[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

一種無裂紋大規格鎂合金扁錠的鑄造裝置及方法，裝置包括結晶器；結晶器的一冷水箱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；方法為：(1)鎂合金熔體準備鑄造；(2)設置結晶器的預熱溫度T_m；(3)設置一冷水箱進水口的冷卻水流量F_c；(4)通入保護氣體；(5)啟動連續供液裝置，開始鑄造，設置開拉時間t以及鑄造時的最大鑄造速度V_P；(6)完成鑄造獲得無裂紋大規格鎂合金扁錠。本發明的裝置及方法能夠定量化制備出無裂紋的大規格扁錠；適用于大部分鎂合金。

技術領域

本發明屬于鎂合金鑄造技術領域，特別涉及一種無裂紋大規格鎂合金扁錠的鑄造裝置及方法。

背景技術

DC(Direct Chilling)鑄造即半連續鑄造具有生產成本低、生產率高等一系列優點，是目前工業上生產制備鎂合金鑄錠的主要方法；DC鑄造主要是通過水冷模具使熔體連續穩定凝固成錠坯。

隨著工業上對大尺寸變形類結構件質量要求的不斷提高，除了變形工藝的改進，高質量無裂紋大規格鑄錠也是生產高性能變形結構件的重要條件；目前在我國用于生產最大規格鎂合金薄板所需機加工后鑄錠的厚度與寬度分別為400mm與1600mm，稱為大規格鎂合金扁錠；鑄造規格的逐漸增大給實際鑄造過程帶來了一些如組織不均勻、宏觀偏析較為嚴重、易裂等問題；這些困難包括鑄造裂紋(包括熱裂和冷裂)、晶粒粗大、橫截面組織差別增加、宏觀偏析嚴重等一系列問題；為了解決上述問題，中國發明專利ZL201710214267.4以及ZL201710214270.6等利用電磁外場的形式通過引入不同波形的電流改變熔體的流動從而細化組織，抑制宏觀偏析提高鑄錠質量；對于大規格坯料，尤其是具有矩形截面鎂合金鑄錠(包括扁錠或方錠)，在鑄造過程中由于周向以及寬向的冷卻速率與冷卻時序不同而造成的鑄造應力與應變，往往導致凝固過程中的熱裂或者凝固后的冷裂問題。

發明內容

針對目前的具有面對稱特點的矩形截面鎂合金鑄錠鑄造過程中，由于鑄造應力與應變帶來的熱裂或者凝固后的參與應力帶來的裂紋問題，本發明提供一種無裂紋大規格鎂合金扁錠的鑄造裝置及方法，消除凝固過程中的冷裂問題，同時解決大截面鎂合金長鑄錠鑄造的連續工業實用性問題。

本發明的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；其中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。

上述的三冷水箱上設有固定板，該固定板通過螺栓與一冷水箱底部固定在一起。

上述的三冷水箱外觀為方環形，與結晶器內套內壁的形狀相配合，由四個三冷水箱管道互相連通構成，每個三冷水箱管道的橫截面為菱形，三冷水孔設置在三冷水箱管道的側壁上，并且位于三冷水箱管道的上部。

上述的三冷水孔中，在結晶器內套的長度方向(即鑄錠的寬度方向)上，各孔徑在0.5～3.5mm之間且沿中心到邊部逐漸減小，在結晶器內套的寬度方向(即鑄錠的厚度方向)上，各孔徑在0.5～3.5mm之間且沿中心到邊部逐漸減??；在結晶器內套的長度方向(即鑄錠的寬度方向)上，各孔徑的軸線與水平面的夾角在15°～60°之間，且沿中心到邊部逐漸增大，在結晶器內套的寬度方向(即鑄錠的厚度方向)上，各孔徑的軸線與水平面的夾角在15°～45°之間，且沿中心到邊部逐漸增大。

本發明的無裂紋大規格鎂合金扁錠的鑄造方法是采用上述裝置，按以下步驟進行：