[發明專利]一種連續直通多孔材料的連鑄設備與方法

有效

• 申請號: 201410262367.0
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104001879B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 劉雪峰;張強;謝建新
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22D11/04
• 分類號: B22D11/04;B22D11/055;B22D11/14
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種連續直通多孔材料的連鑄設備，其特征在于，連鑄設備構成為：由坩堝（2）、固體芯材固定裝置（3）、固體芯材束（4）、溫度控制器（5）、鑄型（6）、冷卻器（8）、引錠桿（10）和牽引機構（11）組成；在坩堝（2）下或上、或旁設置一個或幾個鑄型（6）；將組裝為一體的固體芯材固定裝置（3）和固體芯材束（4）放置于鑄型（6）中，固體芯材固定裝置（3）安裝并固定在鑄型（6）入口位置，固體芯材束（4）的自由端位于鑄型（6）中部區域，固體芯材長度方向與鑄型（6）中心線平行；沿著連續直通多孔材料（9）拉鑄方向安裝引錠桿（10），引錠桿（10）的頂端位于鑄型（6）出口位置里面，且不與固體芯材束（4）接觸，引錠桿（10）頂端的形狀尺寸與所需制備連續直通多孔材料（9）的外形尺寸相同；利用溫度控制器（5）或者進入鑄型（6）之前的被鑄材料熔體（1）傳導的熱量對鑄型（6）進行溫度控制；在鑄型（6）出口處設置冷卻器（8），通過冷卻器（8）直接對引錠桿（10）或連續直通多孔材料（9）表面進行強制冷卻；沿著連續直通多孔材料（9）拉鑄方向在引錠桿（10）后面安裝牽引機構（11），牽引機構（11）夾持住引錠桿（10），通過牽引機構（11）的不斷作用實現對連續直通多孔材料（9）的連續拉鑄。

2.如權利要求1所述的一種連續直通多孔材料的連鑄設備，其特征在于，所述坩堝（2）用中間包取代，以便于進行連續生產；在所述鑄型（6）出口處設置的所述冷卻器（8）的基礎上實施二次冷卻。

3.如權利要求1所述的一種連續直通多孔材料的連鑄設備，其特征在于，所述固體芯材固定裝置（3）采用石墨制作；所述溫度控制器（5）采用外部熱源、感應加熱器或水冷裝置。

4.如權利要求1所述的一種連續直通多孔材料的連鑄設備，其特征在于，將所述坩堝（2）放置于空氣或真空或充入氮氣或充入惰性氣體保護的環境中；整個連鑄成形過程可以采用人工控制或計算機控制。

5.如權利要求1所述的一種連續直通多孔材料的連鑄設備，其特征在于，連鑄方法是下拉式、弧形式、水平式或上引式中的任何一種。

6.一種采用權利要求1所述的一種連續直通多孔材料的連鑄設備連續直通多孔材料的連鑄方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：被鑄材料熔體（1）從坩堝（2）中流出，流經固體芯材固定裝置（3），進入鑄型（6）中，將固體芯材束（4）完全包裹于其中；

步驟2：利用溫度控制器（5）或被鑄材料熔體（1）導熱作用對鑄型（6）進行溫度控制，使得鑄型（6）與固體芯材束（4）末端對應位置的鑄型溫度達到被鑄材料熔點的0.2~1.2倍；

步驟3：通過鑄型（6）出口附近設置的冷卻器（8）直接對引錠桿（10）表面進行強制冷卻，利用引錠桿（10）的導熱作用，使得在固體芯材束（4）末端位置的被鑄材料全部完成凝固，而固體芯材束（4）的固定端一側仍然在被鑄材料熔體（1）中；

步驟4：啟動牽引機構（11），帶動引錠桿（10）朝著牽引機構（11）方向移動，使得已凝固被鑄材料與固體芯材束（4）順利分離，并及時形成孔洞；

步驟5：牽引機構（11）繼續作用，使得已凝固被鑄材料中連續地形成通孔，同時已凝固被鑄材料不斷移出鑄型（6）；當所制備的連續直通多孔材料（9）進入冷卻器（8）后，冷卻器（8）直接對連續直通多孔材料（9）表面進行強制冷卻，同樣使得在固體芯材束（4）末端位置的被鑄材料全部完成凝固，而固體芯材束（4）的固定端一側仍然在被鑄材料熔體（1）中；

步驟6：牽引機構（11）持續作用，已凝固被鑄材料不停地移出鑄型（6），實現連續拉鑄內部具有連續直通孔洞（7）的連續直通多孔材料（9）。

7.如權利要求6所述的一種連續直通多孔材料的連鑄方法，其特征在于，所述被鑄材料為金屬材料、無機非金屬材料或金屬基復合材料中的一種；所述固體芯材為在所述被鑄材料熔體（1）中不熔化的材料，且所述固體芯材與所述被鑄材料熔體（1）不發生反應。

8.如權利要求6所述的一種連續直通多孔材料的連鑄方法，其特征在于，所述被鑄材料所需的冷卻速度由所述牽引機構（11）的拉鑄速度V、所述冷卻器（8）的冷卻強度以及所述溫度控制器（5）來控制。

9.如權利要求6所述的一種連續直通多孔材料的連鑄方法，其特征在于，所述連續直通多孔材料（9）是具有所述連續直通孔洞（7）的線材、板材、管材、型材或棒材。

10.如權利要求6所述的一種連續直通多孔材料的連鑄方法，其特征在于，所述連續直通多孔材料（9）中每一個所述連續直通孔洞（7）的中心線是相互平行的，每一個所述連續直通孔洞（7）從頭至尾是連續直通的；所述連續直通孔洞（7）的分布根據需要進行調整和控制，是均勻分布的、非均勻分布的或梯度分布的；不同形狀與不同大小的所述連續直通孔洞（7）自由組合；所述連續直通孔洞（7）的形狀尺寸與所述固體芯材束（4）中的所述固體芯材的形狀尺寸相同，形狀尺寸通過所選用的所述固體芯材的形狀尺寸實現精確控制，形狀是圓形、方形、菱形、橢圓形、半圓形或多邊形；所述連續直通孔洞（7）的數量與所述固體芯材束（4）中的所述固體芯材的數量相同，且數量不少于2個。