專利名稱：用于感應(yīng)熔煉設(shè)備的冷壁感應(yīng)嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造氣霧化鈦粉的感應(yīng)熔煉設(shè)備，該感應(yīng)熔煉 設(shè)備不具有傳統(tǒng)熔煉操作的污染特性。
背景技術(shù)：
在氣霧化鈦粉的傳統(tǒng)制造中采用了熔嘴。熔嘴構(gòu)造有由高純度石墨 制成的缸體，缸體的一端內(nèi)嵌有鉭孔。在熔煉操作期間，利用電磁感應(yīng) 將石墨缸體加熱到鈦的熔融溫度。由于鉭孔的熔點(diǎn)高于鈦，因此其不會(huì) 熔化。但是，熔融的鈦流過(guò)鉭孔時(shí)會(huì)侵蝕鉭孔的內(nèi)表面。隨著鉭孔被侵 蝕，形成的熔融鈦流直徑變大。因此，熔融金屬不能保持恒定流速，從 而雜質(zhì)從熔嘴引入熔融金屬流中。
在大于IOO磅每爐的鈦粉和鈦合金粉的大規(guī)模制造中，需要壽命長(zhǎng)
的嘴計(jì)。盡管伴隨著表征長(zhǎng)壽命嘴的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，需要去除元素碳、元 素鉅和氧化鋁耐火材料之類的污染源以確保產(chǎn)品的高純度。當(dāng)前的傳統(tǒng)
做法是利用水冷銅坩堝和爐床；但是這些做法所采用的用于隔離嘴的耐 火材料是生成的霧化鈦合金粉的污染源。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于利用感應(yīng)熔煉制造高純度鈦 和鈦合金粉的設(shè)備，以在具有相對(duì)于霧化粉末無(wú)污染的結(jié)構(gòu)的水冷銅坩 堝中制造鈦和鈦合金粉的熔融體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括用于制造氣霧化鈦粉的感應(yīng)熔煉設(shè)備，該設(shè)備具有安裝在 螺線管感應(yīng)加熱線圈內(nèi)的傳導(dǎo)坩堝，在該坩堝的底部安裝有分段式水冷板。
所述分段式水冷板安裝在位于所述坩堝的所述底部中的環(huán)狀水冷板 內(nèi)。所述分段式水冷板在它的中央部分具有孔。
所述分段式水冷板由壓實(shí)銅粉和鐵粉混合物構(gòu)成。所述壓實(shí)銅粉和 鐵粉混合物位于所述分段式水冷板的外徑部分上。所述壓實(shí)銅粉和鐵粉 混合物可以位于所述分段式水冷板的外徑部分和底面部分上。 在所述分段式水冷板的下方可以定位有感應(yīng)加熱線圈。 所述分段式水冷板和所述感應(yīng)線圈共同作用從而在所述孔中產(chǎn)生均 勻磁場(chǎng)。
所述分段式水冷板和所述感應(yīng)線圈共同作用從而在所述分段式水冷 板的上方產(chǎn)生磁場(chǎng)。
已研制出銅鐵金屬基復(fù)合材料，其在室溫下形成鐵磁材料。利用粉 末冶金技術(shù)，在高傳導(dǎo)性銅粉中混合少量鐵粉。然后混合產(chǎn)生的混合物 以使鐵顆粒在銅粉中均勻分布。然后通過(guò)合適的裝置在升高的溫度下將
混合粉末壓制在一起，從而產(chǎn)生100%致密的固體，或者可將其壓制在高
傳導(dǎo)性銅制成的實(shí)心桿或板上，或者壓制在高傳導(dǎo)性銅制成的中空缸體 的內(nèi)部而形成梯度型材料。該復(fù)合材料的目的在于形成高磁通區(qū)域同時(shí) 保留銅的高導(dǎo)電導(dǎo)熱性。 一旦將該材料嵌入螺線管或扁平型線圈中，就 可利用均勻的磁特性實(shí)現(xiàn)材料加工工業(yè)中所用的感應(yīng)凝殼熔煉或磁通濃 縮器之類的工業(yè)用途。
已研制出水冷銅分段板來(lái)限制來(lái)自大型感應(yīng)凝殼熔煉坩堝底部的熔 融金屬流。該板在置于由扁平型感應(yīng)線圈產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)內(nèi)時(shí)用作輔助 感應(yīng)器。通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)，可將各板段內(nèi)產(chǎn)生的渦電流集中到小區(qū)域(例
如，？L)內(nèi)，從而產(chǎn)生非常高的磁場(chǎng)區(qū)。該磁場(chǎng)又會(huì)在孔內(nèi)的金屬中感 生渦電流從而將金屬熔化。通過(guò)熔融金屬中的感生渦電流與分段板的孔 區(qū)域中產(chǎn)生的密集磁場(chǎng)的相互作用，所生成的力指向內(nèi)，從而能夠限制 熔融金屬。通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)電磁板，可在該電磁板中的孔上方的區(qū)域中， 對(duì)位于包含水冷底部的熔煉坩堝(例如，冷壁感應(yīng)坩堝)內(nèi)的金屬體的 底部進(jìn)行加熱而使其熔化。因此，在熔煉坩堝內(nèi)第一次形成熔融池(借 助于該熔融池而在熔融池和電磁板之間自然形成固體凝殼)之后，可使 電磁板通電而將其用于以均勻方式熔化凝殼的底部。所述熔融池直接形 成在板孔的上方，使得形成的電動(dòng)力致使裝料從下方和上方貫通中心熔
化。 一旦兩個(gè)熔融區(qū)域相遇，就可調(diào)節(jié)所述板產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度從而使熔 體漂浮或者可使熔融金屬漂浮到孔區(qū)域中，熔融金屬在孔區(qū)域會(huì)受到孔 區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的密集磁場(chǎng)的限制?？赏ㄟ^(guò)使板中的磁場(chǎng)強(qiáng)度周期性變化而 實(shí)現(xiàn)對(duì)熔融金屬流動(dòng)的進(jìn)一步控制。
通過(guò)在水冷銅之類的導(dǎo)電材料制成的冷卻環(huán)內(nèi)嵌入分段式水冷底 板，熔煉坩堝的線圈和底板的扁平型線圈之間的電磁干擾被最小化或消 除。該環(huán)用作分流器，從而使兩個(gè)磁場(chǎng)彼此隔離。此外，可對(duì)流經(jīng)該環(huán) 的水進(jìn)行控制以影響環(huán)頂部處的表面溫度。這另外有益于對(duì)放在感應(yīng)熔 煉坩堝內(nèi)的裝料的凝殼厚度進(jìn)行控制。
附圖結(jié)合于此并構(gòu)成了本說(shuō)明書的一部分，附圖示出了本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施方式并與本說(shuō)明書一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)熔煉設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式的垂直剖視以及
圖1A是該設(shè)備的底部結(jié)構(gòu)的視圖。 '
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)參照本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施方式，在附圖中示出了其實(shí)施例。 在所有附圖中盡可能使用相同的附圖標(biāo)記指代相同或相似部件。
對(duì)于附圖來(lái)說(shuō)，示出了螺線管感應(yīng)熔煉線圈1，其內(nèi)具有分段式水 冷銅坩堝2。該坩堝裝配有銅頂部13、罩14以及用于對(duì)其進(jìn)行水冷的進(jìn) 水口 12和出水口 11。在坩堝2的開(kāi)口底部定位有環(huán)狀的水冷銅底板7。 在底板7的開(kāi)口內(nèi)定位有分段式水冷銅板3?？?和孔5定位在分段板3 的中央。感應(yīng)線圈8位于分段板3下方。霧化氣環(huán)10位于感應(yīng)線圈8下 方。該氣環(huán)10用于使從熔煉坩堝2流入分段板3的孔4然后通過(guò)分段板 3的孔5的熔融金屬流霧化，熔流在孔5處受到磁場(chǎng)作用的限制。根據(jù)公 知的傳統(tǒng)做法，在通過(guò)霧化腔之后將生成的粉末收集在合適的容器(未 示出)中。
權(quán)利要求
1、一種用于制造氣霧化鈦粉的感應(yīng)熔煉設(shè)備，該設(shè)備包括安裝在螺線管感應(yīng)加熱線圈內(nèi)的傳導(dǎo)坩堝；以及安裝在所述坩堝的底部中的分段式水冷板。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述分段式水冷板安裝在位 于所述坩堝的所述底部中的環(huán)狀水冷板內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述分段式水冷板在它的中 央部分具有孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述分段式水冷板由壓實(shí)銅粉和鐵粉混合物構(gòu)成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述壓實(shí)銅粉和鐵粉混合物 位于所述分段式水冷板的外徑部分上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述壓實(shí)銅粉和鐵粉混合物 位于所述分段式水冷板的外徑部分和底面部分上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，在所述分段式水冷板的下方 定位有感應(yīng)加熱線圈。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述分段式水冷板和所述感 應(yīng)線圈共同作用從而在所述孔中產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述分段式水冷板和所述感 應(yīng)線圈共同作用從而在所述環(huán)狀水冷板的上方產(chǎn)生磁場(chǎng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于感應(yīng)熔煉設(shè)備的冷壁感應(yīng)嘴。該感應(yīng)熔煉設(shè)備用于制造氣霧化鈦粉，且不具有傳統(tǒng)熔煉操作的污染特性。該設(shè)備包括具有孔的分段式水冷底板，其由壓實(shí)銅粉和鐵粉制成的金屬基復(fù)合材料構(gòu)成。該底板和感應(yīng)線圈共同作用從而在所述孔中產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)。
文檔編號(hào)F27B14/06GK101184970SQ200680018306
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2006年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月26日
發(fā)明者C·弗雷德里克·約爾頓, 羅伯特·E·豪恩 申請(qǐng)人:科盧斯博材料有限公司