CN114260421A - 一种带混匀功能的铸模装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带混匀功能的铸模装置，主要涉及热作钢技术领域。包括底座台，所述底座台上基于电力驱动控制转动连接有转速控制在30转/分以下的转动套，转动套的内部设有衬套，衬套内设置圆柱形的型腔，转动套的一侧设有可以转动的转动轴，转动轴的中央设有与其固定连接的滑动套，滑动套内贯穿有与其滑动配合的气管，气管的顶端设有氩气气源接头。本发明的有益效果在于：它能实现钢液进入型腔后的内外、上下的很好的混匀，从而快速均衡型腔内溶体温度，实现温度一致。

Description

一种带混匀功能的铸模装置

技术领域

本发明涉及热作钢技术领域，具体是一种带混匀功能的铸模装置。

背景技术

热作模具钢在浇铸成型的过程中金属是以枝晶方式长大，传统的浇铸方法是钢液自然凝固，虽然铸模在浇铸前要加热，但是其加热的温度与钢液的温度有明显的温度差，钢液浇铸进入铸模内部后，基于铸模的温度较低，而使得由于铸模中中心与边缘钢液温度不一致，存在较大的温度梯度，自然冷却凝固会在铸锭中形成大量柱状晶，极大降低H13热作模具钢性能；同时由于H13热作模具钢本身合金元素含量较高，凝固过程中极易产生成分偏析，心部组织极其不均匀，在组织中沿晶界形成粗大的液析碳化物，如果不加以改善会在钢基体中造成强烈的应力集中，从而生成微裂纹并在基体中快速扩散成大裂纹，最终导致疲劳失效。

在研究和浇铸钢锭进行试验的过程中，现在的设施很难实现内外层钢液的混匀，缺乏有效的干预手段，造成对热作模具钢研究的屏障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带混匀功能的铸模装置，它能实现钢液进入型腔后的内外、上下的很好的混匀，从而快速均衡型腔内溶体温度，实现温度一致。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种带混匀功能的铸模装置，包括底座台，所述底座台上基于电力驱动控制转动连接有主轴，所述主轴的转速控制在30转/分以下，所述主轴的顶端固定连接有转动套，所述转动套的内部设有圆柱形的凹腔，所述凹腔的顶端为敞口结构，所述凹腔的开口处可拆卸的固定安装有压盘，所述凹腔内设有与其大小相适应的衬套，所述衬套内设置圆柱形的型腔，所述衬套的顶面居中的设有喇叭口形状的导向斗，所述导向斗的底端居中的设有与型腔相连通的注液口，所述压盘上居中的设有圆形的窗口，所述窗口的直径与导向斗顶端的直径相对应，所述转动套的一侧设有固定在底座台上的安装架，所述安装架为两个且阵列并列设置，所述安装架的顶端设有转动座，所述转动座的里侧端面上设有圆柱形的转动槽，两个转动座之间设有与其转动连接的转动轴，所述转动轴的两端分别***同侧的转动槽内，所述转动轴的两端分别对称的设有与其同向延伸的限位轴，所述限位轴相对转动轴外端的圆形端面偏心设置，所述转动槽内设有与限位轴相配合的弧形限位槽，所述弧形限位槽为弧线形，所述转动轴的中央设有与其固定连接的滑动套，所述滑动套内贯穿有与其滑动配合的气管，所述气管为陶瓷直管，所述气管的顶端设有气源接头，所述气源接头用于连接氩气气源，所述气管的上端设有上限位件，当上限位件与滑动套顶端相抵，且当所述限位轴位于弧形限位槽顶端的极限位置时，所述气管的底端位于型腔底部靠近侧壁位置。

所述底座台的四周这有支撑脚，所述支撑脚为L型截面。

所述底座台的底部安装有减速电机，所述减速电机通过减速器与主轴传动，实现对主轴的驱动，使主轴获得20转/分的转动速度。

所述凹腔的侧壁上设有竖直延伸的凸楞，所述衬套为外形与内腔的形状相适应的圆柱形衬件，所述衬套的周面侧壁上设有与凸楞活动插接的通槽，所述通槽上下竖直延伸，所述衬套***内腔的时候，所述凸楞***在通槽内。

所述气管的下部设有环形的挡圈，所述挡圈不能够通过滑动套。

其使用方法包括以下步骤：

启动转动套转动；

将熔融的钢液自导向斗浇铸，通过注液口进入型腔；

浇铸完成后，转动并下滑气管，使气管自注液口***型腔；

下插气管并继续向上转动气管，直至气管上端的上限位件与滑动套顶端相抵到达下滑的极限位，气管转动直至限位轴位于弧形限位槽的顶端极限位，则气管保持此状态不动，向钢液内注入氩气；

注入氩气1分钟后，向上取出气管并外翻至转动套一侧静置，停止电机转动，静置成型。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

在钢液刚刚注入型腔的时候，即便在预热的情况下，衬套的温度与钢液温度也存在温度差，使得钢液的温度因为与衬套接触的早晚，以及所处的位置而存在温度梯度的差异，通过转动套非常缓慢的转动，不会对钢液的组分造成离心的影响，同时在转动条件下在靠近型腔侧壁的底部鼓吹氩气，使熔体中产生气泡，气泡在钢液中往复流动形成流场，能够将***的钢液实现与中心钢液的较好混合，使底部钢液与顶部钢液实现较好的混合，从而让型腔内的溶体实现上下、内外的多维混匀效果，从而均衡温度，快速让型腔的温度，以及钢液各个部分的温度达成一致。起泡还可以吸收钢液中原本存在的气体，并且牵引钢液中存在的大尺寸氧化物和夹杂物进入顶渣中，从而达到细化夹杂物的目的。

当混匀充分后，型腔内壁、钢液的内外部分、上下部分的温度达到一致，停止注入起泡和转动，即可成型。这样形成的铸块能大大改善偏析的问题，质量得到显著提高。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是本发明的整体示意图。

图3是本发明的内部结构剖视图。

图4是本发明俯视图。

图5是本发明图4的B-B剖面局部放大图。

图6是本发明图4的C-C剖面局部放大图。

图7是本发明转动轴与转动座的拆分示意图。

图8是本发明转动套、衬套、压盘的拆分示意图。

附图中所示标号：

1、底座台；2、支撑脚；3、减速电机；4、转动套；5、衬套；6、凸楞；7、通槽；8、型腔；9、导向斗；10、注液口；11、压盘；12、安装架；13、转动座；14、转动槽；15、转动轴；16、限位轴；17、弧形限位槽；18、滑动套；19、气管；20、气源接头；21、挡圈；22、上限位件。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。

实施例：一种带混匀功能的铸模装置

包括底座台1，所述底座台1的四周这有支撑脚2，所述支撑脚2为L型截面，从而在矩形的底座台1四角位置获得稳固的固定效果。

所述底座台1上居中的通过轴承件转动安装有主轴，所述底座台1的底部安装有减速电机3，所述减速电机3通过减速器与主轴传动，实现对主轴的驱动，从而使得主轴获得20转/分的转动速度。并基于此转速条件下进行浇铸和成型前的混匀过程。混匀至整体钢液内外温度及浇铸腔温度一致，没有温度差后，慢慢减速至止动。

虽然上述结构看上去与立式离心铸模设备相类似，但其原理和效果是截然不同的。现有技术的离心铸模是依靠高速转动，实现对异形铸件或流动性差的合金的铸造，金属液在离心力的作用下充型和凝固，铸件外层组织致密，提高液体金属向外的分布和填充。但是对于我方要解决的偏析问题则会进一步的加大。

而我方的转动速度为低速，避免引起较强的离心力，而是要配合混匀进行，慢速的转动是为了配合气泡混匀，实现对一周的鼓泡，实现柔和而全面的混匀效果。

所述主轴的顶端固定连接有转动套4，所述转动套4为圆柱形组件，所述转动套4的内部设有圆柱形的凹腔，所述凹腔的顶端为敞口结构，所述凹腔的开口处可拆卸的固定安装有压盘11，所述压盘11与转动套4同圆心，所述凹腔内设有与其大小相适应的衬套5。

所述凹腔的侧壁上设有竖直延伸的凸楞6，所述衬套5的外形与内腔的形状相适应，故所述衬套5也为圆柱形衬件，用于在内部隔热及获得使钢液成型的型腔8，所述衬套5的周面侧壁上设有与凸楞6活动插接的通槽7，所述通槽7上下竖直延伸，所述衬套5***内腔的时候，所述凸楞6***在通槽7内，实现转动套4转动时候对衬套5的带动。

所述衬套5为可拆分的常见衬套5结构，用于将内部的铸锭取出。

所述衬套5内设置圆柱形的型腔8，用于钢液成型。所述衬套5的顶面居中的设有喇叭口形状的导向斗9，用于倒入钢液时获得较大的容纳范围，减少外溅，并对钢液向下导流，所述导向斗9的底端居中的设有与型腔8相连通的注液口10，所述注液口10窄小，有助于减小钢液外溢，降低钢液搅冗时的危险。

所述压盘11上居中的设有圆形的窗口，所述窗口的直径与导向斗9顶端的直径相对应，用于暴露下方的导向斗9，便于浇铸。

所述转动套4的一侧设有固定在底座台1上的安装架12，所述安装架12为两个且阵列并列设置，所述安装架12的顶端设有转动座13，所述转动座13的里侧端面上设有圆柱形的转动槽14，两个转动座13之间设有与其转动连接的转动轴15，所述转动轴15的两端分别***同侧的转动槽14内，所述转动轴15的两端分别对称的设有与其同向延伸的限位轴16，所述限位轴16相对转动轴15外端的圆形端面偏心设置，所述转动槽14内设有与限位轴16相配合的弧形限位槽17，所述弧形限位槽17为弧线形，所述弧形限位槽17的弧度为120度，所述限位轴16位于所述弧形限位槽17内且能够沿着弧形限位槽17的弧线方向往复滑动，从而使得转动轴15的转动的范围受到约束。

所述转动轴15的中央设有与其固定连接的滑动套18，所述滑动套18内贯穿有与其滑动配合的气管19，所述气管19为陶瓷直管，所述气管19的下部设有环形的挡圈21，所述挡圈21不能够通过滑动套18而实现对气管19上滑的底端极限位置的限位作用，所述气管19的顶端设有气源接头20，所述气源接头20用于连接氩气气源，从而在钢液中鼓吹氩气。

所述气管19的上端还设有上限位件22，所述上限位件22不能够通过滑动套18，实现对气管19下滑的极限点的限位，通过气管19两端的挡圈21和上限位件22，能够让气管19相对滑动套18的滑动局限在二者之间。

当气管19上端的上限位件22与滑动套18顶端相抵，且当所述限位轴16位于所述弧形限位槽17的顶端极限位置时，所述气管19的底端位于型腔8底部靠近侧壁位置；

当所述限位轴16位于所述弧形限位槽17底端的极限位置时，所述气管19的气源接头20在下放置于一侧，且通过挡圈21能够将气管19的下滑挡住，从而便于在不鼓吹起泡时候的能够置于一侧。

上述装置的使用方法是：

1)启动减速电机3，转动套4以20转/分的速度稳定转动；

2)将熔融的钢液自导向斗9浇铸，通过注液口10进入型腔8；

3)浇铸完成后，转动并下滑气管19，使气管19自注液口10***型腔8；

4)下插气管19并继续向上转动气管19，直至气管19上端的上限位件22与滑动套18顶端相抵到达下滑的极限位，气管19转动直至限位轴16位于弧形限位槽17的顶端极限位，则气管19保持此状态不动，向钢液内注入氩气；

5)注入氩气1分钟后，向上取出气管19并外翻至转动套4一侧静置，停止电机转动，静置成型。

Claims (6)

1.一种带混匀功能的铸模装置，其特征在于，包括底座台，所述底座台上基于电力驱动控制转动连接有主轴，所述主轴的转速控制在30转/分以下，所述主轴的顶端固定连接有转动套，所述转动套的内部设有圆柱形的凹腔，所述凹腔的顶端为敞口结构，所述凹腔的开口处可拆卸的固定安装有压盘，所述凹腔内设有与其大小相适应的衬套，所述衬套内设置圆柱形的型腔，所述衬套的顶面居中的设有喇叭口形状的导向斗，所述导向斗的底端居中的设有与型腔相连通的注液口，所述压盘上居中的设有圆形的窗口，所述窗口的直径与导向斗顶端的直径相对应，所述转动套的一侧设有固定在底座台上的安装架，所述安装架为两个且阵列并列设置，所述安装架的顶端设有转动座，所述转动座的里侧端面上设有圆柱形的转动槽，两个转动座之间设有与其转动连接的转动轴，所述转动轴的两端分别***同侧的转动槽内，所述转动轴的两端分别对称的设有与其同向延伸的限位轴，所述限位轴相对转动轴外端的圆形端面偏心设置，所述转动槽内设有与限位轴相配合的弧形限位槽，所述弧形限位槽为弧线形，所述转动轴的中央设有与其固定连接的滑动套，所述滑动套内贯穿有与其滑动配合的气管，所述气管为陶瓷直管，所述气管的顶端设有气源接头，所述气源接头用于连接氩气气源，所述气管的上端设有上限位件，当上限位件与滑动套顶端相抵，且当所述限位轴位于弧形限位槽顶端的极限位置时，所述气管的底端位于型腔底部靠近侧壁位置。

2.根据权利要求1所述一种带混匀功能的铸模装置，其特征在于，所述底座台的四周这有支撑脚，所述支撑脚为L型截面。

3.根据权利要求1所述一种带混匀功能的铸模装置，其特征在于，所述底座台的底部安装有减速电机，所述减速电机通过减速器与主轴传动，实现对主轴的驱动，使主轴获得20转/分的转动速度。

4.根据权利要求1所述一种带混匀功能的铸模装置，其特征在于，所述凹腔的侧壁上设有竖直延伸的凸楞，所述衬套为外形与内腔的形状相适应的圆柱形衬件，所述衬套的周面侧壁上设有与凸楞活动插接的通槽，所述通槽上下竖直延伸，所述衬套***内腔的时候，所述凸楞***在通槽内。

5.根据权利要求1所述一种带混匀功能的铸模装置，其特征在于，所述气管的下部设有环形的挡圈，所述挡圈不能够通过滑动套。

6.根据权利要求1所述一种带混匀功能的铸模装置，其特征在于，其使用方法包括以下步骤：

启动转动套转动；

将熔融的钢液自导向斗浇铸，通过注液口进入型腔；

浇铸完成后，转动并下滑气管，使气管自注液口***型腔；

下插气管并继续向上转动气管，直至气管上端的上限位件与滑动套顶端相抵到达下滑的极限位，气管转动直至限位轴位于弧形限位槽的顶端极限位，则气管保持此状态不动，向钢液内注入氩气；

注入氩气1分钟后，向上取出气管并外翻至转动套一侧静置，停止电机转动，静置成型。

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