一种用于铸造空心锭材的芯部结晶器及含有该芯部结晶器的水冷结晶器

摘要

本发明涉及一种用于铸造空心锭材的芯部结晶器，其包括外部套管、导水管和进水管；所述导水管的一侧与所述进水管连通，所述导水管的另一侧与所述外部套管连通；其中，所述进水管的数量至少为2根，所述导水管的数量至少为2根，配套的进水管和导水管沿着所述外部套管的内壁进行对称分布。本发明还涉及一种含有上述芯部结晶器以及外部结晶器的水冷结晶器。本发明通过设计芯部结晶器的结构，优化改进进水方式和水流导向，实现芯部结晶器的简易组装，其可用于钛空心锭的铸造工作，亦可用于其他金属在冷床电子束熔炼过程中铸造空心锭材，并可根据水压调节冷却效果，在铸锭过程中使产品充分冷却，也不影响产品的质量。

权利要求

1.一种用于铸造空心锭材的芯部结晶器，其特征在于，包括外部套管、导水管和进水管；所述导水管的一侧与所述进水管连通，所述导水管的另一侧与所述外部套管连通；其中，所述进水管的数量至少为2根，所述导水管的数量至少为2根，配套的进水管和导水管沿着所述外部套管的内壁进行对称分布；

所述导水管设置与进水管连通的导水分配端和与外部套管内壁连通的导水支管，所述导水分配端设置至少3个连通孔，所述导水支管为沿着所述导水管进行均匀分布的横向管，所述导水支管的数量为3～9根。

2.根据权利要求1所述的用于铸造空心锭材的芯部结晶器，其特征在于，所述外部套管的形状为倒U型，其底部两侧分别设置朝外的横向套管，各横向套管均设置一出水口。

3.根据权利要求1所述的用于铸造空心锭材的芯部结晶器，其特征在于，所述进水管的形状为包括横向段和纵向段的L型，所述纵向段的长度为横向段的长度的5～9倍，所述横向段上设置进水口。

4.根据权利要求1所述的用于铸造空心锭材的芯部结晶器，其特征在于，所述导水分配端与所述进水管之间设置密封圈以防止簒水。

5.根据权利要求1所述的用于铸造空心锭材的芯部结晶器，其特征在于，所述进水管与拖锭系统的中轴相连接。

6.根据权利要求1所述的用于铸造空心锭材的芯部结晶器，其特征在于，所述导水管和进水管为不锈钢材质，所述外部套管为紫铜材质。

7.一种用于铸造空心锭材的水冷结晶器，其特征在于，包括权利要求1～6中任一项所述的芯部结晶器以及外部结晶器。

8.根据权利要求7所述的用于铸造空心锭材的水冷结晶器，其特征在于，所述外部结晶器为EB炉实心铸锭结晶器。

9.根据权利要求7所述的用于铸造空心锭材的水冷结晶器，其特征在于，所述外部结晶器为紫铜材质。

说明书

一种用于铸造空心锭材的芯部结晶器及含有该芯部结晶器的

水冷结晶器

技术领域

[0001] 本发明涉及水冷结晶器技术领域，尤其涉及一种用于铸造空心锭材的芯部结晶器及含有该芯部结晶器的水冷结晶器。

背景技术

[0002] 冷床电子束熔炼是一种把电子束和冷床结合，在高真空下进行熔炼的冶金技术。通过把原料熔化和铸锭浇铸分开，达到脱气、精炼和获得更高的铸锭质量的目的。

[0003] 传统的通过冷床电子束熔炼获得空心锭的方式主要包括以下两种：一种是铸造实心锭，后期机加工得到，这种方式损耗较大；另一种是在普通的水冷结晶器中间添加一个石墨棒或水冷铜管。第一种方式机加工损耗较大，严重降低产品的使用效率，第二种容易污染铸锭成分，同时冷却效果较差。

[0004] 因此，目前急需一种用于冷床电子束炉铸造空心锭材的能够实现充分均匀冷却的结晶器。

发明内容

[0005] 为了克服现有技术中的问题，本发明设计一种结晶器的水冷内管，其可根据水压调节冷却效果，在铸锭过程中使产品充分冷却，也不影响产品的质量。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0007] 本发明的第一个目的是提供一种用于铸造空心锭材的芯部结晶器，其包括外部套管、导水管和进水管；所述导水管的一侧与所述进水管连通，所述导水管的另一侧与所述外部套管连通；其中，所述进水管的数量至少为2根，所述导水管的数量至少为2根，配套的进水管和导水管沿着所述外部套管的内壁进行对称分布。

[0008] 进一步地，所述外部套管的形状为倒U型，其底部两侧分别设置朝外的横向套管，各横向套管均设置一出水口。

[0009] 进一步地，所述进水管的形状为包括横向段和纵向段的L型，所述纵向段的长度为横向段的长度的5～9倍，所述横向段上设置进水口。

[0010] 进一步地，所述导水管设置与进水管连通的导水分配端和与外部套管内壁连通的导水支管，所述导水分配端设置至少3个连通孔，所述导水支管为沿着所述导水管进行均匀分布的横向管，所述导水支管的数量为3～9根。

[0011] 进一步地，所述导水分配端与所述进水管之间设置密封圈以防止簒水。

[0012] 进一步地，所述进水管与拖锭系统的中轴相连接。

[0013] 进一步地，所述导水管和进水管为不锈钢材质，所述外部套管为紫铜材质。

[0014] 进一步地，所述导水分配端与所述进水管的连接方式为焊接，所述导水支管与所述外部套管的连接方式为焊接。连接方式可为可拆卸式连接，例如法兰连接，但此连接必须防止冷却水的泄露。

[0015] 本发明的第二个目的是提供一种用于铸造空心锭材的水冷结晶器，其包括任一上述的芯部结晶器以及外部结晶器。

[0016] 进一步地，所述外部结晶器为EB炉实心铸锭结晶器，也可为本领域常规使用的任一合适的外部结晶器。

[0017] 进一步地，所述外部结晶器的为紫铜材质。

[0018] 进一步地，所述空心锭材为空心钛锭，也可为其他金属及金属合金的空心锭材。

[0019] 本发明采用上述技术方案，具有如下技术效果：

[0020] 本发明设计一种铸造空心锭过程中需要的内管，该内管与外部结晶器配合使用，从而达到铸造空心锭的目的，该内管是一种冷床电子束炉铸造空心锭时使用的芯部结晶器，即一种组合式水冷结晶器，其安装在铸锭系统的大轴上方，具体为进水管与拖锭系统的中轴相连接，冷却水由进水管进入芯部结晶器的内部；导水管主要作用是让水流方向按照设定水道流动，保证冷却水与外部套管充分接触，无冷却死角，并确保水流压力和水流量可调可控；外部结晶器的制作材料为紫铜，导热快，可迅速将坩埚内的热量通过循环冷却水带走，确保铸锭内壁表面得到深度渗透，改进铸造管坯内表面表面质量，减少铸造缺陷。

[0021] 本发明通过优化改进芯部结晶器的进水方式和水流导向，实现芯部结晶器的简易组装，其可用于钛空心锭的铸造工作，亦可用于其他金属在冷床电子束熔炼过程中铸造空心锭材。

附图说明

[0022] 图1为本发明一实施例中芯部结晶器的结构示意图；

[0023] 图2为图1所示芯部结晶器的外部套管的结构示意图；

[0024] 图3为图1所示芯部结晶器的导水管的结构示意图；

[0025] 图4为图1所示芯部结晶器的进水管的结构示意图；

[0026] 其中，图中的附图标记为：

[0027] 外部套管1、导水管2、导水分配端21；导水支管22；进水管3、进水口4、出水口5。

具体实施方式

[0028] 本发明涉及一种用于铸造空心锭材的芯部结晶器，其包括外部套管、导水管和进水管；所述导水管的一侧与所述进水管连通，所述导水管的另一侧与所述外部套管连通；其中，所述进水管的数量至少为2根，所述导水管的数量至少为2根，配套的进水管和导水管沿着所述外部套管的内壁进行对称分布。本发明还涉及一种含有上述芯部结晶器以及外部结晶器的水冷结晶器。

[0029] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0030] 实施例1

[0031] 本实施例为一较佳的冷床电子束炉铸造空心钛锭时使用的水冷结晶器，其包括芯部结晶器和外部结晶器，所述外部结晶器的形式与常用EB炉实心铸锭结晶器相同，其制作材料为紫铜，导热快，可迅速将坩埚内的热量通过循环冷却水水带走，确保铸锭内壁表面得到深度渗透，改进铸造管坯内表面表面质量，减少铸造缺陷。

[0032] 本实施例中的芯部结晶器的结构包括外部套管1、导水管2和进水管3；进水管3的数量为2根，导水管2的数量为2根，配套的进水管3和导水管2沿着外部套管1的内壁进行对称分布。外部套管1的形状为倒U型，其底部两侧分别设置朝外的横向套管，各横向套管均设置一出水口5；进水管3为包括横向段和纵向段的L型，其纵向段的长度为横向段的长度的7倍左右，横向段上设置进水口4。导水管2的一侧的上部设置导水分配端21，导水分配端21设置3个连通口，其与进水管3的纵向段的上部连通，所述导水管2的另一侧设置6根的沿着导水管进行均匀分布的导水支管22(横向管)，导水支管22的出水端与外部套管1内壁连通。导水分配端21与进水管3之间设置密封圈以防止簒水。进水管3与拖锭系统的中轴相连接。

[0033] 在本实施例中，导水管2和进水管3为不锈钢材质，外部套管1为紫铜材质。导水分配端21与进水管3的连接方式为焊接，导水支管22与外部套管1的连接方式为焊接。

[0034] 由上述实施例可知，本发明通过优化改进其进水方式和水流导向，实现芯部结晶器的简易组装，其可用于钛空心锭的铸造工作，亦可用于其他金属在冷床电子束熔炼过程中铸造空心锭材，可根据水压调节冷却效果，在铸锭过程中使产品充分冷却，也不影响产品的质量。

[0035] 以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。