[发明专利]一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法

说明书

技术领域

本发明属于用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法技术领域。

背景技术

钛合金因其具有密度低、比强高、耐高温、耐腐蚀，机械性能和工艺性能好等优点而被广泛应用于航空航天及石油化工行业。世界各国经济发展表明，先进的钛工业是综合国力的重要标志。为此，大力发展钛工业对国防和国民经济建设具有极其重大的战略意义。

由于采用传统方法冶炼钛合金（VAR熔炼、真空粉末冶金）在合金铸锭中经常出现晶粒过大，成分偏析，孔洞，裂纹，高密度夹杂和低密度夹杂等冶金缺陷。为了增强其的抗疲劳度，提高其使用寿命，须生产优质高结的钛合金材料。

在20世纪80年代末，国际上引入了电子束冷床炉熔炼技术。电子束冷床炉熔炼技术不但能较好消除采有传统方法冶炼出现的晶粒粗大、高度和低密度夹杂等不足，还能大幅度降低钛合金产品的生产成本，还能回收残料，能100%利用残料作原料，能生产扁锭、空锭，减少板材与管材生产时的后续加工工艺流程，还较好解决了高密度夹杂（HDI）和低密度夹杂（LDI）等问题，因而在生产高洁钛合金得以广泛的应用。

鉴于国内外电子束冷床炉结晶器的原因，现国内外市场主要钛铸锭截面尺寸为以下五种规格：?736mm、方210mm×1250mm、方210mm×1380mm、方270mm×1085mm、方370mm×1340mm。由此可看出，电子束冷床炉生产出来的铸锭经过铣面，切头，修磨后无需进行进行锻造即可进行卷板的轧制，而棒材、线材及型材的生产，还须进行分条、车面、倒角等工序后才可以进行。在这一系列的工艺过程中，造成巨大的人力、物力资源浪费。基于这个出发点制造特定的棒材、线材浇铸结晶器，实现用电子束冷床炉浇铸小钛方坯。能够减少在生产高洁钛合金的棒材、线材的生产流程，节约生产成本，大大提高生产率，能为企业带来良好的经济效益。

通过对现有技术文献的检索，关于用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法，尚未发现相关报导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述出现的不足，提供用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法，该方法能减少小钛方坯的生产流程，无需购设新的分条及车面设备，实际生产中操作方便、生产出来的小方坯质量好，能大大缩短棒材、线材的生产流程，极大节约生产成本。

为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案来实现。

一种用于电子束冷床炉垂直浇铸小钛方坯的方法，具体为以下步骤：

（1）制备结晶器主体模型，用紫铜液对模具进行浇铸，获得实体结晶器主体，结晶器主体内部尺寸规格为(600~1300mm)×(105~240mm)×600mm，并在长度均分为五区，每区均由相同的连体隔板隔开，形成五个单独小区，分别为1区、2区、3区、4区、5区，每小区横截面均为正方形，正方形的边长尺寸为105~240mm；

（2）将冷却后结晶器主体采取去模，采用深水钻床对1区与2区，2区与3区，3区与4区，4区与5区的隔板在竖直方向进行钻孔，每个隔孔直径为18~22mm，孔深为105~240mm，每隔10mm钻孔一个；钻孔完成后对分区连体隔板上部进行抛挖，使上部呈现为弧形，并且弧形最凹处至隔板顶部水平高度为10~25mm，形成凹槽；

（3）用纯铜浇铸成水冷外壳，并在其外缘打上密齿封，在其内缘装上密封橡胶圈，结晶器主体能够放置在其内部并紧密贴合；用条钢焊积成网状，并焊接在水冷外壳外面，形成支撑及压力抵抗层，设有纵向散热板和横向散热板；

（4）将水冷下壳、水冷外壳及上浇道通过螺栓固定，并测试密封性能，然后进行通水试压测试，测试完成后将结晶器主体放置在水冷外壳的内部并紧密贴合，上浇道设在结晶器主体和水冷外壳的上部，上浇道的浇道口的高度略高于结晶器主体的高度，水冷下壳位于结晶器主体和水冷外壳的下部，构成结晶器，将整个结晶器装进电子束冷床炉引锭工位，将引锭头机构安装至升降工位；

（5）通过引锭头机构的升降工位来测试引锭头机构与结晶器的闭合性，并作出适量的调整，测试完闭合性后，将电子束冷床炉冷却水安装至结晶器及引锭头机构，并对水的漏点进行测试，测试完成后即可进行小钛方坯的生产。

本发明引锭头机构由主引淀头，设置在主引淀头一侧的侧引淀头、设置在主引淀头上的冷却水管和设置在主引淀头底部的基座构成；主引淀头和侧引淀头采用不平行组合，主引淀头起支撑作用，侧引淀头通过主引淀头上的螺杆在两边支撑，中部用螺丝来控制侧引淀头与主引淀头的开闭。

本发明上浇道的浇道口两斜边的倾角为42~47度，浇道口宽为18~22mm 。