[發明專利]無裂紋大規格鎂合金扁錠的鑄造裝置及方法

有效

• 申請號: 201810303658.8
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108405821B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 樂啟熾;侯建;賈永輝;宋澤天;寶磊;王彤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B22D11/055
• 分類號: B22D11/055;B22D11/20;B22D11/22
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種無裂紋大規格鎂合金扁錠的鑄造方法，采用無裂紋大規格鎂合金扁錠的鑄造裝置，包括分流盤、氣體保護噴管和結晶器；結晶器包括結晶器內套、油蓋板、一冷水箱和電磁線圈；氣體保護噴管設置在油蓋板上方，氣體保護噴管的出口朝向結晶器內套內部；一冷水箱和結晶器內套之間設有電磁線圈，結晶器內套的頂面上開設有油槽，密封油路的油蓋板覆蓋在油槽上方，油槽底部開設有出油孔與結晶器內套的內壁連通，油蓋板上設有進油孔與油槽連通，進油孔上方連接導油管，導油管與針閥油杯裝配在一起；結晶器內套下端開有二冷水孔；一冷水箱的下方固定連接一個三冷水箱，三冷水箱環繞在結晶器內套周圍，三冷水箱的側壁上設有三冷水孔朝向結晶器內套方向，三冷水箱的外部設有三冷水進口；

其特征在于方法按以下步驟進行：

（1）熔煉爐內的鎂合金經熔煉、凈化和靜置后，形成鎂合金熔體準備鑄造；

（2）利用火焰噴槍對結晶器進行預熱；結晶器的預熱溫度T_m的設計公式為：

（1）

式中，為澆注溫度，單位℃，為澆注過程中的溫降，單位℃，C₁為結晶器的蓄熱系數，取值范圍在126~192W/m²·K，C₂為金屬熔體的蓄熱系數范圍在171~682W/m²·K，Tc為鎂合金熔體停止流動的臨界溫度，單位℃， T₀為鎂合金熔體的初始溫度，單位℃；

（3）開啟針閥油杯閥門向油槽中導入潤滑油，再經油槽流到結晶器內套表面，用于實現鑄錠表面潤滑；同時通過一冷水箱進水口通入冷卻水對鑄錠實現一次冷卻與二次冷卻，其中，一冷水箱進水口的冷卻水流量F_c的設計公式為：

（2）

式中，為單位時間一冷水箱進水口的冷卻水流量，單位m³/h，t為時間，單位s，為鎂合金熔體的初始溫度，單位℃，為鎂合金熔體停止流動的臨界溫度，單位℃，C為鎂合金熔體的比熱容，取值1.11~1.59J /(kg·K) ，為重力加速度，取值9.8m/s²，f_SC為鎂合金熔體停止流動的固相分數，與分別為結晶器的長度與寬度，單位為m，ε為鎂合金熔體的黑度系數，取值為4.9W/m²·K⁴，T₃為環境溫度，單位℃；

（4）通過氣體保護噴管向結晶器內套通入保護氣體用于保護熔體，用于避免熔體的氧化與燃燒；所述的保護氣體為SF₆和CO₂的混合氣體，其中SF₆的體積百分比為0.5~1%；

（5）啟動連續供液裝置，鎂合金熔體經過導液管進入分流盤，采用扒渣板扒出分流盤內的夾雜，引導鎂合金熔體從分流盤的分流孔與分流口均勻的流入結晶器內套；用扒渣板攪動鎂合金熔體，使其均勻鋪到引錠頭的底面；當結晶器內套內的鎂合金熔體液面達到與分流盤的上沿平齊時，通過電源向電磁線圈通入脈沖電流，通過電磁線圈向結晶器內套施加磁場，啟動鑄造機開始鑄造，開拉時間的設計公式為：

（3）

式中，t為啟動鑄造機時間（開拉時間），單位h，K為凝固系數，為結晶器寬度，單位為mm，為摩擦系數，取值范圍在0.12~0.39，為鎂合金熔體密度，取值1740kg/m³，為重力加速度，取值9.8m/s²，為結晶器長度，單位m，h_d為引錠頭插入結晶器的深度，單位m，σ_b為坯料抗拉強度，單位為MPa；鑄造時的最大鑄造速度的設計公式為：

（4）

式中，V_P為最大鑄造速度，單位m/h，δ_min為最小凝固殼厚度，單位m，K為凝固系數；

（6）鑄造到預定長度時，停止澆入鎂合金熔體；在鎂合金熔體的液面低于分流盤底板時，鑄造機停車，取出分流盤；待鑄錠上表面凝固后，關閉電磁線圈的電源，關閉冷卻水，停止通入保護氣體，獲得無裂紋大規格鎂合金扁錠。