[實用新型]一種變形鎂合金鑄錠坯的鑄造裝置

有效

• 申請號: 202021837356.8
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN212371158U
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 陳榮石;周波;盧松鶴
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22D18/04
• 分類號: B22D18/04;B22D21/04;B22D7/06;B22D7/12;C22C23/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本實用新型公開了一種變形鎂合金鑄錠坯的鑄造裝置，屬于有色金屬鑄錠坯鑄造方法技術領域。該裝置采用單層或多層堆垛的澆注系統和鑄錠模布置設計，錠模上方布置有冒口，或者在錠模下方有粗大橫截面的澆道，錠坯的凝固收縮可以通過上方的冒口補縮，或者通過凝固速度小于錠坯的澆道中的液體壓力補縮。一次低壓反重力澆注可以制備一個或幾個大尺寸鑄錠坯，也可以制備數十/數百個小尺寸的鎂合金鑄錠坯。本實用新型裝置保證了鑄件內部的冶金質量，提高了變形鎂合金用錠坯的生產效率和生產安全性，增加了經濟效益。

技術領域

本實用新型涉及有色金屬鑄錠坯鑄造方法技術領域，具體涉及一種變形鎂合金鑄錠坯的鑄造裝置。

背景技術

鎂及鎂合金具有比強度高、導熱導電性好、阻尼減振、電磁屏蔽、易于機械加工和容易回收等優點，被冠以“二十一世紀綠色結構材料”的美譽，已成為交通、電子通信、航天航空和國防軍工等工業領域的重要材料。

目前鎂合金產品主要是鑄件，特別是壓鑄產品占絕大部分。然而，鑄件的力學性能不夠理想，且容易產生鑄造缺陷，導致鎂合金的應用范圍受到很大限制。通過變形可以生產尺寸多樣的板、棒、管、型材及鍛件產品，并且通過材料組織的控制和合適的熱處理工藝，可以獲得比鑄造鎂合金更高的強度與塑性。而變形鎂合金鑄造錠坯的鑄造冶金質量會顯著影響變形鎂合金后續塑性加工的變形能力和材料產品質量。在鎂合金鑄錠中，裂紋、夾雜、冷隔、氣孔等缺陷是鑄錠報廢的主要原因。

目前，一般采用半連續鑄造或重力鑄造方法制備鍛造、擠壓、軋制及其它塑性加工工藝用的鎂合金鑄造錠坯；相比于重力鑄造，鎂合金半連續鑄造工藝雖然名義上生產效率高，但是采用半連續鑄造工藝制備大尺寸(截面直徑≥200mm或相當截面積的其它截面形狀)鎂合金錠坯，由于凝固收縮應力大，鑄造過程中容易出現裂紋，因此生產大尺寸鎂合金鑄造錠坯真正能產生經濟效益的實際生產成功率不如鋁合金半連續鑄造的生產那么高。相對于鋁合金鑄造錠坯或其變形材料產品的價格，必須提高鎂合金錠坯或其變形材料產品的市場價格，否則，生產企業難以獲得經濟效益。

在半連續鑄造中，多結晶器系統同時澆注多根鎂合金鑄錠坯能極大提高生產效率與材料利用率，但是對設備要求高，工藝控制嚴格而且困難。比如用該方法生產鋁合金錠坯時，金屬液面過低會造成鑄錠表面形成冷隔，嚴重時會有漏鋁產生，液面過高又極易造成鑄錠表面拉痕、拉裂。采用半連續鑄造工藝無論是生產鋁合金錠坯還是鎂合金錠坯，都需對錠坯進行噴水冷卻。如果鎂液從結晶器或尚未凝固的錠坯中漏出遇到水會發生爆炸，存在很大的安全隱患；而且，采用半連續鑄造工藝制備小尺寸(截面直徑≤200mm或相當截面積的其它截面形狀)錠坯時，由于鎂合金的熱容比鋁小很多，凝固速度也更快，同時控制多個結晶器內鎂液溫度的均勻性、一致性相當困難，因此，目前尚未有采用多個結晶器同時澆注多根鎂合金小規格錠坯穩定工業生產的實例。

采用半連續鑄造或重力鑄造工藝制備不同鎂合金牌號鑄造錠坯的過程中存在一定的不足。比如Mg-Gd-Y系新型高強耐熱鎂合金，該系列鎂合金在重力鑄造條件下很容易形成夾雜缺陷，并且很難通過凈化等方法去除，而半連續鑄造Mg-Gd-Y系鎂合金的凝固收縮量大，再加上合金本身的塑性不高，導致錠坯內部應力大，容易產生裂紋，鑄造大規格尺寸的鑄錠坯合格率低。對于AZ80、AZ61等鎂合金，需要采用晶粒細化的碳變質處理，但是碳變質存在變質衰退，而半連續澆注需要數小時，鑄錠坯會存在晶粒尺寸粗大的問題。對于上述合金以及具有高塑性的Mg-Zn-Gd或商業AZ31等鎂合金，在生產小規格擠壓型材或其它小尺寸變形材時，需要小規格的鑄錠坯，工業上通常先鑄造出大規格鑄錠坯，對大鑄錠擠壓一道次減小直徑后，利用擠壓所得小規格坯料才能再進行后續的熱加工，工序較長，增加了材料的生產成本。

實用新型內容