一種鈦合金管材連鑄用結(jié)晶器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種制備鈦及鈦合金管材用連鑄結(jié)晶器，屬于金屬材料制備及加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金具有比強(qiáng)度高、疲勞強(qiáng)度和抗裂紋擴(kuò)展能力好、抗蝕性能優(yōu)異以及耐高溫、低溫性能好，因此在航空、航天、船舶、電力、能源、石油和化工等行業(yè)具有日益廣泛的應(yīng)用前景。其中，鈦合金管常被用做航空液壓管路、火箭發(fā)動機(jī)燃料導(dǎo)管、冷凝器、換熱器及油井管路等。然而，由于鈦合金管的研制和加工技術(shù)難度大，生產(chǎn)成本過高導(dǎo)致了其應(yīng)用受到限制。比如，對于國內(nèi)外技術(shù)比較成熟的鈦和鈦合金無縫管的制備，鉆孔擠壓法的工藝廢料率高達(dá)10°/『15%，斜乳穿孔法雖然金屬消耗量小，但管坯厚度公差稍大。因此，如何降低鈦和鈦合金管的制備成本，實現(xiàn)鈦和鈦合金管材的低成本、短流程制備，是推動其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]為了降低成本，真空或惰性氣體保護(hù)下的鈦合金連鑄連乳技術(shù)是鈦合金生產(chǎn)加工的一種未來趨勢。通過連鑄連乳技術(shù)，能夠穩(wěn)定的生產(chǎn)出成分均勻、無偏析，常規(guī)力學(xué)性能和傳統(tǒng)加工方式相當(dāng)?shù)陌?、棒材，?jié)約能源，降低加工成本。然而，對于鈦合金管材的制備依然需要在棒坯的基礎(chǔ)上進(jìn)行車皮鉆孔，加熱擠壓及退火和機(jī)加工的傳統(tǒng)方式。因此，通過設(shè)計管材用連鑄結(jié)晶器，在鈦合金連鑄連乳設(shè)備上直接制備鈦和鈦合金管，是本次發(fā)明的主要內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對降低鈦及鈦合金管材的制造成本，縮短工藝流程，實現(xiàn)鈦及鈦合金管材高效、短流程、低成本化制造而發(fā)明了一種鈦及鈦合金管的連鑄技術(shù)用結(jié)晶器。
[0005]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括外模、內(nèi)模和冷卻系統(tǒng)，所述的外模位于熔鑄室內(nèi)，所述的外模的中心位置開設(shè)有通孔，所述的內(nèi)模位于外模的通孔內(nèi)，所述內(nèi)模的外側(cè)壁與外模的通孔內(nèi)壁之間存有間隙，所述內(nèi)模的上端通過承重桿連接在熔鑄室的頂部，所述內(nèi)模的下端活動連接有活塞板，所述的活塞板活動連接在外模的通孔內(nèi)，所述活塞板的底部與拉錠桿想連，所述外模的上、下端還分別設(shè)有進(jìn)料軌道和出料軌道，所述進(jìn)料軌道位于熔鑄室內(nèi)的一端設(shè)置在內(nèi)模的外側(cè)壁與外模的通孔內(nèi)壁之間間隙的上方，所述的進(jìn)料軌道位于熔鑄室內(nèi)一端的上方設(shè)有豎直放置的第一等離子槍，所述外模的下端與出料軌道之間還設(shè)有水平放置的第二等離子槍，所述的外模和內(nèi)模內(nèi)都設(shè)置有水冷系統(tǒng)。
[0006]進(jìn)一步:所述的水冷系統(tǒng)是由分離式三段水冷系統(tǒng)和水冷套筒所組成，所述的水冷套筒套裝在內(nèi)模的外側(cè)，所述的分離式三段水冷系統(tǒng)從上到下安裝在外模內(nèi)。
[0007]又進(jìn)一步:所述內(nèi)模的外形為棒子型。
[0008]又進(jìn)一步:所述通孔上端一側(cè)的內(nèi)壁設(shè)置為弧形狀，所述的弧形狀通孔內(nèi)壁位于第一等離子槍的正下方。
[0009]又進(jìn)一步:所述的第一等離子槍和第二等離子槍的功率都為65kw或65kw以上。
[0010]再進(jìn)一步:所述拉錠桿的下端與旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)相連。
[0011]本發(fā)明的有益效果有以下幾點:
1、結(jié)晶器外模采用分離式三段水冷系統(tǒng)，通過控制不同區(qū)域的冷卻速度和溫度，可保證純鈦及鈦合金管坯的冶金質(zhì)量；
2、本設(shè)計采用大功率的等離子槍作為熱源，大大加快了鈦及鈦合金熔化的速度，提高了其的工作效率；
3、拉錠桿在下拉坯料的同時，以一定的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，有效地提高了管坯的冶金質(zhì)量和表面質(zhì)量；
4、本設(shè)計具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造和實用高效的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示的一種鈦合金管材連鑄用結(jié)晶器，包括外模1、內(nèi)模2和冷卻系統(tǒng)，所述的外模I位于熔鑄室4內(nèi)，所述的外模I的中心位置開設(shè)有通孔，所述的內(nèi)模2位于外模I的通孔內(nèi)，所述內(nèi)模2的外側(cè)壁與外模I的通孔內(nèi)壁之間存有間隙，所述內(nèi)模2的上端通過承重桿5連接在熔鑄室4的頂部，所述內(nèi)模2的下端活動連接有活塞板6，所述的活塞板6活動連接在外模I的通孔內(nèi)，所述活塞板6的底部與拉錠桿7想連，所述外模I的上、下端還分別設(shè)有進(jìn)料軌道8和出料軌道9，所述進(jìn)料軌道8位于熔鑄室4內(nèi)的一端設(shè)置在內(nèi)模2的外側(cè)壁與外模I的通孔內(nèi)壁之間間隙的上方，所述的進(jìn)料軌道8位于熔鑄室4內(nèi)一端的上方設(shè)有豎直放置的第一等離子槍10，所述外模I的下端與出料軌道9之間還設(shè)有水平放置的第二等離子槍11，所述的外模I和內(nèi)模2內(nèi)都設(shè)置有水冷系統(tǒng)，所述內(nèi)模2的外形為棒子型，所述通孔上端一側(cè)的內(nèi)壁設(shè)置為弧形狀，所述的弧形狀通孔內(nèi)壁位于第一等離子槍10的正下方，所述的進(jìn)料軌道8和出料軌道9上都安裝有驅(qū)動輥。坯料通過在驅(qū)動輥的作用下輸送到進(jìn)料軌道8位于熔鑄室內(nèi)的最右端，使坯料位于第一等離子槍10的正下方，利用第一等離子槍10所產(chǎn)生離子弧對坯料進(jìn)行加熱，通過離子弧所產(chǎn)生的熱量將坯料熔化，熔化的金屬熔液滴入內(nèi)模2的外側(cè)壁與外模I的通孔內(nèi)壁之間的間隙內(nèi)，金屬溶液在水冷系統(tǒng)的作用下在間隙內(nèi)緩慢冷卻形成鑄錠，然后向下拉動拉錠桿7，利用拉錠桿7帶著活塞板6向下運動，此時鑄錠會隨著活塞板6—起向下運動，當(dāng)拉錠桿7向下拉動一米時啟動第二等離子槍11，利用第二等離子槍11所產(chǎn)生的離子弧對鑄錠進(jìn)行切斷，切斷后的鑄錠會掉落在出料軌道9上，然后由出料軌道9上的驅(qū)動輥輸送出去。本設(shè)計的目的是針對降低鈦及鈦合金管材的制造成本，縮短工藝流程，實現(xiàn)鈦及鈦合金管材高效、短流程、低成本化制造而發(fā)明了一種鈦及鈦合金管的連鑄技術(shù)用結(jié)晶器。本設(shè)計還具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造和實用高效的優(yōu)點。
[0014]如圖1所示的水冷系統(tǒng)是由分離式三段水冷系統(tǒng)3和水冷套筒12所組成，所述的水冷套筒12套裝在內(nèi)模2的外側(cè)，所述的分離式三段水冷系統(tǒng)3從上到下安裝在外模I內(nèi)。本發(fā)明在外模I和內(nèi)模2內(nèi)都設(shè)置有水冷系統(tǒng)，通過此設(shè)計大大加快了金屬溶液的冷卻速度，并且本發(fā)明還在外模I內(nèi)從上到下設(shè)置有分離式三段水冷系統(tǒng)3，通過此設(shè)計可以控制不同區(qū)域的冷卻速度和溫度，可保證純鈦及鈦合金管坯的冶金質(zhì)量。
[0015]本發(fā)明中的第一等離子槍10和第二等離子槍11的功率都為65kw或65kw以上，此設(shè)計采用大功率的等離子槍作為熱源，大大加快了鈦及鈦合金熔化的速度，提高了其的工作效率。
[0016]本發(fā)明中的拉錠桿7的下端與旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)相連，所述的旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)和氣缸所組成的，拉錠桿在下拉坯料的同時，以一定的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過2此設(shè)計能夠有效地提高了管坯的冶金質(zhì)量和表面質(zhì)量。
【主權(quán)項】
1.一種鈦合金管材連鑄用結(jié)晶器，其特征在于:包括外模(1)、內(nèi)模(2)和冷卻系統(tǒng)，所述的外模(I)位于熔鑄室(4)內(nèi)，所述的外模(I)的中心位置開設(shè)有通孔，所述的內(nèi)模(2)位于外模(I)的通孔內(nèi)，所述內(nèi)模(2)的外側(cè)壁與外模(I)的通孔內(nèi)壁之間存有間隙，所述內(nèi)模(2)的上端通過承重桿(5)連接在熔鑄室(4)的頂部，所述內(nèi)模(2)的下端活動連接有活塞板(6)，所述的活塞板(6)活動連接在外模(I)的通孔內(nèi)，所述活塞板(6)的底部與拉錠桿(7 )想連，所述外模(I)的上、下端還分別設(shè)有進(jìn)料軌道(8 )和出料軌道(9 )，所述進(jìn)料軌道⑶位于熔鑄室⑷內(nèi)的一端設(shè)置在內(nèi)模⑵的外側(cè)壁與外模⑴的通孔內(nèi)壁之間間隙的上方，所述的進(jìn)料軌道(8)位于熔鑄室(4)內(nèi)一端的上方設(shè)有豎直放置的第一等離子槍(10)，所述外模(I)的下端與出料軌道(9)之間還設(shè)有水平放置的第二等離子槍(11)，所述的外模(I)和內(nèi)模(2)內(nèi)都設(shè)置有水冷系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦合金管材連鑄用結(jié)晶器，其特征在于:所述的水冷系統(tǒng)是由分離式三段水冷系統(tǒng)⑶和水冷套筒(12)所組成，所述的水冷套筒(12)套裝在內(nèi)模(2)的外側(cè)，所述的分離式三段水冷系統(tǒng)(3)從上到下安裝在外模(I)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦合金管材連鑄用結(jié)晶器，其特征在于:所述內(nèi)模(2)的外形為棒子型。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦合金管材連鑄用結(jié)晶器，其特征在于:所述通孔上端一側(cè)的內(nèi)壁設(shè)置為弧形狀，所述的弧形狀通孔內(nèi)壁位于第一等離子槍(10)的正下方。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦合金管材連鑄用結(jié)晶器，其特征在于:所述的第一等離子槍(10)和第二等離子槍(11)的功率都為65kw或65kw以上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦合金管材連鑄用結(jié)晶器，其特征在于:所述拉錠桿(7)的下端與旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)相連。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鈦及鈦合金管材連續(xù)鑄造用結(jié)晶器，在氬氣保護(hù)或惰性氣體氣氛下，可實現(xiàn)不同尺寸要求的鈦合金管坯的連續(xù)鑄造。結(jié)晶器外模通過三段水冷系統(tǒng)，控制不同區(qū)域的冷卻速度和溫度，保證了純鈦及鈦合金管坯的冶金質(zhì)量。同時，拉錠桿在下拉坯料的同時，以一定的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，有效地提高了管坯的冶金質(zhì)量和表面質(zhì)量。生產(chǎn)的鈦及鈦合金管材成分均勻、無偏析、無冶金質(zhì)量缺陷。降低鈦合金管材加工成本約30％以上。
【IPC分類】B22D11/14
【公開號】CN105033212
【申請?zhí)枴緾N201510396785
【發(fā)明人】常輝, 董月成, 李峰, 崔予文, 魯曉剛, 周廉
【申請人】南京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月8日