[發明專利]一種圓環狀鑄錠鑄造設備及其鑄造方法

有效

• 申請號: 202010019879.X
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111203521B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 宋長江;李想;陳卓;張云虎;翟啟杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B22D9/00
• 分類號: B22D9/00;B22D7/04
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 王亞軍

本發明公開了一種圓環狀鑄錠鑄造設備及其鑄造方法，屬于冶金鑄造領域。本設備包括澆注系統、軋制系統、鑄造模具和支撐柱；所述鑄造模具包括內環和外環，內環和外環之間形成模腔；所述支撐柱穿過內環并與內環螺紋連接；所述澆注系統固定安裝在支撐柱上部，向模腔內注入熔體；所述軋制系統固定安裝在支撐柱上，包括水平設置于模腔內的軋輥，能夠有效地減少大型圓環狀鑄錠制備時的各種缺陷，增加鑄錠組織成分的均勻性，從而提高鑄錠的機械性能。本鑄造方法采用上述一種圓環狀鑄錠鑄造設備，通過連續層鋪熔體與軋制平整方法制備大型圓環狀鑄錠，該方法能夠快速制備大型圓環狀鑄錠且制備出的鑄錠的機械性能極佳。

技術領域

本發明屬于冶金鑄造領域，更具體地說，涉及一種鑄錠鑄造設備及其鑄造方法。

背景技術

鑄造冶金生產中常用的制造方法，它是將熔煉的金屬液體澆注入模具內，經冷卻凝固獲得所需形狀和性能的零件的制作過程。鑄造制造成本低，工藝靈活性大，可以獲得復雜形狀和大型的鑄坯，在機械制造中占有很大的比重，如機床行業60-80％的零件為鑄造制得，汽車行業60-80％的零件為鑄造制得。

在鑄造中，鑄造工藝、鑄坯的微觀組織、結構和性能都會對后續加工的進行和最終產品的質量產生重要的甚至是決定性的影響。常規鑄造通常為一次澆注完成大型鑄坯，熔體先從相對溫度較低、傳熱較快、與模壁接觸的外層開始凝固并相應出現溶質分配的現象，最后凝固的心部富含溶質元素與低熔點的雜質元素，從而在較大程度上出現宏觀偏析。另外，采用常規的鑄造工藝還容易出現縮孔、疏松、氣泡和熱應力等鑄造缺陷，嚴重影響大型鑄坯的質量。對于大型鑄錠尤其是圓環狀大型鑄錠的鑄造，一般都需要通過鋼包及中間鋼包等澆注設備將鋼水注入到相應形狀和尺寸的鋼錠模或結晶器中，使之凝固成鋼錠或鋼坯，一次澆鑄成型，其容易出現上述內容中提到的縮孔、疏松、氣泡和熱應力等缺陷。

如中國專利申請號為：CN201611268089.5，公開日為：2017年6月13日的專利文獻，公開了一種鎳基高溫合金的真空鑄造方法，包括模具，模具底部設有水冷銅盤，水冷銅盤內有循環冷卻水通道，使熔體形成一個自下而上的縱向溫度梯度，模具第一邊和第二邊一側設有水霧冷噴頭，第三邊和第四邊的拐角連接處設有電阻加熱體，使熔體形成一個從一側到另一側的橫向溫度梯度，以上的縱向溫度梯度和橫向溫度形成一個斜向溫度梯度，使固液界面從第一邊和第二邊連接處的底部向第三邊和第四邊連接處的頂部推進，最后凝固部位位于第三邊和第四邊連接處附近，將縮孔縮松集中于此。該方案將縮孔縮松的缺陷集中在鑄錠的兩側，減少切割工序，提高了鑄錠的生產效率，但是其仍然存在大型鑄錠一次成型時的缺陷問題，且其方案也并不適用于圓環狀鑄錠。

又如中國專利申請號為：CN201610428323.X，公開日為：2016年8月31日的專利文獻，公開了一種可調式圓環鑄造模具，包括上模板和下模板，所述上模板和下模板相扣合形成一個圓柱形空腔，所述空腔中設置有中模塊，所述中模塊包括一個圓柱形的中柱和圓環形的中模板，所述中柱表面設置有凸起的螺紋，所述中模板與圓柱形空腔的橫截面形狀大小相等，所述中模板的圓心處為通孔，所述通孔的內徑與所述中柱的直徑相等，所述通孔的內壁上有與所述中柱表面的螺紋相咬合的凹紋，所述中模板通過通孔套裝在中柱上。該發明所提供的一種可調式圓環鑄造模具，可以通過調節中模塊來改變型腔大小，鑄造出厚度不同的圓環鑄件，降低生產成本。但是，其僅僅只能對圓環鑄件的高度進行調節，并沒有其他解決大型圓環鑄件在鑄造時可能產生的缺陷問題。

發明內容

1、要解決的問題

針對現有的鑄造設備在生產大型圓環狀鑄錠時，容易出現縮孔、疏松、氣泡和熱應力等缺陷的問題，本發明提供一種圓環狀鑄錠鑄造設備，能夠有效地減少大型圓環狀鑄錠制備時的各種缺陷，增加鑄錠組織成分的均勻性，從而提高鑄錠的機械性能。

本發明還提供一種圓環狀鑄錠鑄造方法，采用上述一種圓環狀鑄錠鑄造設備，能夠快速制備大型圓環狀鑄錠且制備出的鑄錠的機械性能極佳。

2、技術方案