[发明专利]一种整体铜坩埚以及整体锻造加旋压生产铜坩埚的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种铜坩埚和加工方法，具体地说本发明涉及一种整体铜坩埚以及整体锻造加旋压生产铜坩埚的方法。

【背景技术】

已知的，真空自耗电弧炉和电渣炉在工业上广泛应用于冶炼钛、钼、钽、铌、锆等稀有金属及特种钢的加工；铜坩埚“也叫：铜结晶器”是真空自耗电弧炉和电渣炉的重要部件之一，现有铜坩埚包括筒体和法兰盘两大部分，筒体由两个半圆管合并经过在筒体和内孔进行焊接，形成铜坩埚筒体，然后将法兰盘焊接在筒体外缘形成铜坩埚。由于铜坩埚应用在真空和高温的环境中，所以铜坩埚必须具有无接缝或整体结构，这样不仅可以克服高温环境下接缝或者断点形成炸裂，而且抗拉强度与屈服强度符合要求方可实现稳定工作的目的；在国内外多次发生的爆炸事故便是由于坩埚通过对接形式，所以克服存在接缝是本领域技术人员的诉求，对铜坩埚的质量要求通常有以下几点：1、铜坩埚的筒体化学成分，T2铜“紫铜”，且不能有夹杂、裂纹等缺陷；2、焊缝的质量，按压力容器的3级；3、整体打水压6公斤，4小时不漏；4、加强圈上面的不锈钢制圈焊接要牢固“一般是先制成两个半圆，组焊在加强圈上”；5、形位公差。

经过技术检索发现现有的制造铜坩埚的方法有几种：

(1)挤压的铜管加法兰，一般制造内径在φ400以下的铜坩埚；

(2)卷焊筒体加法兰，一般制造内径在φ400～φ700的铜坩埚；

(3)锻造筒体加法兰，一般制造内径在φ500～φ1000的铜坩埚；

(4)整体锻造铜坩埚“筒体加法兰潘一起锻造出来”，一般制造内径在φ500～φ1000的铜坩埚；无焊缝。

在前述方法中，中国专利CN2757077Y公开了如下技术内容：

一种真空自耗电弧炉用无焊缝大型铜坩埚，其简体与法兰为一整体结构；且筒体与法兰的过渡处呈大圆弧角结构。

专利CN2757077Y所公开的专利文本中，所述“采用铜锭或大直径铜棒锻造旋压后制成毛坯，经机械加工制成，其筒体与法兰为一整体结构，没有任何焊缝，不但保证了坩埚的整体质量”，由上可知其加工工艺采用整块铜锭或大直径铜棒，而后在外缘面经过初锻造、切削在铜锭或大直径铜棒上获取内孔、法兰盘形成毛坯，然后蘸火加热、热轧，这一工艺在本领域需要经过反复次的蘸火加热、热轧；这一过程必然改变铜的晶向，并且金属的晶粒较大，使成品铜坩埚出现无法察觉的裂痕或断裂伤，通过探伤也很难察觉，当然其加工过程投料量大，制造难度大，成本价格相对较高；使用中也存在较大的热膨胀系数差异，致使连接处承受较高而又频繁的拉力作用。

参考文献：

中国专利：专利名称、真空自耗电弧炉用无焊缝大型铜坩埚；申请日、2004年11月29日；专利号、200420086303.1；授权公告号、CN2757077Y。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种整体铜坩埚以及整体锻造加旋压生产铜坩埚的方法，本发明通过采用整体锻造铜坩埚的加工方法，使得成品铜坩埚没有焊缝，有效克服了铜坩埚后期使用出现无法察觉的裂痕或断裂伤的弊端，使得原料费、锻造费、机加费得到大幅度降低。

实现本发明的技术方案如下：

一种整体铜坩埚，包括筒体、法兰盘，所述筒体为圆形结构，在圆形结构筒体的一端设有法兰盘，所述法兰盘与筒体为一体结构，由筒体的法兰盘一端至筒体的另一端设有贯通且相同孔径的内孔。

一种整体锻造加旋压生产铜坩埚的方法，包括旋压设备，旋压设备包含芯模、底板、旋压棍和驱动机构，芯模下部设有底板，在芯模外部间隔设有多个旋压棍，所述每一旋压棍外部设置在机架的驱动机构上形成一套旋压机构，所述旋压机构为可上下移动且旋压机构的旋压棍与芯模间距可调；

整体锻造加旋压生产铜坩埚的方法包含如下步骤；

A、取铜锭或大直径铜棒经过锻造形成具有法兰盘、筒体的毛胚，筒体的法兰盘一端至筒体的另一端锻出内孔，所述内孔孔径略大于芯模直径；

B、将毛胚吊起利用内孔套在芯模上，所述法兰盘一端朝下与底板接触；

C、将旋压棍压紧筒体；

a、启动旋压机构，所述旋压机构绕筒体旋转且上下运动，使筒体均匀受压；

b、启动旋压机构，所述旋压机构绕筒体上下运动不旋转，套在芯模上的筒体以及芯模、底板旋转，使筒体均匀受压；

通过a步骤或b步骤使筒体经过旋压达到规定设计高度；

D、停止旋压机构并使旋压机构脱离筒体，取下具有法兰盘的筒体；

E、将上一步骤所述具有法兰盘的筒体上端以及下部的法兰盘去除毛刺并经过磨削形成铜坩埚。