[发明专利]电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的设备与方法

权利要求书

1.电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的设备，包括熔炼冷床(8)、熔炼电子枪(1)、水冷铜结晶器(4)以及水冷铜柱(3)，其特征在于：所述水冷铜结晶器(4)竖直设置，所述水冷铜柱(3)设置于水冷铜结晶器(4)的内部，且水冷铜结晶器(4)的中心线与水冷铜柱(3)的中心线重合，水冷铜结晶器(4)与水冷铜柱(3)之间设置有圆环形的成型腔(9)，水冷铜柱(3)的端部设置有进水口(5)和出水口(6)；所述熔炼冷床(8)设置在水冷铜结晶器(4)的上方，所述熔炼电子枪(1)设置在熔炼冷床(8)的上方。

2.如权利要求1所述的电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的设备，其特征在于：所述成型腔(9)上端口的上方设置有多个电子枪(10)。

3.如权利要求1所述的电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的设备，其特征在于：所述水冷铜柱(3)与水冷铜结晶器(4)可拆卸连接。

4.如权利要求3所述的电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的设备，其特征在于：所述成型腔(9)的厚度为10～50mm。

5.如权利要求1所述的电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的设备，其特征在于：所述进水口(5)和出水口(6)均设置在水冷铜柱(3)的下端，所述水冷铜柱(3)内部设置有隔热筒(31)，隔热筒(31)与水冷铜柱(3)的侧壁之间设置有冷却腔，隔热筒(31)的下端与水冷铜柱(3)的底板固定连接，上端与水冷铜柱(3)的顶板之间设置有间距，所述进水口(5)与冷却腔连通，出水口(6)与隔热筒(31)的内腔连通。

6.如权利要求1所述的电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的设备，其特征在于：熔炼冷床(8)的边缘位于成型腔(9)的上方，所述熔炼冷床(8)连接有用于驱动熔炼冷床(8)倾斜的驱动装置。

7.采用如权利要求1至6所述电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的设备的电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的方法，其特征在于，包括以下步骤

S1：将原料放入熔炼冷床(8)；

S2：抽真空；

S3：利用熔炼电子枪(1)将熔炼冷床(8)中的原料熔化；

S4：将熔化后的原料注入成型腔(9)，同时通过进水口(5)向水冷铜柱(3)内通入冷却水，冷却水将原料冷却形成管坯，水冷铜柱(3)不断往下拉锭得到管材。

8.如权利要求7所述的电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的方法，其特征在于，步骤S1中，原料包括0A级的海绵钛或者牌号为TC4的钛合金，利用有机溶剂将原料清洗干净，并在100～120℃的真空环境中干燥后，再将原料放入熔炼冷床(8)。

9.如权利要求7所述的电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的方法，其特征在于，步骤S2中，以滑阀泵、罗茨泵和扩散泵逐次抽真空，使工作腔真空度到达10^-2～10^-3Pa。

10.如权利要求7所述的电子束铸造厚壁钛金属及钛合金管的方法，其特征在于，步骤S4中，利用保温电子枪(10)不断地在成型腔(9)上端口做弧形扫描，用于熔化成型腔(9)上端口凝固的原料以及保持成型腔(9)上端口的原料的流动性。