[發明專利]一種金屬半連續鑄造結晶器熔池攪拌裝置及方法

有效

• 申請號: 201811321551.2
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109261916B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 康永林;王朝輝;趙志鵬
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22D11/114
• 分類號: B22D11/114
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種金屬半連續鑄造結晶器熔池攪拌裝置及使用方法，屬于金屬加工領域。裝置由攪拌裝置、金屬液分流盤、鑄錠、引錠裝置、金屬熔池、結晶器及導流管組成。金屬液分流盤中部為薄壁空心圓柱，薄壁空心圓柱上部加裝法蘭，通過螺桿固定于攪拌桿下部；攪拌裝置由旋轉電機和攪拌桿組成，攪拌桿通過金屬液分流盤中部空心圓柱薄壁開孔處伸入熔體。金屬液經導流管流入金屬液分流盤，分流后進入結晶器，在攪拌及結晶器作用下凝固成鑄坯，再由鑄坯底部的引錠裝置拉出。本發明方法和裝置可顯著細化組織，促進鑄坯內溫度場均勻分布，提高鑄坯凝固組織及成分均勻性，降低鑄坯裂紋缺陷，改善鑄坯質量，同時工藝簡單、操作方便、加工成本低，可廣泛應用于金屬鑄坯制造過程。

技術領域

本發明屬于金屬加工領域，具體涉及一種金屬半連續鑄造結晶器熔池攪拌裝置及方法。

背景技術

半連續鑄造技術是目前金屬鑄坯生產的主要方式之一，最初由德國人Junghaus于1933年研制成功，該技術是將金屬熔體注入水冷結晶器內，熔體與結晶器壁接觸冷卻凝固成殼，通過牽引裝置將凝固的坯殼拉出結晶器并繼續噴水冷卻，從而得到鑄錠。半連續鑄造技術具有生產效率高、鑄造成本低、操作簡單等特點，在有色金屬錠坯生產過程中應用廣泛。

在半連續鑄造過程中，金屬熔體與結晶器壁接觸部位降溫迅速，而中心部位熔體熱量難以快速導出，造成中心熔體溫度較高邊部熔體溫度較低，在金屬熔體內形成不均勻溫度場，進而導致鑄造過程中產生熱應力，在后續加工過程中易產生裂紋。目前，在半連續鑄造技術方面，減小鑄坯裂紋缺陷，得到組織細小、成分均勻的鑄坯成為金屬鑄造生產的主要課題。

專利“一種抑制鎂合金錠坯開裂的半連續鑄造裝置及方法”（中國，公開號CN108246991A）提出了一種帶可調式分流盤及帶水冷裝置組合引錠的半連續鑄造裝置，通過可調式分流盤達到鎂液的合理分流，保證鎂熔體在結晶器內均勻填充，同時通過組合引錠裝置保證心部位置熔體冷卻速度與邊部同步，盡量減少內部應力的產生，但該設備操作復雜，中心部位金屬液不能持續冷卻。

專利“輕金屬半連鑄鑄造方法及實施該方法的專用裝置”（中國專利，專利號ZL200610031524.2）通過無機熱管接入低熔點金屬的攪拌桶將液穴處的熱量導出并達到攪拌金屬液的目的，但該設備更換無機熱管較繁瑣。

專利“一種用于鎂合金半連續鑄造的分流裝置及鑄造系統”（中國專利，CN105382227B）引入分流錐及氧化鋯基體多孔形式的分流裝置，將金屬液由曲折的孔滲透進入結晶器，在工業應用中氧化鋯多孔分流裝置易堵塞，導致熔體分布不均，產生鑄造缺陷。

專利“一種磁脈沖半連續鑄造裝置及鑄造方法”（中國專利，公開號CN101733381A）在結晶器外部設置磁脈沖裝置，當金屬熔體經過結晶器時，磁脈沖裝置可對熔體產生箍縮和震蕩作用，增加熔體形核率，同時均勻化熔體溫度，但是該裝置需要在結晶器周圍纏繞電磁線圈，成本較高，能耗較大。

專利“一種生產鋁合金半固態鑄錠的連續鑄造方法”（中國專利，公開號CN102161081A）提出了一種包括分流盤、導流管中部安裝機械攪拌裝置、外部安裝電磁攪拌器的連續鑄造設備，其中分流盤相當于中間包，并沒有起到分流作用，該裝置機械攪拌沒有冷卻功能，不能將金屬液中心部位的熱量快速導出，并且工藝控制難，設備復雜，能耗較大。

除了上述裝置外，專利CN105170926A提出了“一種三段立式鎂合金鑄軋布流裝置”；專利CN102665965B提出了“用于連續鑄造設備的金屬填充裝置”；專利CN102756102B提出了“銅空心圓錠立式半連續鑄造內孔帶水冷的工藝及設備”；專利CN104220191B提出了“連續鑄造設備”；專利CN104511578A提出了“一種立式半連續鑄造機結晶器冷卻裝置”；專利CN104117645B提出了“一種剪切、磁場復合作用下的輕金屬半連鑄裝置及方法”；專利CN105522131A提出了“一種鎂合金棒材功率超聲半連續鑄造及探傷裝置和方法”；專利CN104511576A提出了“一種銅錠立式半連續鑄造機”。