固定有旋转密封件(8)；
所述旋转水套(5)为圆柱形旋转水套，旋转水套(5)的外部中心位置还套有齿轮转动圈(9)，用于结合外部驱动齿轮进行旋转；
所述齿轮转动圈(9)的两侧还对称设置有支撑轮(10)，所述支撑轮(10)均嵌套于旋转水套(5)外圈；
具体使用方法按照以下步骤实施：
步骤1，将上述装置放置于炉室内，然后向输料仓(1)中放入压制好的钛合金原材料块；
步骤2，封闭步骤1中的炉室，开启冷却循环水，抽真空至0.133Pa～1.33Pa之间；
步骤3，开启电子束枪(6)预热，待电子束枪(6)到达可熔炼状态时，对输料仓(1)出口处合金进行加热熔化，同时输料仓(1)利用推拉板同步推进原料，熔化速率保持650kg/h～700kg/h，将熔化的钛合金液体流入水冷铜床(2)；
步骤4，持续用电子束枪(6)进行加热，然后开启旋转水套(5)，待转速稳定在400r/min～500r/min时，将冶炼好的钛合金溶液由水冷铜床(2)通过浇道(3)不断注入到水冷铜坩埚(4)之中；
步骤5，不断旋转水冷铜坩埚(4)获得管坯，同时通过旋转水套(5)中冷却水进行冷却，冷却水水温小于35℃，水压0.3MPa～0.4MPa，齿轮传动圈(9)为旋转水套(5)获得旋转动力，支撑轮(10)负责离心过程的平稳，进出冷却水水管道(7)负责循环冷却水，进出冷却水水管道(7)还装有水旋转动密封(8)，保证炉室内真空度；
步骤6，将制好的钛合金管冷却3h～4h，进行卸料。
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