專利名稱：鈦鎳合金連鑄用復(fù)合結(jié)晶器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鈦鎳合金連鑄用復(fù)合結(jié)晶器裝置，屬冶金金屬連鑄設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景鈦鎳合金因?yàn)槠鋬?yōu)良的性能，如優(yōu)良的形狀記憶和超彈性，比較好的機(jī)械性能以及 很好的抗腐蝕性和生物相容性，越來越廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域。由于鈦鎳合金的化學(xué)性 能活潑在高溫下與大多數(shù)的耐火材料反應(yīng)難于熔煉和成型，目前國內(nèi)外生產(chǎn)鈦鎳合金大 多采用模鑄一剝皮一軋制。模鑄后的鑄錠必須要去除其冒口和表層有缺陷部分，因此金 屬的損耗大，且加工繁瑣，大大增加的鈦鎳合金的成本，通過連續(xù)鑄造來代替模鑄是當(dāng) 前鈦鎳合金研究的一個重點(diǎn)。連續(xù)鑄造是運(yùn)用凝固控制技術(shù)使鑄型中的液金屬冷凝成特定形狀，靠近鑄型表面的 金屬先凝固，中間仍是液態(tài)，依靠牽引裝置的作用鑄件一邊凝固一邊脫離鑄型。連續(xù)鑄 造技術(shù)主要由兩部分構(gòu)成，熔煉和成形。鈦鎳合金的熔煉在現(xiàn)階段多采用電磁感應(yīng)，使 用水冷銅坩堝或特殊的耐火材料坩堝。連續(xù)鑄造的成形過程主要在結(jié)晶器中完成。結(jié)晶器是連鑄系統(tǒng)的核心部件，其作用是形成有確定形狀，有一定強(qiáng)度的連鑄坯殼。 作為鈦鎳合金的連鑄結(jié)晶器，由于鈦鎳合金的自身特性，必須滿足以下幾個要求(1) 在高溫下不和鈦鎳合金發(fā)生反應(yīng)。(2)在連鑄時保持真空或保護(hù)氣體氣氛(3)保證一 定的冷卻速度，并凝固區(qū)保持在一個穩(wěn)定的位置?，F(xiàn)在使用在其他合金連鑄中的結(jié)晶器 多為金屬銅水冷結(jié)晶器，在工作時金屬液體直接和結(jié)晶器銅壁接觸，冷卻速度極快，生 產(chǎn)效率高，但由于導(dǎo)熱過快，表面極易產(chǎn)生裂紋等缺陷，影響連鑄坯的質(zhì)量。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種鈦鎳合金連鑄用復(fù)合結(jié)晶器裝置，使之在感應(yīng)加熱 的情況下滿足鈦鎳合金連鑄的需要，能提供一個平穩(wěn)的溫度梯度場，確定固液界面的位 置。本實(shí)用新型一種鈦鎳合金連鑄用復(fù)合結(jié)晶器裝置，包括有冷卻水套，水冷銅壁， 石墨結(jié)晶器外套，密封圈，密封圈壓蓋，冷卻水進(jìn)出口，結(jié)晶器耐火內(nèi)襯，隔水擋板， 加熱感應(yīng)線圈，鑄坯，合金熔體和熔解合金的坩堝；其特征在于結(jié)晶器由石墨結(jié)晶器 外套和結(jié)晶器耐火內(nèi)襯組成；結(jié)晶器外側(cè)設(shè)置有圍繞于其四周的冷卻水套，冷卻水套的內(nèi)周壁設(shè)有水冷銅壁；水冷銅壁與石墨結(jié)晶器外套緊密連接成一體；結(jié)晶器耐火內(nèi)襯位于石墨結(jié)晶器外套的上部位置，并靠近加熱感應(yīng)線圈下方的感應(yīng)加熱區(qū)，形成一個穩(wěn)定 的熱端；石墨結(jié)晶其外套的下部與冷卻水套的內(nèi)側(cè)水冷銅壁緊密連接接觸，在石墨結(jié)晶 器外套的下部形成一個冷端；使整個石墨結(jié)晶器空間中形成一個穩(wěn)定的溫度梯度場；合 金熔體盛放于熔解合金的坩堝內(nèi)，坩堝四周設(shè)置有加熱感應(yīng)線圈；結(jié)晶器下部的銅壁部 分的下端開有槽口并放置有威爾遜密封圈，并加以壓緊密封圈的密封圈壓蓋；這樣使引 錠桿拉引鑄坯時構(gòu)成一個動密封系統(tǒng)；在冷卻水套的底部設(shè)有冷卻水進(jìn)出口；在冷卻水 套的環(huán)形空間，縱向?qū)ΨQ設(shè)置半高的隔水擋板，冷卻水套的左右兩半空間的上部相互連 通。使冷卻水通過冷卻水進(jìn)出口進(jìn)行循環(huán)冷卻。所述的石墨結(jié)晶器外套內(nèi)的結(jié)晶器耐火內(nèi)襯是由不合鈦鎳合金反應(yīng)的特殊耐火材 料，即以CeS， YA，CaO或BN為主要成分的特種陶瓷制成。本實(shí)用新型的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)如下本實(shí)用新型鈦鎳合金連鑄用復(fù)合結(jié)晶器裝置滿足鈦鎳合金連鑄的需要，能提供一個 穩(wěn)定的溫度梯度場；并可通過調(diào)節(jié)石墨結(jié)晶器外套及結(jié)晶器耐火內(nèi)襯的位置和長度來保 證鈦鎳合金固液界面在耐火材料內(nèi)襯中的適當(dāng)位置。另外，本實(shí)用新型復(fù)合結(jié)晶器裝置， 其耐火材料內(nèi)襯不會和鈦鎳合金反應(yīng)，可保證合金的質(zhì)量。本復(fù)合裝置還能提供一個平 緩冷卻速度的溫度梯度，有利于鈦鎳合金的凝固成型。

圖1為本實(shí)用新型復(fù)合結(jié)晶器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1沿A—A線的剖面俯視圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)將本實(shí)用新型的具體實(shí)施例敘述于后。 實(shí)施例l參見圖1和圖2，鈦鎳合金連鑄用復(fù)合結(jié)晶器裝置，包括有冷卻水套(1)，水冷銅壁(2)，石墨結(jié)晶器外套(3)，密封圈(4)，密封圈壓蓋(5)，冷卻水進(jìn)出口 (6)， 結(jié)晶器耐火內(nèi)襯(7)，隔水擋板(8)，加熱感應(yīng)線圈(9)，鑄坯(10)，合金熔體(11) 和熔解合金的坩堝(12);其特征在于結(jié)晶器由石墨結(jié)晶器外套(3)和結(jié)晶器耐火內(nèi) 襯(7)組成；結(jié)晶器外側(cè)設(shè)置有圍繞于其四周的冷卻水套(1)，冷卻水套(1)的內(nèi)周壁設(shè)有水冷銅壁(2);水冷銅壁(2)與石墨結(jié)晶器外套(3)緊密連接成一體；結(jié)晶器耐火內(nèi)襯(7)位于石墨結(jié)晶器外套(3)的上部位置，并靠近加熱感應(yīng)線圈(9)下方 的感應(yīng)加熱區(qū)，形成一個穩(wěn)定的熱端；石墨結(jié)晶其外套(3)的下部與冷卻水套(1)的內(nèi)側(cè)水冷銅壁(2)緊密連接接觸，在石墨結(jié)晶器外套(3)的下部形成一個冷端；使整 個石墨結(jié)晶器空間中形成一個穩(wěn)定的溫度梯度場；合金熔體(11)盛放于熔解合金的坩 堝(12)內(nèi)，坩堝(12)四周設(shè)置有加熱感應(yīng)線圈(9);結(jié)晶器下部的銅壁(2)部分的下端開有槽口并放置有威爾遜密封圈(4)，并加以壓緊密封圈的密封圈壓蓋(5);這樣使引錠桿拉引鑄坯時構(gòu)成一個動密封系統(tǒng)；在冷卻水套(1)的底部設(shè)有冷卻水進(jìn)出 口 (6);在冷卻水套(1)的環(huán)形空間，縱向?qū)ΨQ設(shè)置半高的隔水擋板(8)，冷卻水套(1)的左右兩半空間的上部相互連通。使冷卻水通過冷卻水進(jìn)出口 (6)進(jìn)行循環(huán)冷卻。 石墨結(jié)晶器外套(3)內(nèi)的結(jié)晶器耐火材料采用Y203為主要成分的特種陶瓷制作。本實(shí)施例中，采用個部分的具體尺寸大小如下結(jié)晶器冷卻水套外徑為100mm，高為llOmm，結(jié)晶器內(nèi)上部水冷銅壁的內(nèi)徑為20mm; 石墨結(jié)晶器套長度為llOmm，其中下端70mm和水冷銅壁緊密相連；結(jié)晶器耐火內(nèi)襯長度 為80mm，其下端60mm和石墨結(jié)晶器套緊密相連，上端和坩堝相連。工藝參數(shù)如下在氬氣保護(hù)氣氛下，中頻感應(yīng)加熱器保溫輸出功率為8kw，鈦鎳合 金熔體溫度為140(TC，引錠桿位置在加熱區(qū)以下4 Ornra處，引錠桿的牽引速度為8腿 /min ，冷卻水溫度為室溫，拉出的鈦鎳連鑄棒坯的直徑為1 0國。
權(quán)利要求1，一種鈦鎳合金連鑄用復(fù)合結(jié)晶器裝置，包括有冷卻水套(1)，水冷銅壁(2)，石墨結(jié)晶器外套(3)，密封圈(4)，密封圈壓蓋(5)，冷卻水進(jìn)出口(6)，結(jié)晶器耐火內(nèi)襯(7)，隔水擋板(8)，加熱感應(yīng)線圈(9)，鑄坯(10)，合金熔體(11)和熔解合金的坩堝(12)；其特征在于結(jié)晶器由石墨結(jié)晶器外套(3)和結(jié)晶器耐火內(nèi)襯(7)組成；結(jié)晶器外側(cè)設(shè)置有圍繞于其四周的冷卻水套(1)，冷卻水套(1)的內(nèi)周壁設(shè)有水冷銅壁(2)；水冷銅壁(2)與石墨結(jié)晶器外套(3)緊密連接成一體；結(jié)晶器耐火內(nèi)襯(7)位于石墨結(jié)晶器外套(3)的上部位置，并靠近加熱感應(yīng)線圈(9)下方的感應(yīng)加熱區(qū)，形成一個穩(wěn)定的熱端；石墨結(jié)晶其外套(3)的下部與冷卻水套(1)的內(nèi)側(cè)水冷銅壁(2)緊密連接接觸，在石墨結(jié)晶器外套(3)的下部形成一個冷端；使整個石墨結(jié)晶器空間中形成一個穩(wěn)定的溫度梯度場；合金熔體(11)盛放于熔解合金的坩堝(12)內(nèi)，坩堝(12)四周設(shè)置有加熱感應(yīng)線圈(9)；結(jié)晶器下部的銅壁(2)部分的下端開有槽口并放置有威爾遜密封圈(4)，并加以壓緊密封圈的密封圈壓蓋(5)；這樣使引錠桿拉引鑄坯時構(gòu)成一個動密封系統(tǒng)；在冷卻水套(1)的底部設(shè)有冷卻水進(jìn)出口(6)；在冷卻水套(1)的環(huán)形空間，縱向?qū)ΨQ設(shè)置半高的隔水擋板(8)，冷卻水套(1)的左右兩半空間的上部相互連通，使冷卻水通過冷卻水進(jìn)出口(6)進(jìn)行循環(huán)冷卻。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鈦鎳合金連鑄用復(fù)合結(jié)晶器裝置，屬冶金金屬連鑄設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型復(fù)合結(jié)晶器裝置包括有冷卻水套，水冷銅壁，石墨結(jié)晶器外套，密封圈，密封圈壓蓋，冷卻水進(jìn)出口，結(jié)晶器耐火內(nèi)襯，隔水擋板，加熱感應(yīng)線圈，鑄坯，合金熔體和熔解合金的坩堝。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是由水冷銅壁冷卻和感應(yīng)加熱相結(jié)合，在石墨結(jié)晶器內(nèi)形成一個穩(wěn)定的溫度梯度場，并在結(jié)晶器耐火內(nèi)襯中確定一個最合適的鈦鎳合金固液界面的位置，以有利于鈦鎳合金的凝固成型。本實(shí)用新型中采用的結(jié)晶器耐火內(nèi)襯不會與鈦鎳合金發(fā)生反應(yīng)，因而不受污染保證了鑄坯的質(zhì)量。
文檔編號B22D11/10GK201150980SQ20082005454
公開日2008年11月19日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者劉宏葆, 國子明, 迪 康, 薔 張, 明 朱, 李重河, 毛協(xié)民 申請人:上海大學(xué)