專(zhuān)利名稱(chēng)：感應(yīng)熔煉用單水路拼裝式冷坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種真空感應(yīng)熔煉用的冷坩堝，尤其是具有單層管冷卻通道的由
簡(jiǎn)單元件拼裝的冷坩堝。
技術(shù)背景真空感應(yīng)熔煉技術(shù)屬于先進(jìn)的熔煉技術(shù)，它排除了熔煉過(guò)程中氣氛和加熱源對(duì)爐 料的污染。但是，這種技術(shù)不能排除坩堝材料同爐料的反應(yīng)。為了制備對(duì)純度要求特別高 的產(chǎn)品和熔煉活潑材料，上世紀(jì)末出現(xiàn)了更加先進(jìn)的冷坩堝真空感應(yīng)熔煉技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng) 為"感應(yīng)冷坩堝技術(shù)")——它用金屬(大多為紫銅)坩堝代替陶瓷材料坩堝，并通過(guò)電磁 場(chǎng)產(chǎn)生一定的懸浮熔煉效果，從而完全排除了坩堝材料的污染作用。為防止金屬坩堝本身 被熔化，這種坩堝必須用水或其它冷卻劑冷卻。 感應(yīng)冷坩堝技術(shù)雖然有許多卓越的優(yōu)點(diǎn)，但是這種技術(shù)至今還沒(méi)有得到普遍推 廣，其原因之一是坩堝的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，技術(shù)難度大，制造費(fèi)用高。這些結(jié)構(gòu)方面的困難主 要來(lái)源于三方面 1)雙層管水路(見(jiàn)


圖1和2):冷坩堝用金屬(主要是紫銅)制作，它主要由坩堝 壁(01)和坩堝底(02)組成，坩堝又分瓣成許多坩堝片(03)。坩堝在高溫下工作，所以它必 須用冷卻劑冷卻。以往的冷坩堝采用雙層管冷卻通道每一坩堝片中有一個(gè)很細(xì)、很長(zhǎng)的孔 (04)，每孔中還要有一根更細(xì)、更長(zhǎng)的管(05)，它們分別作為進(jìn)水管、回水管(06)。坩堝一 般分10 20片，甚至更多。坩堝片的截面尺寸往往只有10 20毫米，甚至更小。在這樣 小的范圍內(nèi)要制作出這樣的雙層通道，其難度相當(dāng)大。 2)單坩堝片循環(huán)(見(jiàn)圖2):每一片坩堝片(03)是一個(gè)獨(dú)立的冷卻通道系統(tǒng)—— 有獨(dú)立的進(jìn)水管、回水管。它們分別連接到進(jìn)水水套和回水水套(07)，再由水套的總管路 (08)接出爐體的外面。坩堝、水套管路密布，接口處空隙非常狹窄，在這樣狹小的位置焊接 大量接口，其難度非常大。 3)坩堝留出一部分位置不分瓣，如坩堝底(02)或坩堝底的一部分厚度，其目的是 為了保持坩堝的整體性。這一方面不利于電磁場(chǎng)進(jìn)入坩堝，另一方面使得制作坩堝不得不 使用大塊坯料，坩堝的內(nèi)腔要從整體坯料中挖出，材料浪費(fèi)極大。在大塊坯料上加工大量 坩堝瓣和進(jìn)行密集焊接，加工難度大，容易出差錯(cuò)，而且一旦在某一局部發(fā)生差錯(cuò)就整體報(bào) 廢。

發(fā)明內(nèi)容針對(duì)以上問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種改進(jìn)的感應(yīng)熔煉用單水路拼裝式冷坩堝，其 特征在于坩堝壁由坩堝片拼裝組成，坩堝底與坩堝壁為分體結(jié)構(gòu)，冷卻通道采用蛇行單層 管模式、整體冷卻通道分解成若干蛇行單元，一個(gè)蛇行單元由單獨(dú)的進(jìn)口、出口和若干通道 段組成，坩堝壁和坩堝底的冷卻通道通過(guò)冷卻導(dǎo)管(06)接入爐體的總管(13)中，坩堝片帶 有垂直于端面的內(nèi)孔(12)。[0008] 為了簡(jiǎn)化感應(yīng)冷坩堝技術(shù)中冷坩堝的結(jié)構(gòu)和制作方法，本實(shí)用新型采用了一些新
的設(shè)計(jì)原則。它們包括坩堝底與坩堝壁為分體結(jié)構(gòu)，坩堝壁用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的相同的坩堝片拼
裝組成，冷卻通道采用蛇行單層管模式、整體冷卻通道分解成若干蛇行單元。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下幾項(xiàng)措施 1、坩堝的冷卻通道按照單層管蛇行通道的形式設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖3)——通道(04)為單
層管，冷卻液由通道的一端進(jìn)入，它順著蛇行走向的通道依次經(jīng)過(guò)各坩堝片(03)，再?gòu)牧硪?br> 端輸出。 由于冷卻通道經(jīng)過(guò)各坩堝片(03)，所以坩堝片(03)帶有垂直于端面的內(nèi)孔(12) (見(jiàn)圖4)，內(nèi)孔是否貫通到端面，取決于型材的類(lèi)型和拼接坩堝片的方法，對(duì)于內(nèi)孔貫通到 端面的坩堝片，采用小彎管(14)或小橫管連接相鄰坩堝片的端頭(15)，從而將各內(nèi)孔連通 (見(jiàn)圖5a);而對(duì)于內(nèi)孔未貫通到端面的坩堝片，則要在坩堝片上、下適當(dāng)位置再各加工一 橫孔(16)，利用該橫孔連通各內(nèi)孔(見(jiàn)圖5b)。 坩堝的全部冷卻通道由若干蛇行單元組成。 一個(gè)蛇行單元由單獨(dú)的進(jìn)口、出口和 若干通道段組成。單元中，第一通道段經(jīng)過(guò)一片坩堝片之后，彎轉(zhuǎn)360度后進(jìn)入第二通道 段，然后從反方向經(jīng)過(guò)下一坩堝片，依次推類(lèi)，每一段的走向都沿著坩堝片的長(zhǎng)度方向。一 個(gè)蛇行單元包含的通道段的段數(shù)可以是1段、2段、3段等任意段數(shù)，最多等于坩堝片的總片 數(shù)。為了保證冷卻效果的均勻性，推薦以2 6段作為一個(gè)單元。 2、為了節(jié)省制作坩堝的材料，將坩堝底設(shè)計(jì)成與坩堝壁分體的結(jié)構(gòu)。對(duì)于坩堝底 (02)與坩堝壁(01)設(shè)計(jì)成分體結(jié)構(gòu)的冷坩堝，當(dāng)要求坩堝內(nèi)底部爐料有良好熔化效果和 懸浮效果時(shí)，其坩堝底應(yīng)該有帶斜度的內(nèi)壁，而且坩堝底要分瓣。 對(duì)于坩堝底(02)與坩堝壁(01)設(shè)計(jì)成分體結(jié)構(gòu)的冷坩堝，當(dāng)對(duì)坩堝內(nèi)底部爐料 的熔化效果無(wú)嚴(yán)格要求時(shí)(例如，進(jìn)行連鑄、定向凝固等操作的冷坩堝)，坩堝底也可以不 分瓣。這樣的坩堝底可以直接用金屬的型材(板、棒或其它型材)加工制作。 3、由于冷卻通道采用了蛇行單元的形式，導(dǎo)水管的數(shù)量大幅度減少，所以坩堝壁 和坩堝底的冷卻通道通過(guò)冷卻導(dǎo)管(06)接入爐體的總管(13)中。 坩堝壁、坩堝底、坩堝的冷卻管路等元件用非鐵磁性的金屬材料制作，包括紫銅、 黃銅和無(wú)磁不銹鋼等。 本實(shí)用新型所述感應(yīng)熔煉用單水路拼裝式冷坩堝具體實(shí)施方式
包括制作坩堝壁、
坩堝底和冷卻通道連接 1、制作坩堝壁的過(guò)程包括 a.對(duì)金屬型材(管、棒、板或其它型材)進(jìn)行切割、加工、鉆孔，得到截面形狀、截面 尺寸、坯料長(zhǎng)度符合坩堝片要求、帶有垂直于端面內(nèi)孔(12)的若干坩堝片(03)(見(jiàn)圖4); b.將進(jìn)水管和回水管(以下統(tǒng)稱(chēng)導(dǎo)水管)(06)連接到作為冷卻液進(jìn)口和出口的坩 堝片的端頭(13)與內(nèi)孔接通，以這兩片坩堝片為一個(gè)坩堝片組的第一片和最后一片，依次 拼接相鄰的坩堝片，得到一個(gè)片數(shù)等于一個(gè)蛇行單元中通道段的段數(shù)的坩堝片組(18)(見(jiàn) 圖5a、5b、5c); c.在拼裝坩堝片組的過(guò)程中要將坩堝片的內(nèi)孔(12)連通成為密封的冷卻通道， 并要封死各坩堝片上無(wú)導(dǎo)水管的端頭孔(17)。
有兩種方法可以連通內(nèi)孔[0023] —是用小彎管(14)或小橫管連接相鄰坩堝片的端頭孔(15)，從而連通內(nèi)孔(見(jiàn)圖 5a); 二是利用在坩堝片中另外加工出來(lái)的橫孔(16)連通內(nèi)孔(見(jiàn)圖5b)。對(duì)橫孔的要 求是在坩堝片的每一端從內(nèi)孔(12)出發(fā)通向側(cè)面，兩端的橫孔指向相反。裝有導(dǎo)水管的 兩片坩堝片只在無(wú)管的一端有這種橫孔，二孔指向坩堝片相對(duì)的側(cè)面。 連通相鄰坩堝片的端頭孔或橫孔的方法包括焊接或機(jī)械密封等方法(參見(jiàn)圖 6. a 6. d)。為此，需要加工出適合焊接或機(jī)械密封的孔口結(jié)構(gòu)和端頭形狀，有時(shí)還需要加 工出配合焊接或機(jī)械密封的連接件(19、20、21)。坩堝片同導(dǎo)水管的結(jié)合方法，以及封死不 需要的孔洞開(kāi)口的方法，與結(jié)合端頭孔、橫孔的方法相似(見(jiàn)圖6.a 6. d)。建議導(dǎo)水管同 坩堝片之間采用機(jī)械密封結(jié)合，這樣，拆卸坩堝進(jìn)行清理和維修比較方便。 在制作坩堝片時(shí)，還應(yīng)該加工出一些裝配用零件，如檔片、臺(tái)階等(26)，以便于用 裝配件(22、23、24、25)組裝坩堝時(shí)使用。 c.最后，將若干坩堝片組進(jìn)行組裝，得到整體的坩堝壁(02)(見(jiàn)圖5c)。 2、坩堝底的制作方法包括 先從金屬型材(板、棒，或其它型材)加工出坩堝底的整體形狀，然后再分割成片 狀的坩堝底的小瓣(下文稱(chēng)其為"坩堝底小片(27)");也可以直接用小尺寸的金屬料加工 得到坩堝底小片。 在坩堝底中制作冷卻通道(04)的方式與在坩堝壁中相似在坩堝底小片(27)的 坯料片中做出沿小片長(zhǎng)度方向的孔洞，然后在把小片拼接成整體坩堝底的過(guò)程中，使相鄰 小片的孔洞首尾相連，封住不需要的孔洞開(kāi)口 ，再連接導(dǎo)水管。 更簡(jiǎn)單的方法是將蛇行走向或螺旋走向的金屬冷卻管(10)焊接到坩堝底(02)的
下表面，蛇行管道的走向可以沿著坩堝底小片的長(zhǎng)度方向，也可以同它們交叉。 坩堝底需要的冷卻通道單元較少， 一般只用一、兩個(gè)單元。 本實(shí)用新型的有益效果包括 1)簡(jiǎn)化了坩堝結(jié)構(gòu) 單管冷卻通道比雙層管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多，由于冷坩堝的坩堝壁和坩堝底都是由大量 冷卻通道組成，所以，這種簡(jiǎn)化有特別顯著的效果； 用少數(shù)蛇行單元的冷卻通道結(jié)構(gòu)代替大量單個(gè)坩堝片的獨(dú)立冷卻通道結(jié)構(gòu)，大幅 度減少了連接坩堝和水套的導(dǎo)管的數(shù)量，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了坩堝和水套的結(jié)構(gòu)，甚至可以 取消水套。 2)降低了制作難度 傳統(tǒng)冷坩堝的制作是對(duì)大坯料進(jìn)行的復(fù)雜、繁復(fù)、高難度的加工和焊接，而本實(shí)用
新型把這個(gè)過(guò)程改變?yōu)閷?duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小元件進(jìn)行重復(fù)加工，然后進(jìn)行拼裝的過(guò)程。 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，接口數(shù)減少，接口處的空隙增大，所以，接口處的結(jié)合操作的難度
大大降低，而且可以用機(jī)械密封連接代替焊接。 3)減低了制造成本 坩堝壁與坩堝底的分體結(jié)構(gòu)和坩堝壁用簡(jiǎn)單元件拼裝，這兩個(gè)措施提高了材料利 用率； 用簡(jiǎn)單小元件重復(fù)加工代替對(duì)大坯料進(jìn)行的復(fù)雜加工，加工難度大大降低，節(jié)省了加工費(fèi)； 4)提高了運(yùn)行安全性 冷坩堝在高溫下工作，所以冷卻問(wèn)題至關(guān)重要。在傳統(tǒng)冷坩堝的情況下，雙層管的 冷卻通道狹窄，容易發(fā)生水垢或雜物堵塞事故；此外，傳統(tǒng)坩堝的焊點(diǎn)多，焊接困難，還容易 出現(xiàn)焊口泄漏事故。 一旦發(fā)生這些事故，后果非常嚴(yán)重。 本實(shí)用新型的單管通道為冷卻液提供了通暢的通道，而且接口處結(jié)合工作的難度 小，接口的可靠性高，所以不容易發(fā)生故障。 5)減輕了維護(hù)和修復(fù)難度 以往的冷坩堝在制造完成之后就幾乎無(wú)法拆解，所以，在使用之后很難對(duì)坩堝徹 底清理。本實(shí)用新型中分體結(jié)構(gòu)的冷坩堝，特別是采用機(jī)械密封連接的坩堝，其一般的清理
和修復(fù)只要拆卸坩堝底即可。當(dāng)需要徹底清理或發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，坩堝壁或坩堝底可以比 較容易地被完全拆解，然后可以對(duì)坩堝的每一片進(jìn)行清理，或更換損壞的坩堝片或坩堝底 小片，組裝過(guò)程也比較簡(jiǎn)單。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。 圖l，傳統(tǒng)雙層管冷卻通道的冷坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2，傳統(tǒng)冷坩堝的水路結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3，坩堝壁冷卻通道的一個(gè)蛇行單元的示意圖。 圖4，坩堝片坯料結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5a，用小彎管連接坩堝片的分解示意圖。 圖5b，用橫管連接坩堝片的分解示意圖。 圖5c，用坩堝片組裝坩堝壁的示意圖。 圖6a，借助焊接小彎管組合坩堝片的示意圖。 圖6b，用小彎管機(jī)械密封的方式組合坩堝片的示意圖。 圖6c，用橫管焊接的方式組合坩堝片的示意圖。 圖6d，用橫管機(jī)械密封的方式組合坩堝片的示意圖。 圖7a，實(shí)施例三坩堝片的形狀示意圖。 圖7b，實(shí)施例三坩堝與水套連結(jié)的示意圖。 圖7c，實(shí)施例三坩堝底下端面示意圖。 圖8a，實(shí)施例四坩堝片的形狀示意圖。 圖8b，實(shí)施例四坩堝與水套連結(jié)的示意圖。 圖8c，實(shí)施例四坩堝底下端面示意圖。 圖8d，實(shí)施例四坩堝底下端面冷卻通道示意圖。 圖9a，實(shí)施例五為矩形截面坩堝片用小橫管拼接坩堝片的分解示意圖。 圖9b，實(shí)施例五為矩形截面坩堝片用橫孔拼接坩堝片的分解示意圖。 圖9c，實(shí)施例五拼接完成的坩堝結(jié)構(gòu)分解示意圖。 圖9d，實(shí)施例五拼接完成的坩堝結(jié)構(gòu)冷卻通道示意圖。 在以上各圖中，Ol.坩堝壁，02.坩堝底，03.坩堝片，04.片內(nèi)冷卻通道，05.內(nèi)層冷卻管，06.導(dǎo)水管(進(jìn)水管和回水管)，07.水套，OS.總水管，09.制作坩堝片的坯料，IO.外 通道模式的金冷卻屬管，ll.坩堝下注口，12.坩堝片內(nèi)孔，13.坩堝片端頭，14.小彎管， 15.端頭，16.橫孔，17.封死的孔口，18.坩堝片組，19.焊接連接件，20.密封連接件，21.封 口片，22.絕緣材料環(huán)狀裝配件，23.片狀裝配件，24.裝配螺釘，25.金屬環(huán)狀裝配件，26.坩 堝片端頭的檔片或臺(tái)階，27.坩堝底小片，28.拉桿，29.小橫管，30.裝配座板。 H表示坩堝高，S表示坩堝底面積，巧表示水套的內(nèi)徑，r2表示水套的外徑，R表示 坩堝的內(nèi)徑，s表示方形坩堝片的邊長(zhǎng)，t表示方形小橫管的長(zhǎng)度。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一，坩堝片帶有小橫孔，用橫管焊接的方式組合 坩堝為圓截面，內(nèi)通道模式，分18瓣，用焊接的方式通過(guò)橫孔拼裝，坩堝壁同坩堝 底呈一體化結(jié)構(gòu)，坩堝底(02)內(nèi)壁呈圓錐形，底面為平面。 坩堝片的坯料從紫銅厚板上切割產(chǎn)生，共計(jì)18片，它們包括了坩堝底(02)的形 狀。從坩堝片的底面向上鉆出深孔(12)，深孔的上端離坩堝片的上端面的距離為20mm左 右。按照?qǐng)D5b、 d和圖6c指示的方式繼續(xù)加工和組裝坩堝片對(duì)于以6片為一組的坩堝 片，對(duì)其中兩片在其無(wú)端頭孔的一端加工一個(gè)橫孔(16)，對(duì)其余4片在其每一端都加工出 一個(gè)橫孔。每個(gè)橫孔都從內(nèi)孔通向側(cè)面，兩端的橫孔在相反方向，在只有一個(gè)橫孔的兩片坩 堝片上，橫孔則是分別指向相對(duì)的側(cè)面；將端頭孔和橫孔的孔口加工出適合焊接的結(jié)構(gòu)，在 坩堝片有橫孔的端頭的側(cè)面切除2mm的厚度；加工出5個(gè)焊接連接(19)管和4個(gè)封口片 (21);將導(dǎo)水管(06)焊接到只有一個(gè)橫孔的坩堝片的端頭孔上，借助封口片焊死其它坩堝 片的端頭孔；將裝有導(dǎo)水管的兩片坩堝片分別作為第一片和第六片，借助端頭處由于切除 2mm厚度所形成的空隙和焊接連接管，依次焊死相鄰的坩堝片的橫孔，得到由6片坩堝片組 成的坩堝片組(18);將3個(gè)坩堝片組圍攏成一個(gè)圓筒，上端面用用開(kāi)口的紫銅環(huán)片固定，底 面用環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)(25)加固，得到整體坩堝(01)。 在此例中，坩堝片(03)中的內(nèi)孔組成了蛇行冷卻通道一個(gè)坩堝片組的冷卻通道 是一個(gè)蛇行單元，它由進(jìn)水管、回水管和6段通道段組成，共計(jì)有3個(gè)蛇行單元。坩堝底依 靠向坩堝壁的熱傳導(dǎo)冷卻，不另設(shè)冷卻通道。 實(shí)施例二，坩堝片帶有小橫孔，用機(jī)械密封的方式通過(guò)橫孔拼裝 坩堝圓截面，內(nèi)通道模式，坩堝壁分16瓣，坩堝底為分體結(jié)構(gòu)，按輻射方向分為8
瓣，無(wú)下注口 ，上表面為圓錐面，下表面是平面。
坩堝壁制作 1)制作坩堝片矩形截面的紫銅棒按照?qǐng)D4所示的方式裁截，坩堝片坯料的長(zhǎng)度 等于坩堝壁高度，共計(jì)16片。在每一片坩堝片的下端頭的內(nèi)壁焊接一個(gè)臺(tái)階，用于安裝坩 堝底。從坩堝片的底面向上鉆出深孔，深孔的上端離坩堝片的上端面的距離為20mm左右。 2)拼裝準(zhǔn)備按照?qǐng)D5b和圖6d所示的方法，為拼裝坩堝片加工連接件和它們的 結(jié)合部位 a.對(duì)于以4片為一組的坩堝片(03)，加工出3個(gè)密封連接管(20)和2個(gè)封口片 (21); b.對(duì)其中兩片坩堝片在其無(wú)端頭孔的一端各加工一個(gè)橫孔(16)，將另一端的端頭孔加工出適合密封結(jié)合的結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)水管(06)結(jié)合到這些端頭孔上(15); c.對(duì)另兩片坩堝片在其每一端都加工出一個(gè)具有密封結(jié)合結(jié)構(gòu)的橫孔(16)，借
助封口片(21)焊死它們的端頭孔(17);(每個(gè)橫孔(16)都從內(nèi)孔通向側(cè)面，兩端的橫孔在相反方向，在裝有導(dǎo)水管(06) 的兩片坩堝片上，橫孔則是分別指向相對(duì)的側(cè)面。) 3)拼裝坩堝片組將裝有導(dǎo)水管(06)的兩片坩堝片(03)分別作為第一片和第四 片，借助密封連接管(20)和真空墊圈，依次結(jié)合相鄰的坩堝片的橫孔(16)，得到由4片坩堝 片組成的坩堝片組(18); 4)組裝坩堝壁將4個(gè)坩堝片組圍攏成一個(gè)圓筒，在坩堝壁(01)的上端面，用裝 配件(23)小片結(jié)合相鄰坩堝片組的相鄰坩堝片。 坩堝底制作 將圓餅形的紫銅材料車(chē)削成一面呈圓錐面，另一面為平面的坯料，用線切割機(jī)將 它從半徑方向切成相同的8片，然后按照?qǐng)D8c的方式進(jìn)行拼裝坩堝底小片(27)和焊接蛇 行冷卻管(10)。 組裝坩堝有兩種方法 —是用螺釘將坩堝底裝配在由坩堝片的臺(tái)階所圍成的臺(tái)階環(huán)的上端面或下端 面； 二是在上述臺(tái)階環(huán)的下端面用裝配件組裝坩堝壁，把坩堝底座在臺(tái)階環(huán)的上端 面。 在此例中，坩堝片中的內(nèi)孔也組成了蛇行冷卻通道，共計(jì)有4個(gè)蛇行單元，每個(gè)單 元包括4片坩堝片。 實(shí)施例三，用機(jī)械密封的方式通過(guò)橫孔拼裝 坩堝圓截面，內(nèi)通道模式，坩堝壁分16瓣，。坩堝底為分體結(jié)構(gòu)，按輻射方向分為 8瓣，有下注口，圓錐筒形。 這些與實(shí)施例二的冷坩堝大體相同，但是在結(jié)構(gòu)方面也有差別a.坩堝底(02)直 接裝在坩堝壁(01)的下端面，所以坩堝片(03)的端頭不加工臺(tái)階，但是這使導(dǎo)水管(06) 只好從坩堝壁的外壁接出；b.坩堝壁的上端面用環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)(22)組裝，所以，坩堝片的上 端要加工出檔片(26)。 坩堝壁制作過(guò)程 1)制作坩堝片除了裁截坯料時(shí)要在坩堝片的上端頭留出組裝坩堝所需要的檔 片(26)，以及不在下端頭制作臺(tái)階之外，其它操作同實(shí)施例二。 2)拼裝準(zhǔn)備仍然是按照?qǐng)D5b和圖6d所示的方法進(jìn)行。 a.對(duì)于以4片為一組的坩堝片(03)，加工出3個(gè)密封連接管(20)和4個(gè)封口片 (21); b.對(duì)其中兩片坩堝片，在其無(wú)端頭孔的一端各加工一個(gè)從內(nèi)孔通向側(cè)面的橫孔 (16)，二孔的方向相反，在另一端加工出從內(nèi)孔通向坩堝外壁的導(dǎo)水孔，孔口加工出適合密 封結(jié)合的結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)水管(06)結(jié)合到這些導(dǎo)水孔上； c.對(duì)另兩片坩堝片在其每一端都加工出一個(gè)具有密封結(jié)合結(jié)構(gòu)的橫孔(16);(每個(gè)橫孔都從內(nèi)孔(12)通向側(cè)面，兩端的橫孔在相反方向，在裝有導(dǎo)水管的兩片坩堝片上，橫孔則是分別指向相對(duì)的側(cè)面。) d.借助封口片(21)焊死所有的端頭孔(15)。
3)拼裝坩堝片組操作同實(shí)施例二。 4)組裝坩堝壁將4個(gè)坩堝片組圍攏成一個(gè)圓筒，坩堝壁的上端面用用環(huán)氧樹(shù)脂 環(huán)(22)固定。組裝后，坩堝片上端面的檔片圍成了一個(gè)檔圈(26)，它可以遮擋坩堝中熔體
對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的幅照。
坩堝底(02)制作: 用沖壓厚板、鑄造或車(chē)削棒材等方法制作出圓錐形紫銅坩堝底的坯料。其中，車(chē)削
的方法雖然簡(jiǎn)單，但是材料浪費(fèi)地比較多。用線切割的方法將坩堝底圓錐筒的部分等分成
8瓣，坩堝底邊緣的圓環(huán)部分不切割。最后，將螺旋盤(pán)繞的冷卻管(10)焊接在坩堝底(02)
的下端面。
坩堝組裝 將坩堝壁(01)的下端面用螺釘固定在坩堝底(02)邊緣的圓環(huán)上。 在此例中，坩堝片中的內(nèi)孔也組成了蛇行冷卻通道，共計(jì)有4個(gè)蛇行單元，每個(gè)單
元包括4片坩堝片。冷卻水套(07)在坩堝下方，4個(gè)蛇行單元的4支進(jìn)水管接入進(jìn)水水套，
4支回水管接入回水水套。水套環(huán)上制作了切口，目的是不形成渦流回路。 實(shí)施例四，坩堝為分體結(jié)構(gòu)的制作 坩堝圓截面，內(nèi)通道模式，坩堝壁分16瓣，按平行線方向分為6片，無(wú)下注口 ，上表 面為"V形"面，下表面是平面(見(jiàn)圖8a 8d)。 此坩堝最大的特點(diǎn)在于每個(gè)蛇行通道只包含一個(gè)坩堝片，將16個(gè)坩堝片直接裝 在上、下水套之間就得到了整體坩堝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易。 先用紫銅管制作出16支坩堝片坯料，將坯料的兩個(gè)端頭車(chē)削成小管，得到兩個(gè)如 圖8a所示形狀的坩堝片(03)。 用不銹鋼焊接出兩個(gè)環(huán)形水套(07)，將坩堝片(03)逐一焊接在兩個(gè)水套之間，使 各坩堝片緊密地圍繞成一個(gè)圓筒，使它們的兩個(gè)端頭管分別同兩個(gè)水套連通。至此，坩堝壁 (01)的制作就完成了 (圖8b)。 坩堝底(02)從紫銅棒截取，利用銑床加工使它形成"V形"的上表面和平面的下表 面。用線切割將它平行底切成6片坩堝底小片(27)。然后，將裝配片(23)固定在坩堝底的 下端面上。 有兩種方法制作坩堝底的冷卻通道 —種是外通道模式(圖8c)——將蛇行的金屬冷卻管(10)焊接到坩堝底的下端 面； 另一種是內(nèi)通道模式(圖8d)——在每片坩堝底小片中加工出內(nèi)孔和橫孔，然后 利用與拼裝坩堝片成為坩堝壁相似的方法，將坩堝底小片拼裝成坩堝底，同時(shí)形成了蛇行 冷卻通道。 坩堝上方的水套的內(nèi)徑巧必須略大于坩堝的內(nèi)徑R，下方水套的內(nèi)徑r'工必須略 小于R。坩堝底從坩堝的上方放入坩堝，座在下方水套的內(nèi)緣上，可以用螺釘固定，也可以不 固定(圖8b)。 在這種坩堝中，冷卻水從進(jìn)水總管(08)進(jìn)入進(jìn)水水套(07)，然后分成16路經(jīng)過(guò)坩堝片(03)的內(nèi)孔進(jìn)入回水水套，最后通過(guò)回水總管(08)排出爐外。 實(shí)施例五，矩形截面坩堝片用小橫管拼接坩堝 坩堝方截面，內(nèi)通道模式，坩堝壁分24瓣。坩堝底為分體結(jié)構(gòu)，不分瓣，上、下端面
均為平面，由拉錠機(jī)構(gòu)的拉桿支撐，可以移動(dòng)，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖9a 9d。 坩堝壁用邊長(zhǎng)為s的紫銅方管制作，每6支為一組，共4組24支。 用方銅管拼接坩堝片組有兩種方法 第一種方法是用小橫管拼接—— 坯料除了銅管(圖9a下)之外，還需要另外截取20支長(zhǎng)度t略小于2s的短方銅 管作為小橫管(圖9a上)，將它們的一個(gè)側(cè)邊切除，內(nèi)孔的兩端封死。 以6支銅管為一組。在第一支管(03)的下端口焊入導(dǎo)水管(06)，取第二支銅管與 第一支對(duì)齊，將它們上端口的接縫焊死，用第一支小橫管(29)將它切除側(cè)邊的一面蓋在兩 個(gè)方管的上端口上，將接口的周邊焊死(圖9a);取第三支銅管，將它與第二支銅管對(duì)齊，并 將它們下端口的接逢焊死，焊接第二支小橫管連通它們的下端口 ，依次類(lèi)推。最后，將第五 支小橫管焊接在第五、第六支銅管的上端口 ，將第二支導(dǎo)水管焊入第六支銅管的下端口 。最 后將長(zhǎng)度為6b，寬度為2b的兩塊銅板(30)分別焊在這一組坩堝片的兩端，令它們露出端面 的高度約等于b，作為裝配用的底座。這樣，一組坩堝片組(18)的拼裝工作就完成了 (圖 9c)。 第二種方法是用橫孔拼接(圖9b)——將第一、第二兩支相鄰方管(03)的上端頭 附近相鄰接的側(cè)邊切除形成橫孔(16)，將兩個(gè)橫孔的接口焊死，用長(zhǎng)度略小于2b的小銅板 蓋(19)住這兩管的上端口，再將小銅板與這橫孔的接縫焊死。然后，在第二、第三支管的下 端口 ，第三、第四支管的下端口制作橫孔，依次類(lèi)推，最后，把導(dǎo)水管焊入第一支方管和第六 支方管的下端口。這樣也制作了一個(gè)坩堝片組。 兩種方法組裝坩堝壁的方法相同將四組坩堝片組圍攏，在裝配座板(30)上的固 定裝配片(23)，得到方截面的坩堝壁(01)(圖9c)。 坩堝底(02)用正方形的銅板制作，下方是焊接的水套，導(dǎo)水管連接在水套下端面 的正中，兼作拉錠機(jī)構(gòu)的拉桿(28)(圖9c)。
權(quán)利要求感應(yīng)熔煉用單水路拼裝式冷坩堝，其特征在于坩堝壁由坩堝片拼裝組成，坩堝底與坩堝壁為分體結(jié)構(gòu)，冷卻通道采用蛇行單層管模式、整體冷卻通道分解成若干蛇行單元，一個(gè)蛇行單元由單獨(dú)的進(jìn)口、出口和若干通道段組成，坩堝壁和坩堝底的冷卻通道通過(guò)冷卻導(dǎo)管(06)接入爐體的總管(13)中，坩堝片帶有垂直于端面的內(nèi)孔(12)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)熔煉用單水路拼裝式冷坩堝，其特征在于在蛇行單元中，第一通道段經(jīng)過(guò)一片坩堝片之后，彎轉(zhuǎn)360度后進(jìn)入第二通道段，然后從反方向經(jīng)過(guò)下一坩堝片，依次推類(lèi)，每一段的走向都沿著坩堝片的長(zhǎng)度方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)熔煉用單水路拼裝式冷坩堝，其特征在于一個(gè)蛇行單元包含的通道段的段數(shù)最多等于坩堝片的總片數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的感應(yīng)熔煉用單水路拼裝式冷坩堝，其特征在于一個(gè)蛇行單元包含的通道段的段數(shù)優(yōu)選為2 6段。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)熔煉用單水路拼裝式冷坩堝，其特征在于坩堝片的內(nèi)孔可以貫通到端面。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種真空感應(yīng)熔煉用的冷坩堝，尤其是具有單層管冷卻通道的由簡(jiǎn)單元件拼裝的冷坩堝。坩堝底與坩堝壁為分體結(jié)構(gòu)，坩堝壁用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的相同的坩堝片拼裝組成，冷卻通道采用蛇行單層管模式、整體冷卻通道分解成若干蛇行單元。一個(gè)蛇行單元由單獨(dú)的進(jìn)口、出口和若干通道段組成。單元中，第一通道段經(jīng)過(guò)一片坩堝片之后，彎轉(zhuǎn)360度后進(jìn)入第二通道段，然后從反方向經(jīng)過(guò)下一坩堝片，依次推類(lèi)，每一段的走向都沿著坩堝片的長(zhǎng)度方向。一個(gè)蛇行單元包含的通道段的段數(shù)可以是1段、2段、3段等任意段數(shù)，最多等于坩堝片的總片數(shù)。由于冷卻通道經(jīng)過(guò)各坩堝片，所以坩堝片帶有垂直于端面的內(nèi)孔。
文檔編號(hào)F27B14/10GK201532112SQ200920125280
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者康寧, 李碚 申請(qǐng)人:貴州貴航能發(fā)裝備制造有限公司