CN214120754U - 一种用于var难熔合金的坩埚 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于真空熔炼装置技术领域，具体涉及一种用于VAR难熔合金的坩埚。这种用于VAR难熔合金的坩埚，包括筒体、设置于所述筒体底部的第二底垫、置于所述第二底垫顶部的第一底垫和底座，所述底座固定于第二底垫的底部，底座中心设置有进水口；所述筒体下部的内径大于上部的内径，第一底垫镶嵌于筒体下部，并且第一底垫顶部径向与筒体内侧形成同心台阶，用于防止难熔合金熔化后流入第一垫底和筒体的间隙中。本实用新型的优势在于：结构设计合理，操作方便实用，使用该坩埚进行VAR难熔合金时，解决铸锭难脱模问题，保护金属底垫尺寸，极大减少金属底垫返修率和制备成本，降低坩埚变形率和返修率，并提高了坩埚寿命。

Description

一种用于VAR难熔合金的坩埚

技术领域

本实用新型属于真空熔炼装置技术领域，具体涉及一种用于VAR 难熔合金的坩埚。

背景技术

VAR炉是用于生产钛、锆等活泼金属和钨、钼、铌等难熔金属及合金的主要冶金熔炼设备。坩埚是VAR炉用于金属结晶的关键部件，将坩埚放置于水冷熔化站内，炉体与坩埚形成密闭室，并抽成真空或充以惰性气体。炉顶所连接的金属电极和坩埚通电引弧后，借电弧产生的高温使金属或合金熔化，并在坩埚内冷凝、结晶而成铸锭。

坩埚主要由水套、坩埚筒体和坩埚底垫组成，坩埚结构的优劣直径影响到铸锭的质量、生产效率和安全。钨、钼、铌等难熔金属及合金在进行VAR时，由于其高熔点，起弧和熔池建立期极易产生电弧偏离，导致铜底垫烧损和产生大量铜蒸气污染金属材料，重者造成VAR炉爆炸。因此，熔炼难熔合金时，必须在铜底垫上放置足够厚度的同牌号金属底垫。

以铌钛合金Φ380mm一次铸锭生产为例，选用直径为Φ380mm 铜坩埚，将厚度大于200mm的同牌号铌钛底垫放置在坩埚铜底垫上，为确保装配间隙，通常同牌号底垫直径为376±0.5mm，然后与坩埚进行装配。将装配好的坩埚放入熔化站，再将Φ300mm的电极吊装至坩埚内，安装辅助电极封炉并抽空，焊接后进行起弧熔炼。熔炼起弧过程中，随熔炼电流的不断提升，铌钛同牌号底垫上端面以下开始形成液态熔池，熔池温度约为2600K。随熔炼过程的持续进行，铸锭下部逐渐开始结晶冷凝，并最终形成铸锭。

但在熔炼起弧并形成熔池阶段，因铌钛同牌号底垫与坩埚内壁之间存在一定的配合间隙，当液态金属熔池健全后会由该间隙自上而下直接流入，并在底垫四周形成熔瘤和包壳。从而造成铌钛底垫径向尺寸发生局部或整体变大。在铸锭出炉过程时，导致铸锭难脱模问题，一般利用特制锤头砸出。同时，因为铌钛底垫需要反复使用，故在一次锭机加过程中，需要通过机加来返修底垫外围尺寸，确保在下一次使用时顺利装炉。

随着底垫的反复机加返修和熔炼炉次的累积，每炉所形成的的熔瘤和包壳越来越多，同时难脱模问题更是长期困扰铌钛铸锭的生产，不仅对生产效率极大影响，同时在通过锤头砸出铸锭时，对坩埚下部内壁造成致命损伤，进而影响坩埚寿命。通常通过定期制备新铌钛底垫，并校正坩埚下部来减少各类影响。

铌钛底垫的使用寿命越短，每年需要新制备的铌钛底垫越多，单个铌钛底垫制备成本近10万元；铸锭难脱模频次越高，坩埚修复的次数越多，单次修复成本在2000元左右。对于年产铌钛铸锭500吨的企业而言，仅铌钛底垫制备和坩埚修复年成本近千万。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于 VAR难熔合金的坩埚。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种用于VAR难熔合金的坩埚，包括筒体、设置于所述筒体底部的第二底垫、置于所述第二底垫顶部的第一底垫和底座，所述底座固定于第二底垫的底部，底座中心设置有进水口；所述筒体下部的内径大于上部的内径，第一底垫镶嵌于筒体下部，并且第一底垫顶部径向与筒体内侧形成同心台阶，用于防止难熔合金熔化后流入第一垫底和筒体的间隙中。

进一步地，第二底垫与底座之间设置6-8个垫块，并且均匀的分布在所述进水口的周向，底座、垫块和第二底垫通过螺栓固定在一起。

进一步地，第二底垫外侧设置有环形台阶，所述筒体底部设置于所述环形台阶内，并且环形台阶边缘设置有密封槽，所述密封槽内安装有密封圈。

进一步地，筒体底部外侧设有向外延伸的凸台，通过紧固压板与底座固定。

进一步地，紧固压板上部为倒“L”结构，与所述凸台锁紧固定，紧固压板下端通过螺栓与底座固定。

进一步地，凸台上安装有环形钢圈，所述紧固压板上部与环形钢圈固定。

进一步地，紧固压板为6-8个，均匀的分布在筒体的外侧。

进一步地，筒体上部设有向外延伸的法兰，通过所述法兰与融化站固定。

进一步地，第一垫底与所熔炼的难熔合金的材质相同，所述第二底垫与筒体为紫铜，所述底座为不锈钢。

本实用新型的优势在于：结构设计合理，操作方便实用，使用该坩埚进行VAR难熔合金时，解决铸锭难脱模问题，保护金属底垫尺寸，极大减少金属底垫返修率和制备成本，降低坩埚变形率和返修率，并提高了坩埚寿命，生产综合效率提高35％以上。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的平面图。

其中：1为筒体；2为第一底垫；3为第二底垫；4为底座；5为进水口；6为垫块；7为同心台阶；8为密封圈；9为环形钢圈；10 为紧固压板；11为法兰。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细描述。

第一实施例：

参见图1，这种用于VAR难熔合金的坩埚，包括筒体1、设置于所述筒体1底部的第二底垫3、置于所述第二底垫3顶部的第一底垫2和底座4，所述底座4固定于第二底垫3的底部，底座4中心设置有进水口5；所述筒体1下部的内径大于上部的内径，第一底垫 2镶嵌于筒体1下部，并且第一底垫2顶部径向与筒体1内侧形成同心台阶7。

筒体1内壁扩大直径部分用于难熔合金VAR时镶嵌第一底垫2，当熔炼起弧后形成熔池时，因第一底垫2直径大于筒体1直径，且存在同心台阶7，从而使金属液态熔池无法流入第一底垫2与筒体1扩大直径部分的间隙内，也将无法引起第一底垫2四周形成熔瘤和包壳。

进一步地，第二底垫3与底座4之间设置6-8个垫块，并且均匀的分布在所述进水口5的周向，底座4、垫块和第二底垫3通过螺栓固定在一起。垫块为不锈钢材质，焊接固定于底座上，并且垫块的数量是随着筒体直径增大而增多，垫块起到了很好的隔离作用。

进一步地，第二底垫3外侧设置有环形台阶，所述筒体1底部设置于所述环形台阶内，并且环形台阶边缘设置有密封槽，所述密封槽内安装有密封圈8。

进一步地，筒体1底部外侧设有向外延伸的凸台，通过紧固压板10与底座4固定。

进一步地，紧固压板10上部为倒“L”结构，与所述凸台锁紧固定，紧固压板10下端通过螺栓与底座4固定。紧固压板10的下部是倾斜的有一定角度的“L”形状，紧固压板10底部有螺纹孔，当紧固压板10上部与筒体1的凸台扣紧后，通过螺栓紧紧的与底座4固定。

进一步地，凸台上安装有环形钢圈9，所述紧固压板10上部与环形钢圈9固定。

进一步地，紧固压板10为6-8个，均匀的分布在筒体1的外侧。

进一步地，底座4中心设置的进水口，向下延伸，并且进水口外侧底部与底座外沿通过肋条固定，该肋条为三角形，可以很好的支撑底座的重量。

进一步地，筒体1上部设有向外延伸的法兰11，通过所述法兰 11与融化站固定。

进一步地，第一垫底与所熔炼的难熔合金的材质相同，所述第二底垫3与筒体1为紫铜，所述底座4为不锈钢。

第二实施例：

制备铌钛合金Φ380mm一次铸锭

制备流程：

1、熔炼用一次电极制备

选用化学成分符合GB/T 3620标准的纯钛棒若干，并选取化学成分符合ASTM B391标准的纯铌棒若干，经表面清洗，均匀分布捆绑，并经等离子焊接后获得一次电极，电极规格为Φ300*2800，单根重量为600kg，共四根。

2、一次铸锭熔炼

选择直径为Φ380mm的VAR难熔合金坩埚，即本实用新型。将直径Φ378±0.5mm，高度与坩埚内壁同心台阶7保持一致，并调整好位置，确保第一底垫2与第二底垫3同轴。在第二底垫3密封槽内嵌入圆形密封圈8，并确保密封处干净无异物，再将筒体1与第二底垫3装配。利用8个圆周均匀分布的紧固压板10，将筒体1与第二底垫3锁紧。装配好的坩埚装入VAR炉熔化站内，再将等离子焊接焊接好的一次电极装入坩埚内，确保电极与坩埚内壁距离大于 35mm。选择合适的辅助电极，并固定在VAR炉电极杆上，封炉抽空。

完成辅助电极与一次电极对焊，检查焊接质量合格后，再次封炉抽空，待真空度和漏气率符合工艺要求时，按照设定好的熔炼工艺进行起弧并完成熔炼。达到要求的冷却时间后，铸锭出炉，从坩埚内顺利脱模。四根一次电极依次进行，最终得到四根一次铸锭。

3、一次铸锭机加

将熔炼阶段获得的四根一次铸锭依次在车床上进行平头处理，并在金属底垫与铸锭熔接处车锯切槽，再在锯床上将铸锭与金属底垫分离。最后得到四根一次铸锭备用，用于后续的二次熔炼等。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种用于VAR难熔合金的坩埚，其特征在于，包括筒体(1)、设置于所述筒体(1)底部的第二底垫(3)、置于所述第二底垫(3)顶部的第一底垫(2)和底座(4)，所述底座(4)固定于第二底垫(3)的底部，底座(4)中心设置有进水口(5)；所述筒体(1)下部的内径大于上部的内径，第一底垫(2)镶嵌于筒体(1)下部，并且第一底垫(2)顶部径向与筒体(1)内侧形成同心台阶(7)，用于防止难熔合金熔化后流入第一垫底和筒体(1)的间隙中。

2.根据权利要求1所述的一种用于VAR难熔合金的坩埚，其特征在于，所述第二底垫(3)与底座(4)之间设置6-8个垫块(6)，并且均匀的分布在所述进水口(5)的周向，底座(4)、垫块(6)和第二底垫(3)通过螺栓固定在一起。

3.根据权利要求1所述的一种用于VAR难熔合金的坩埚，其特征在于，所述第二底垫(3)外侧设置有环形台阶，所述筒体(1)底部设置于所述环形台阶内，并且环形台阶边缘设置有密封槽，所述密封槽内安装有密封圈(8)。

4.根据权利要求1所述的一种用于VAR难熔合金的坩埚，其特征在于，所述筒体(1)底部外侧设有向外延伸的凸台，通过紧固压板(10)与底座(4)固定。

5.根据权利要求4所述的一种用于VAR难熔合金的坩埚，其特征在于，所述紧固压板(10)上部为倒“L”结构，与所述凸台锁紧固定，紧固压板(10)下端通过螺栓与底座(4)固定。

6.根据权利要求5所述的一种用于VAR难熔合金的坩埚，其特征在于，所述凸台上安装有环形钢圈(9)，所述紧固压板(10)上部与环形钢圈(9)固定。

7.根据权利要求6所述的一种用于VAR难熔合金的坩埚，其特征在于，所述紧固压板(10)为6-8个，均匀的分布在筒体(1)的外侧。

8.根据权利要求1所述的一种用于VAR难熔合金的坩埚，其特征在于，所述筒体(1)上部设有向外延伸的法兰(11)，通过所述法兰(11)与VAR炉熔化站固定。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种用于VAR难熔合金的坩埚，其特征在于，所述第一垫底与所熔炼的难熔合金的材质相同，所述第二底垫(3)与筒体(1)为紫铜，所述底座(4)为不锈钢。

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