CN105710344A - 一种高温合金母材真空铸造装置及使用方法 - Google Patents

一种高温合金母材真空铸造装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

一种高温合金母材真空铸造装置及使用方法，属于金属铸造成型技术领域。包括真空感应炉、导流槽、中间包、水口、锭模、振动器、振动连接管线等；熔炼炉和导流槽在真空感应炉内的上部，振动器上部与升降振动台相连；高温合金母材的冶炼、浇注、凝固成型全部在真空感应炉内进行；水口在浇注前***锭模内，生产母材直径为Φ30～100mm。优点在于，能同时生产不同规格的高温合金母材，提高了母材的质量和成材率。

Description

一种高温合金母材真空铸造装置及使用方法
技术领域
本发明属于金属铸造成型技术领域，特别涉及一种高温合金母材真空铸造装置及使用方法。尤其涉及一种多规格高温合金母材真空铸造装置及使用方法。
背景技术
高温合金是生产航空航天部件、汽车零配件、造船和化工部件的重要材料，我国每年约需近万吨高温合金，产值数亿元。虽然高温合金的制备技术已经发展了几十年，技术已经较成熟，但仍然面临着诸多亟待解决的问题。
目前高温合金母材的生产工艺是在真空状态下熔炼合格的合金熔体倒入相同规格的预先烘烤好的锭模中，待降温以后破真空运输到厂房内，然后经脱模、切冒口、探伤、扒皮，定尺后成为合格产品。
传统的高温合金母材生产工艺受到一炉只能浇注一种规格的锭模的限制，同时传统工艺生产的钢锭外部容易出现冷溅、夹渣等缺陷，内部容易出现疏松、缩孔等缺陷，严重影响高温合金母材的质量和成材率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温合金母材真空铸造装置及使用方法，解决了现有高温合金铸造过程中易出现冷溅、孔洞、疏松和缩孔等内部和外部质量缺陷的问题。通过在浇注过程中使水口始终浸没在熔体内及在高温合金凝固过程中施加振动，打碎凝固过程中的树枝晶，避免了枝晶间搭桥的产生，同时折断的枝晶成为新的形核核心，细化了等轴晶，有效改善了高温合金母材的内、外部质量，满足高温合金母材高纯净度，有效提高了成材率。
一种高温合金母材真空铸造装置，包括真空感应炉1、熔炼炉2、导流槽3、中间包4、水口开关5、挡板6、水口7、锭模8、锭模固定装置9、导向支撑杆10、升降振动台11、升降丝杆12、振动器13、振动连接管线14、底座15、升降电机16、振源17。真空感应炉1上部为熔炼室，熔炼炉2和导流槽3在真空感应炉1内的上部，导流槽3处于中间包4和挡板6的上方，水口7安装在中间包4的下方，水口开关5在水口7上；真空感应炉1下部为熔铸室：锭模8安装在锭模固定装置9内并固定在升降振动台11上，导向支撑杆10固定在升降振动台11的两侧，升降丝杆12上部与升降振动台11相连，下部通过底座15与升降电机16相连，升降电机16在底座15内，振动器13上部与升降振动台11相连，振动器13下部在底座15内通过振动连接管线14与真空感应炉1外部的振源17相通。
本装置除振源17和部分振动连接管线14外，其他部件均设置在真空感应炉1内。
本装置还设置有常规的真空感应炉1密封装置、测温装置、阀门部件及其它支撑机构等必要装置或部件，以保证真空炉感应炉1的正常工作。
一种高温合金母材真空铸造装置的使用方法，其具体步骤与参数如下：
1、高温合金母材的冶炼、浇注、凝固成型全部在真空感应炉1内进行。
2、高温合金熔体的冶炼在熔炼炉2内进行；待合金熔体冶炼完毕后，通过导流槽3平缓的注入到中间包4内；在挡板6的阻隔下，中间包4内熔体液面上升缓慢，液面波动小。中间包4内液面到达中间包4高度二分之一后，打开水口开关5，熔体经水口7浇注到锭模8中。
3、水口7在浇注前***锭模8内，水口7底部距锭模8底部的距离小于等于20mm，避免在浇注过程中产生冷溅，当锭模8中液面超过水口7底部30～50mm时，打开升降器，并使升降振动台11缓慢下降，升降振动台11速度为0.5～30mm/s，保证水口7始终浸没在金属熔体中。
4、浇注锭模8可以是相同规格的锭模8，也可是不同规格的锭模8，生产母材直径为Φ30～100mm。当浇注不同规格锭模8时，要更换对应的水口7，锭模8直径Φ30～50mm对应水口7直径为Φ10、锭模8直径Φ51～80mm对应水口7直径为Φ30、锭模8直径Φ81～100mm对应水口7直径为Φ50。
5、浇注过程结束后，停止升降，打开振动器13，对锭模8进行振动处理，减轻钢锭的疏松和缩孔缺陷，振动器13对铸锭的振频为0.5～50Hz，振幅为1～20mm，振动处理时间为1～2h。
振动器13的振动方式为气动、电动或者液压振动。
本发明的设计原理是基于高温合金高纯度的要求，设计一种能在完全真空状态下的高温合金冶炼和铸造装置，来完成多规格高温合金母材铸造作业。在保持真空炉中熔炼炉、中间包、锭模的真空度不变，即***露进入大气的状态下进行高温合金冶炼和铸造成型作业高温合金的冶炼、浇注、凝固成型均在真空感应炉内完成。解决高温合金铸造过程中出现的内部和外部质量缺陷，满足高温合金母材高纯净度、高成材率的要求。
本发明的优点在于：
1、与现有技术的铸造装置相比，由于采取了多规格锭模生产，能同时生产不同规格的高温合金母材，提高了产品的多样性和满足小批量生产的要求。
2、采用了中间包、水口装置，能有效改善铸锭表面冷溅、夹渣等缺陷，采用振动装置，有利于破碎和细化中心等轴晶，有效改善铸锭中疏松和缩孔缺陷，提高了高温合金母材的质量和成材率。
附图说明
图1为高温合金母材真空铸造装置示意图。其中，真空感应炉1、熔炼炉2、导流槽3、中间包4、水口开关5、挡板6、水口7、锭模8、锭模固定装置9、导向支撑杆10、升降振动台11、升降丝杆12、振动器13、振动连接管线14、底座15、升降电机16、振源17。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
一种高温合金母材真空铸造装置，包括真空感应炉1、熔炼炉2、导流槽3、中间包4、水口开关5、挡板6、水口7、锭模8、锭模固定装置9、导向支撑杆10、升降振动台11、升降丝杆12、振动器13、振动连接管线14、底座15、升降电机16、振源17。真空感应炉1上部为熔炼室，熔炼炉2和导流槽3在真空感应炉1内的上部，导流槽3处于中间包4和挡板6的上方，水口7安装在中间包4的下方，水口开关5在水口7上；真空感应炉1下部为熔铸室：锭模8安装在锭模固定装置9内并固定在升降振动台11上，导向支撑杆10固定在升降振动台11的两侧，升降丝杆12上部与升降振动台11相连，下部通过底座15与升降电机16相连，升降电机16在底座15内，振动器13上部与升降振动台11相连，振动器13下部在底座15内通过振动连接管线14与真空感应炉1外部的振源17相通。
本装置除振源17和部分振动连接管线14外，其他部件均设置在真空感应炉1内。
本装置还设置有常规的真空感应炉1密封装置、测温装置、阀门部件及其它支撑机构等必要装置或部件，以保证真空炉感应炉1的正常工作。
其使用方法的具体步骤与参数如下：
1、高温合金母材的冶炼、浇注、凝固成型全部在真空感应炉1内进行。
2、高温合金熔体的冶炼在熔炼炉2内进行；待合金熔体冶炼完毕后，通过导流槽3平缓的注入到中间包4内；在挡板6的阻隔下，中间包4内熔体液面上升缓慢，液面波动小。中间包4内液面到达中间包4高度二分之一后，打开水口开关5，熔体经水口7浇注到锭模8中。
3、水口7在浇注前***锭模8内，水口7底部距锭模8底部的距离为15mm，避免在浇注过程中产生冷溅，当锭模8中液面超过水口7底部40mm时，打开升降器，并使升降振动台11缓慢下降，升降振动台11速度为5mm/s，保证水口7始终浸没在金属熔体中。
4、浇注锭模8，生产母材直径为Φ80mm，对应的水口7直径为Φ30mm。
5、浇注过程结束后，停止升降，打开振动器13，对锭模8进行振动处理，减轻钢锭的疏松和缩孔缺陷，振动器13对铸锭的振频为50Hz，振幅为10mm，振动处理时间为1h。
振动器13的振动方式为气动。

Claims (5)

1.一种高温合金母材真空铸造装置，其特征在于，包括真空感应炉(1)、熔炼炉(2)、导流槽(3)、中间包(4)、水口开关(5)、挡板(6)、水口(7)、锭模(8)、锭模固定装置(9)、导向支撑杆(10)、升降振动台(11)、升降丝杆(12)、振动器(13)、振动连接管线(14)、底座(15)、升降电机(16)、振源(17)；真空感应炉(1)上部为熔炼室：熔炼炉(2)和导流槽(3)在真空感应炉(1)的上部，导流槽(3)处于中间包(4)和挡板(6)的上方，水口(7)安装在中间包(4)的下方，水口开关(5)在水口(7)上；真空感应炉(1)下部为熔铸室：锭模(8)安装在锭模固定装置(9)内并固定在升降振动台(11)上，导向支撑杆(10)固定在升降振动台(11)的两侧，升降丝杆(12)上部与升降振动台(11)相连，下部通过底座(15)与升降电机(16)相连，升降电机(16)在底座(15)内，振动器(13)上部与升降振动台(11)相连，振动器(13)下部在底座(15)内通过振动连接管线(14)与真空感应炉(1)外部的振源(17)相通。
2.一种权利要求1所述装置的使用方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：
1)高温合金母材的冶炼、浇注、凝固成型全部在真空感应炉(1)内进行；
2)高温合金熔体的冶炼在熔炼炉(2)内进行；待合金熔体冶炼完毕后，通过导流槽(3)平缓的注入到中间包(4)内；在挡板(6)的阻隔下，中间包(4)内熔体液面上升缓慢；中间包(4)内液面到达中间包(4)高度二分之一后，打开水口开关(5)，熔体经水口(7)浇注到锭模(8)中；
3)水口(7)在浇注前***锭模(8)内，水口(7)底部距锭模(8)底部的距离小于等于20mm，当锭模(8)中液面超过水口(7)底部30～50mm时，打开升降器，并使升降振动台(11)缓慢下降，保证水口(7)始终浸没在金属熔体中；
4)浇注锭模(8)可以是相同规格的锭模(8)，也可是不同规格的锭模(8)，生产母材直径为Φ30～100mm；当浇注不同规格锭模(8)时，要更换对应的水口(7)；
5)浇注过程结束后，停止升降，打开振动器(13)，对锭模(8)进行振动处理，振动器(13)对铸锭的振频为0.5～50Hz，振幅为1～20mm，振动处理时间为1～2h。
3.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于，其中升降振动台(11)速度为0.5～30mm/s。
4.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于，其中水口(7)直径为Φ10对应锭模(8)直径Φ30～50mm、水口(7)直径为Φ30对应锭模(8)直径Φ51～80mm、水口(7)直径为Φ50对应锭模(8)直径Φ81～100mm。
5.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于，其中振动器(13)的振动方式为气动、电动或者液压振动。
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