[實用新型]一種氣壓充型的半連續(xù)鑄造裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420766092.X
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN204366001U
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 張衛(wèi)文;陳強;羅宗強;張大童;楊超
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22D11/16
• 分類號: B22D11/16;B22D11/14
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 謝靜娜

技術領域

本實用新型涉及金屬材料成型技術領域，特別涉及一種氣壓充型的半連續(xù)鑄造裝置。

背景技術

半連續(xù)鑄造是制備金屬材料鑄錠的一種重要手段，在有色合金工領域得到了廣泛應用。但針對一些結晶溫度范圍寬的銅合金(如銅鎳錫合金等)，在大規(guī)格鑄錠的半連續(xù)鑄造過程中很容易產(chǎn)生粗大的柱狀晶和嚴重的宏觀成分偏析。大量生產(chǎn)實踐表明，加強半連續(xù)鑄造過程中結晶器區(qū)域液穴中的熔體攪拌，是抑制粗大柱狀晶和宏觀成分偏析的有效途徑。

針對強化液穴區(qū)熔體攪拌，國內(nèi)外在傳統(tǒng)半連續(xù)鑄造方法的基礎上，相繼開發(fā)了一些新的鑄造方法和裝置。如：公開號為US?4612970的申請公開了一種連續(xù)鑄造設備，包括振動模具、模具升降平臺、固定框架和引導裝置，利用振動模具加強熔體攪拌，但該設備中的葉板彈簧必須具有適當?shù)臋C械參數(shù)以承受模具組件的慣性，技術難度大，不易控制，攪拌效果有限；申請?zhí)枮?01210143369.9所公開的一種鑄造裝置和鑄造方法，利用超聲裝置進行熔體攪拌，可細化鑄錠晶粒，但超聲波作用范圍有限，不能解決大規(guī)格鑄錠晶粒粗大和成分偏析等問題；日本特開昭63-188461號公報和日本特開昭60-44157號公報分別公開了利用電磁攪拌的連續(xù)鑄造裝置，有一定的晶粒細化效果；申請?zhí)枮?01310443606.8所公開的連續(xù)鑄造高度取向均勻細晶制造方法與裝置，提出了一種連續(xù)鑄造制備取向均勻細晶組織的方法及制備裝置，也應用了電磁制動及電磁攪拌技術，但由于這類方法需在靠近高溫熔體處配置電磁線圈，不僅需要冷卻線圈，而且功率消耗大，特別是裝置復雜，維護難度大；申請?zhí)枮镴P?0213765的申請公開了一種金屬連續(xù)鑄造過程中調(diào)節(jié)金屬液面的方法和裝置，其主要原理是根據(jù)所需液面與實際測出液面比較的結果，調(diào)節(jié)止動桿位置，液面測量用單一感應式傳感器或光學傳感器進行，但是此方法和裝置不能保證金屬液在出口處的流速恒定，而且流速調(diào)節(jié)范圍有限；公開號為US?4315538和US?5279353的申請所公開了的鑄造方法和裝置，分別是利用金屬液的自身重量來攪拌液穴中的金屬液，結構簡單，但由于利用重力所產(chǎn)生的壓力既不恒定也不可控，其攪拌效果非常有限。

從半連續(xù)鑄造過程中加強結晶區(qū)熔體攪拌的研究中可見，上述現(xiàn)有技術存在如下不足：

(1)采用振動的方法時，振動裝置比較復雜，且振動導致晶粒細化的效果非常有限。

(2)采用電磁攪拌或者超聲波攪拌時，其裝置結構復雜，設備維護成本很高，而且晶粒細化效果有限，特別是針對大規(guī)格的鑄錠或比重比較大的合金，要達到理想的攪拌效果，需要大幅度提高電磁場強度或超聲波的功率，導致設備投入成本大幅度上升，技術難度顯著加大。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種氣壓充型的半連續(xù)鑄造裝置，該裝置原理簡單，但可達到使鑄錠組織和成分均勻、消除粗大柱狀晶、形成晶粒細小的等軸晶、抑制鑄錠中宏觀成分偏析的目的。

本實用新型的技術方案為：一種氣壓充型的半連續(xù)鑄造裝置，包括中間包、導流槽、柱塞棒、澆流道和結晶器，中間包一側設置導流槽，導流槽與中間包的接口處設置柱塞棒，中間包與結晶器之間通過澆流道連接，澆流道的出口處形成液穴；中間包為密封式結構，且中間包頂部外接氣壓控制系統(tǒng)。

所述澆流道為圓管狀流道，澆流道的頂部與中間包相通，澆流道的底部位于結晶器內(nèi)，澆流道的底部端面密封，靠近底部端面的澆流道側壁上開有作為澆流道出口的多個開口，各開口傾斜設置。通過各開口結構的設置，使得從澆流道流出的金屬熔體對液穴內(nèi)的金屬熔體具有多方向的對流作用，從而加劇金屬熔體的對流和攪拌作用，有利于液穴內(nèi)的溫度梯度減小，同時加劇已結晶組織的沖刷，促使其脫落和游流，從而有利于等軸晶的形成。

為了使金屬熔體在液穴內(nèi)達到最佳的對流效果和攪拌作用，所述澆流道出口處，多個開口沿澆流道的圓周方向均勻分布，各開口分布向下傾斜，各開口的中線與澆流道的軸線之間成15-60°的夾角。

所述中間包底部設有稱重傳感器，稱重傳感器與氣壓控制系統(tǒng)連接。稱重傳感器的作用是將中間包內(nèi)的重量瞬時變化輸送至氣壓控制系統(tǒng)，通過氣壓控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為瞬時質(zhì)量差，再將該瞬時質(zhì)量差計算出中間包內(nèi)的瞬時液面高度差。

所述澆流道外周設有支撐架，中間包和稱重傳感器均設于支撐架上。

所述結晶器上設有冷卻水道，結晶器底部設有牽引夾頭。

上述裝置使用時，其方法是，通過在中間包和結晶器之間設置澆流道，并控制澆流道出口處金屬熔體的流速，強化金屬熔體在液穴內(nèi)的對流效果和攪拌作用，從而細化鑄錠中的晶體。