[發明專利]一種用于大高徑比高溫合金鑄錠的鑄模及應用

有效

• 申請號: 202110573574.8
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113333691B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 祝國梁;譚慶彪;孫寶德;疏達;汪東紅;董安平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B22D7/06
• 分類號: B22D7/06;B22D7/10
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

本發明提供一種用于大高徑比高溫合金鑄錠的鑄模，包括中空的鑄模單元，所述鑄模單元上端開口且外套接有冒口單元，所述冒口單元由內至外依次設有澆冒口層及保溫層，所述鑄模單元由上至下依次設有第一區段、第二區段及第三區段，所述第一區段、第二區段及第三區段的內壁沿垂直方向齊平，所述第二區段的外壁相對于第一區段、第三區段沿水平方向內縮進。本發明進一步提供一種用于大高徑比高溫合金鑄錠的鑄模的應用。本發明提供一種用于大高徑比高溫合金鑄錠的鑄模及應用，能夠顯著減少鑄件中心的縮孔縮松，提高鑄錠質量和產品出品率，易于規?；a，對生產效率無不利影響。

技術領域

本發明屬于高溫合金材料制備的技術領域，涉及一種用于大高徑比高溫合金鑄錠的鑄模及應用，具體涉及一種用于顯著減少大高徑比高溫合金鑄錠中二次縮孔的鑄模及使用方法。

背景技術

在實際生產過程中，高溫合金母合金鑄錠的真空感應冶煉工藝普遍采用模鑄法，鑄模材質通常為鑄鐵或者鑄鋼。鑄鐵及鑄鋼鑄模的導熱率較大，且鎳基高溫合金熔體粘度較大，流動性較差，對于高徑比大的細長鑄錠而言，由于側向凝固距離遠小于縱向凝固距離，在金屬液澆注成型的中后期，鑄錠側向生長的柱狀晶已經接觸閉合，引起縱向合金液的補縮通道堵塞，導致鑄錠沿鑄錠中心形成二次縮孔。二次縮孔隱藏于合金鑄錠內部，往往呈連續或不連續分布，無法完全切除。在精密鑄造制備部件時，往往需要將母合金切成短棒，用于配重及方便重熔。母合金切割的過程將不可避免的將二次縮孔暴露出來，極易在縮孔中摻入水汽和雜質，導致鑄件冶金質量不合格。

研究人員嘗試了多種方法試圖去解決鑄錠內部縮孔控制難題，如專利ZL201410219667.0中通過在鑄模內表面均勻涂覆一層Al₂O₃、CaO、MgO、ZrO的懸浮液，經200～300℃，時間3～4h的加熱烘烤后使用。專利ZL201410219670.2中通過在模具管內表面均勻涂刷Al₂O₃、CaO、MgO的第一種懸浮液(配方A)，并在模具管上部的1/3～1/4型腔高度內表面均勻涂刷Al₂O₃、CaO、TiO₂和漂珠的第二種懸浮液(配方B)，在提升鑄錠表面光潔度同時起到了良好的補縮作用，有效減少了縮孔深度。上述兩種工藝簡單可行，但是最大的問題是其涂抹的懸浮液會污染高溫合金熔體。

專利ZL201811281133.5中通過在真空感應爐鑄錠室內使用環形加熱爐對鑄模進行整體加熱至600～650℃，起到減少鋼錠模與金屬液溫差的作用，從而減少縮孔。專利ZL201611268089.5通過設置加熱和水冷裝置，實現了在真空條件下將內部的二次縮孔集中引到邊角附近，從而可以方便切除，一定程度上減少了內部二次縮孔。上述對鑄模進行整體加熱或同時分區域布置加熱及冷卻裝置的方法缺點明顯，一方面在真空冶煉爐中加熱、冷卻裝置的布置操作困難，裝置占據空間從而減少真空澆注室中可放置鑄模數量，增加生產成本，且局部較熱溫度過高會引起鑄錠組織變化，加重元素偏析，因此在實際工業生產中可行性差。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于大高徑比高溫合金鑄錠的鑄模及應用，通過鑄模縱向厚度變化并與上端保溫冒口相結合，調節合金液凝固時的熱場分布，減小鑄模內熔體在縱向方向上和橫向方向上的凝固速度差，實現鑄模內部金屬熔體實現自下而上的順序凝固。對大高徑比的高溫合金鑄錠而言，可以保持暢通的補縮通道，顯著減少大高徑比高溫合金鑄錠中心二次縮孔，提高鑄錠的工藝出品率和合格率；同時鑄模外形結構簡單、易操作、可以多支鑄模組成模組使用，易于規?；a，對生產效率無不利影響。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明第一方面提供一種用于大高徑比高溫合金鑄錠的鑄模，包括中空的鑄模單元，所述鑄模單元上端開口且外套接有冒口單元，所述冒口單元由內至外依次設有澆冒口層及保溫層，所述鑄模單元由上至下依次設有第一區段、第二區段及第三區段，所述第一區段、第二區段及第三區段的內壁沿垂直方向齊平，所述第二區段的外壁相對于第一區段、第三區段沿水平方向內縮進。

優選地，所述鑄模單元下端設有底座。