[實用新型]一種連續制備大尺寸高品質鋁合金鑄錠的裝置

有效

• 申請號: 201320850865.8
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN203635889U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 白月龍;徐駿;張志峰;湯孟歐
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: B22D11/115
• 分類號: B22D11/115;B22D11/14
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

技術領域

本實用新型屬于金屬材料加工技術領域，涉及一種連續制備大尺寸高品質鋁合金鑄錠的裝置。

背景技術

大尺寸鋁合金鑄錠是有色加工行業的食糧，是制造加工大中型鋁材的物質基礎。大中型鋁材在鐵路、汽車、國防、鐵道、船舶、集裝箱等行業應用非常廣泛。而且隨著我國高速鐵路、城際列車、城市軌道交通、大飛機項目等行業發展進入快車道，對大中型結構工業型材的需求量將越來越大，相應的對大中型結構工業型材用大尺寸鋁合金鑄錠的需求量也更加旺盛。可是我國大中型鋁材需求高速發展的背后確是大規格鋁合金原坯質量的品質不高，坯料存在組織粗大、成分偏析、裂紋等鑄造缺陷，導致后續大中型鋁材在加工過程中出現開裂等產品缺陷，造成大中型鋁材的報廢，成品率低、生產成本高、能耗大，影響行業的發展和場頻競爭力的提高。尤其對于我國的一些關鍵核心領域，如大飛機、國防軍工、航天航空等所需的大型高性功能高合金化鋁材，國內目前還無法生產，仍需大量進口。主要的制約環節是我國無法生產出高品質高性能高合金化鋁合金坯料，未能有效解決坯料制備過程中的成分偏析、組織偏大，熔體冶金質量差等缺陷。可以說大尺寸鋁合金坯料的制備尤其是大尺寸高品質高合金化鋁合金坯料的制備已經成為制約我國大型鋁材品質和市場競爭力的一個關鍵環節。

目前國內外在工業生產中常用的用來制備大尺寸合金鑄錠的鑄造技術主要有熱頂鑄造技術和氣/油滑鑄造技術。所謂的熱頂鑄造技術，是在結晶器上部用輕質保溫材料制成一貯槽與流槽相連，貯槽中熔體穩定在液相線溫度以上，熔體不發生結晶，也即所謂的“熱頂”。熱頂鑄造技術的發展，使有效結晶區高度變小，二次直接水冷作用加強，鑄錠表面品質顯著提高，減小了夾渣、氣孔等缺陷，一定程度上提高了鑄錠的內部品質，鑄錠的結晶組織細小均勻，偏析小，提高了鑄錠的性能，操作簡單，生產效率高。但是熱頂鑄造技術是液態金屬與鑄模先接觸后凝固成形，這種金屬與模壁的接觸給鑄造帶來難以克服的缺陷，雖然熱頂鑄造技術得到一定程度的改善，但是由于上述導熱距離不易準確控制仍會產生特有的表面波紋和反偏析、裂紋等鑄造缺陷。鑄錠表面和內部質量沒有得到根本改善。而氣滑（油滑）鑄造技術，如美國專利4157728提及的氣壓熱頂鑄造技術和美國Wagstaff公司發明的氣滑熱頂鑄造（Airslip）技術。是在熱頂結晶器中同時使用潤滑油和壓縮空氣形成一種介于結晶器內壁和熔體之間的油/氣混合潤滑介質，平衡其與熔體靜壓力之間的壓力差。該技術使熔融金屬通過結晶器壁的熱量減少，減弱了結晶器壁的冷卻強度，熔體液穴變淺，鑄錠結晶過程易于補縮，不易產生偏析，從結晶器出來的鑄錠直接受到二次冷卻水的作用，大大增強了冷卻強度，細化了鑄錠晶粒組織。因此氣滑鑄造生產的鑄錠質量較好，成為目前生產合金鑄錠的主要生產方式。

但是無論是熱頂鑄造技術還是氣/油滑鑄造技術，雖在一定程度上改善了鑄錠的表面質量和內部質量，但是仍沒有從根本上改變鑄錠的內部質量，尤其是對于大尺寸高合金化的鑄錠而言，組織粗大、成分偏析、裂紋等鑄造缺陷仍然存在，鑄錠內部質量仍然不高。

實用新型內容

本實用新型為了克服目前大尺寸鑄錠存在的上述不足，避免電磁攪拌趨膚效應的不利影響，有利于獲得組織更加細小、成分均勻的高品質鋁合金鑄錠，解決現有技術制備大尺寸高合金化鑄錠時存在的組織粗大、成分偏析、裂紋等鑄造缺陷的技術難題，提供了一種連續制備大尺寸高品質鋁合金鑄錠的裝置。

一種連續制備大尺寸高品質鋁合金鑄錠的裝置，該裝置由導磁芯棒，熱頂、導流管、電磁攪拌器、冷卻水套、石墨環和結晶器組成；所述的結晶器內部鑲有石墨環，所述的結晶器的外部設置冷卻水套，所述的結晶器的上部設置導流管，所述的電磁攪拌器設置于導流管的外部，所述的熱頂設置于導流管的上部，所述的導磁芯棒設置于導流管的心部，所述的導磁芯棒與導流管內壁之間形成一個狹窄的縫隙通道。

該裝置還包括芯棒隔熱套，所述的芯棒隔熱套安裝在導磁芯棒外圍。

所述的導磁芯棒由高磁導率的材料構成，所述的導磁芯棒的相對磁導率為50-20000。芯棒外壁與導流管內壁形成狹窄的縫隙通道。導磁芯棒材質為鐵、低碳鋼、導磁不銹鋼、硅鋼、鎳、鈷、鐵鎳合金、鐵鈷合金、鐵氧體、超導材料及其他鐵磁性材料。

所述的電磁攪拌器為旋轉電磁攪拌器；所述的熱頂、導流管和芯棒隔熱套由保溫材料制成。