一種磁懸浮感應(yīng)熔煉水冷銅坩堝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種磁懸浮感應(yīng)熔煉水冷銅坩禍，屬于高純高溫材料的磁感應(yīng)熔煉技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]懸浮熔煉技術(shù)是上世紀(jì)末出現(xiàn)的，又被稱為冷坩禍真空感應(yīng)熔煉技術(shù)。它是用紫銅坩禍代替陶瓷材料坩禍，并通過(guò)電磁場(chǎng)使熔融的材料在熔煉過(guò)程中處于懸浮狀態(tài)，從而排除坩禍對(duì)熔煉材料的污染。因此，冷坩禍磁懸浮熔煉是制備高熔、高純、活潑或放射性材料的有效方法。
[0003]通常人們會(huì)將冷坩禍壁分瓣，以提高坩禍的磁力線穿透性，使其渦流損耗降低，如圖1所示。一般來(lái)講，分瓣越多，坩禍壁形成的狹縫越多，坩禍體的磁力線穿透性越高，其渦流損耗越低。常見(jiàn)的分瓣瓣數(shù)有4瓣、8瓣、16瓣、24瓣。
[0004]然而，隨著坩禍壁分瓣瓣數(shù)增多，坩禍每一瓣的寬度越窄，當(dāng)在每一瓣中穿設(shè)冷卻水的進(jìn)水管和出水管時(shí)，需要相應(yīng)增加坩禍壁厚以使分瓣內(nèi)有足夠的容納水管的空間。這帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題就是，坩禍壁厚增加，制作坩禍所需的材料增加，坩禍壁的磁力線穿透性減弱，同時(shí)冷卻水進(jìn)出水管的管徑小，在工作過(guò)程中容易出現(xiàn)冷卻水阻塞，造成坩禍壁局部過(guò)熱而燒損。也有的坩禍在分瓣內(nèi)僅設(shè)置一根水管，同時(shí)兼作進(jìn)水管和出水管，這種方案下冷卻水的冷卻效率非常低，也容易造成坩禍壁局部過(guò)熱而燒損。
[0005]此外，由于在坩禍中各區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度不同，例如一般來(lái)講坩禍底部的磁場(chǎng)強(qiáng)度較弱，容易在坩禍底部出現(xiàn)合金料過(guò)多的殘留，這種殘留不易清理而且容易造成坩禍底部的局部損傷，由于坩禍體通常底和壁一體形成，任何一個(gè)部位出現(xiàn)損傷就需要進(jìn)行整體更換，造成維護(hù)成本的增加。
[0006]另外，由于現(xiàn)有的坩禍通常將水套設(shè)置在坩禍底部，所以水套會(huì)嚴(yán)重阻礙磁力線從坩禍底部進(jìn)入坩禍，而且水套本身也會(huì)吸收大量渦流，將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)變成熱能而使水套中的冷卻水變熱，從而引起坩禍冷卻不足的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種磁懸浮感應(yīng)熔煉水冷銅坩禍，提高坩禍內(nèi)部各區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度，改善坩禍側(cè)壁和底壁的冷卻效果，降低坩禍壁厚度，降低坩禍體材料的用量，在坩禍出現(xiàn)局部燒損時(shí)需要更換的坩禍材料較少，降低生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)成本。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種磁懸浮感應(yīng)熔煉水冷銅坩禍，包括坩禍體和水套，所述坩禍體包括呈圓筒形的側(cè)壁總成和從側(cè)壁總成底部插入的呈圓形的底壁總成，所述側(cè)壁總成和所述底壁總成借助于冷卻水銅管分別固定在所述水套上并分別與所述水套形成冷卻水回路，所述側(cè)壁總成套在所述底壁總成外側(cè)面上且二者之間通過(guò)間隙配合共同構(gòu)成容納原料的熔煉腔，側(cè)壁總成沿周向均勻分為12個(gè)側(cè)壁瓣，相鄰側(cè)壁瓣之間形成縱向的可供外部磁力線穿入的第一狹縫，每個(gè)側(cè)壁瓣沿縱向中心線形成第二狹縫，第二狹縫的上端開始于側(cè)壁瓣的上端，下端結(jié)束于距離側(cè)壁瓣底端一段距離處，并可供外部磁力線穿入，底壁總成沿周向均勻分為6個(gè)底壁瓣，相鄰底壁瓣之間形成沿徑向的可供外部磁力線穿入的第三狹縫，每個(gè)第三狹縫與相應(yīng)位置的第一狹縫對(duì)齊。
[0009]優(yōu)選地，所述每個(gè)側(cè)壁瓣內(nèi)部沿縱向設(shè)置兩個(gè)冷卻水孔，兩個(gè)冷卻水孔分布在第二狹縫兩側(cè)并在側(cè)壁瓣內(nèi)部第二狹縫頂端與側(cè)壁瓣頂端之間的位置相互連通，冷卻水孔底端通過(guò)冷卻水銅管與水套連接。
[0010]優(yōu)選地，所述每個(gè)底壁瓣具有一定厚度，內(nèi)部設(shè)置水腔，每個(gè)底壁瓣的底壁開設(shè)一個(gè)出水口一個(gè)進(jìn)水口，出水口和進(jìn)水口中分別插入冷卻水銅管，使得底壁瓣的水腔通過(guò)冷卻銅管與水套連接。
[0011]優(yōu)選地，所述冷卻水銅管穿過(guò)一水平設(shè)置的絕緣板后與水套連接，所述絕緣板的面積略大于坩禍體的外徑所形成的圓周面積。
[0012]優(yōu)選地，所述坩禍側(cè)壁總成的外表面上設(shè)置水平的絕緣定位板，所述絕緣定位板用于支撐和緊箍所述側(cè)壁總成。
[0013]優(yōu)選地，所述第二狹縫的長(zhǎng)度為側(cè)壁瓣總長(zhǎng)的7/8。
[0014]優(yōu)選地，所述每條狹縫內(nèi)夾設(shè)絕緣片。
[0015]優(yōu)選地，所述絕緣片為云母片或碳化硼。
[0016]優(yōu)選地，所述底壁總成的上表面形成為適于磁懸浮熔煉的平面或?yàn)橹行牡椭苓吀叩腻F形斜面。
[0017]優(yōu)選地，所述底壁總成的上表面由位于中心區(qū)域的平面和圍繞中心區(qū)域的中間低周邊高的錐形斜面組成。
[0018]本實(shí)用新型采用分瓣結(jié)構(gòu)，坩禍體側(cè)壁共有24條狹縫，底壁有6條狹縫，密集分布的狹縫有利于提高坩禍內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度，特別是在底壁也設(shè)置狹縫，能夠有效地增加坩禍內(nèi)底部區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度，減少熔料與坩禍底部的接觸，減少底部殘留。
【附圖說(shuō)明】
[0019]下面列出了現(xiàn)有技術(shù)及本實(shí)用新型實(shí)施例的相關(guān)附圖，其中
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的坩禍體；
[0021]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的水冷銅坩禍整體示意圖；
[0022]圖3本實(shí)用新型實(shí)施例的水冷銅坩禍的縱向剖視圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的側(cè)壁總成的水平底視圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的單個(gè)側(cè)壁瓣的正面透視圖；
[0025]圖6為圖5中單個(gè)側(cè)壁瓣上部的局部剖視圖；
[0026]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例的底壁總成的水平底視圖；
[0027]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例的底壁總成的圖7中A-A向的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖2-8對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]首先描述坩禍的整體結(jié)構(gòu)。
[0030]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的水冷銅坩禍整體示意圖，包括坩禍體I和位于坩禍體下方的水套2。所述坩禍體I包括呈圓筒形的側(cè)壁總成11和從側(cè)壁總成底部插入的呈圓形的底壁總成12(見(jiàn)圖7-8)，所述側(cè)壁總成11的下部套在所述底壁總成12的外側(cè)面上。
[0031]側(cè)壁總成11的上部套設(shè)水平的絕緣定位板3，用于支撐和緊箍側(cè)壁總成并保護(hù)其下方繞設(shè)在側(cè)壁總成周圍的磁感應(yīng)線圈(未示出)。水套2的頂面上和底面下分別設(shè)置水平的絕緣板5和6，用于減少水套對(duì)外部磁場(chǎng)能量的吸收。絕緣定位板3與絕緣板5和6的面積比側(cè)壁總成的外徑所形成的圓周面積和水套的外徑所形成的圓周面積略大。絕緣定位板3通過(guò)圍繞坩禍體和水套均勻布置的四根銅棒4與絕緣板5和6連接固定。絕緣板和絕緣定位板可使用電工膠木制作?？梢岳斫獾氖?，銅棒也可以是3根或不止4根。
[0032]眾所周知地，水冷銅坩禍的外部設(shè)置磁感應(yīng)線圈，以產(chǎn)生對(duì)坩禍內(nèi)合金料進(jìn)行懸浮和熔煉的磁力線。本申請(qǐng)出于簡(jiǎn)明的考慮對(duì)此不予圖示和詳細(xì)描述。
[0033]接下來(lái)描述坩禍體的分瓣結(jié)構(gòu)。
[0034]側(cè)壁總成11沿周向均勻分為12個(gè)側(cè)壁瓣111 (如圖4更清晰可見(jiàn))，相鄰側(cè)壁瓣之間形成縱向的可供外部磁力線穿入的12條第一狹縫SI。狹縫可通過(guò)線切割形成。每條第一狹縫內(nèi)夾設(shè)絕緣片，優(yōu)選為云母片或碳化硼。
[0035]每個(gè)側(cè)壁瓣111沿縱向中心線形成第二狹縫S2(如圖5更清晰可見(jiàn))，第二狹縫S2的上端開始于離側(cè)壁瓣111頂端一段距離處，距離優(yōu)選30mm，下端結(jié)束于側(cè)壁瓣111的底端，并可供外部磁力線穿入。所述第二狹縫的長(zhǎng)度大致為側(cè)壁瓣總長(zhǎng)的7/8。狹縫可通過(guò)線切割形成。每條第二狹縫內(nèi)夾設(shè)絕緣片，優(yōu)選為云母片或碳化硼。
[0036]底壁總成沿周向均勻分為6個(gè)底壁瓣121 (如圖7更清晰可見(jiàn))，相鄰底壁瓣121之間