CN201385110Y - 一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置 - Google Patents
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Abstract
一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置，属于金属材料制备技术领域。该装置在第一真空室中的石墨铸型和水冷铜模之间设有隔热环，气体冷却装置设置在第二真空室中；一个牵引杆进入石墨铸型中并靠牵引装置作水平移动。该装置采用石墨铸型和水冷铜模为一次主冷却，二次辅冷却采用气体冷却方式，两个真空室存在一定的气压差。上述装置具有较大的冷却速度，满足块体金属玻璃材料非晶相变的要求；通过调整真空室内的压力，易于控制金属熔体成型压力，金属熔体充型性好；金属以液态形式通过石墨铸型，在水冷铜模中凝固，铸型的使用寿命长；复合铸型和牵引装置具有可交换性，便于实现不同截面尺寸的棒线材、板材、管材及异型材的连续成型。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置，属于金属材料制备技术领域，特别涉及到块体金属玻璃及非平衡凝固材料的连续制备技术。
背景技术
连续铸造技术在晶态金属材料的制备领域已经得到广泛应用，尤其是变形加工材料的主要成型手段，我国的连铸比已经超过90％。对现有的连续铸造技术进行改进，开发出新的成型装置，扩大连续铸造技术的应用范围，尤其是实现对块体非晶合金及非平衡凝固材料等新材料的连续成型，具有重要的研究价值和实际应用意义。水平连续铸造技术具有设备投资少、生产操作简便、劳动条件好、产品成本低等优点，在晶态合金的制备领域已有成熟的经验积累和长足的发展，尤其是在小截面尺寸的棒线材、板材及异型材的连续成型过程中得到广泛应用。由于非晶合金及亚稳态材料与普通金属的热物性和凝固方式存在显著差异，对这些材料进行连续成型时，会出现许多在普通连续铸造生产中未出现的技术难题，主要包括冷却速度和铸型长度的设计等问题。
由于合金性质不同，在铝合金及铜合金的水平连铸工艺中，一般采用石墨结晶器或内衬石墨套的水冷铜套，如“水平连铸石墨结晶器”(专利ZL200720183751.7)，“一种结晶器及使用了该结晶器的水平连铸机组”(专利ZL200710134832.2)，“一种水平连铸炉用石墨结晶***”(专利ZL200620064441.9)，“水平连铸铜合金棒材的装置及工艺方法”(专利公开号CN1269270A)及“水平连铸结晶器”(专利ZL 92243340.2)等。而钢的水平连铸则采用较长的水冷铜或铜钴铍合金结晶器，如“水平连铸结晶器”(专利ZL02292123.0)，“水平连铸机的超长铜内套式结晶器”(ZL 95200537.9)，“线坯水平连铸装置”(专利ZL 95221999.9)，“由双金属复合的水平连铸用结晶器内套”(专利ZL 94238006.1)，“水平连铸导流型结晶器”(专利ZL 93219963)及“一种水平连铸方坯的结晶器”(专利ZL 92244001.8)等。由于非晶态材料成型需要大冷却速度，而使用石墨铸型或石墨内套导致铸型与金属液的换热效率下降、冷却速度降低，不利于非晶合金的形成；另外，合金熔体的非晶态转变过程凝固收缩小或者基本不发生收缩，采用钢连铸所使用的长结晶器时，会增加铸坯与铸型之间的摩擦阻力，同时金属熔体凝固过程中的三重点位置发生变化，导致熔体在进入结晶器前发生凝固，造成充型困难。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置。其目的是利用复合铸型具有较大的冷却速度，可以满足块体金属玻璃材料非晶相变的要求；通过调整真空室内的气体压力，简便地控制金属熔体成型压力，金属熔体充型性好，成型工艺参数容易控制。
本实用新型的技术解决方案是：一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置，它主要包括由分隔板分隔的第一真空室和第二真空室，在第一真空室中设有一个带有熔化保温装置的坩埚，一个带有加热装置的石墨铸型固定安装在坩埚的下部。它还包括一个隔热环、一个水冷铜模和一个气体冷却装置，水冷铜模从第二真空室伸入第一真空室中并固定安装在分隔板上，在石墨铸型和水冷铜模之间设有隔热环并互相固定连接在一起，在石墨铸型与隔热环之间采用密封连接；气体冷却装置设置在第二真空室中；一个牵引杆依次穿过气体冷却装置、水冷铜模、隔热环进入石墨铸型中，牵引杆靠一个牵引装置作水平移动。
所述石墨铸型的长度在50～150mm之间，壁厚在5～25mm之间；水冷铜模长度在50～200mm之间，壁厚在10～40mm之间；石墨铸型和水冷铜模的内腔横截面采用相同的圆形、方形或环形几何形状。
所述气体冷却装置的内腔横截面与成型材料横截面形状相同，内壁表面设有细小分散的气体喷嘴，内壁与铸坯表面间的距离为5～10mm，长度为50～300mm。
本实用新型的有益效果是：这种金属水平连续铸造的复合式铸型装置采用在第一真空室中的石墨铸型和水冷铜模之间设有隔热环，在石墨铸型与隔热环之间采用密封连接，气体冷却装置设置在第二真空室中；一个牵引杆依次穿过气体冷却装置、水冷铜模、隔热环进入石墨铸型中，牵引杆靠一个牵引装置作水平移动。连续铸造成型的方法采用石墨铸型和水冷铜模为一次主冷却，二次辅冷却采用气体冷却方式，两个相互独立的真空室存在一定的气压差。该连续铸造成型的装置对复合铸型具有较大的冷却速度，可以满足块体金属玻璃材料非晶相变的要求；通过调整真空室内的气体压力，简便地控制金属熔体成型压力，金属熔体充型性好，成型工艺参数容易控制；金属以液态形式通过石墨铸型，在水冷铜模中凝固，铸型的使用寿命长；复合铸型和牵引装置具有可交换性，便于实现不同截面尺寸的棒线材、板材、管材及异型材的连续成型。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型的块体金属玻璃连续成型技术的原理结构示意图。
图2是复合铸型的结构示意图。
图3是气体冷却装置的结构示意图。
图中：1.石墨坩埚，2.熔化保温装置，3.加热装置，4.石墨铸型，5.隔热环，6.水冷铜模，7.牵引杆，8.热电偶，9.热电偶，10.气体冷却装置，10a.冷却气体室，10b.气体喷嘴，10c.进气口，11.牵引装置，12.定尺切割装置，13.第一真空阀门，14.第一真空压力表，15.第一保护气体阀门，16.第二真空阀门，17.第二真空压力表，18.第二保护气体阀门，19.冷却气体阀门，20.冷却水阀门，21.金属熔体，22.分隔板，23.冷却气体，24.冷却水。
具体实施方式
图1示出了它一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置。它主要包括第一真空室A和第二真空室B，两个真空室由分隔板22隔开；石墨坩埚1置于第一真空室A内，熔化保温装置2对石墨坩埚1进行加热并保温，热电偶8用于测量石墨坩埚1中的金属熔体21的温度；复合式铸型中的石墨铸型4和隔热环5也位于第一真空室A内，且石墨铸型4与石墨坩埚1相连通，并通过石墨铸型4的加热装置3来加热，热电偶9用于测量石墨铸型4的温度；水冷铜模6前端通过隔热环5和石墨铸型4相连通，水冷铜模6安装在第一真空室A和第二真空室B的分隔板22上；在第二真空室B内的气体冷却装置10用于冷却牵引杆7或连铸坯；拉坯牵引装置11置于真空室外，用于连续引出牵引杆7或者连铸坯；定尺切割装置12置于真空室外，对引出的连铸坯进行在线切割；第一真空阀门13、第一保护气体阀门15和第一真空压力表14用于控制和测量第一真空室A内的气氛和压力，第二真空阀门16、第二保护气体阀门18和第二真空压力表17用于控制和测量第二真空室B内的气氛和压力，第二真空室B上的冷却气体阀门19和冷却水阀门20用于控制气体冷却装置10和水冷铜模6的冷却气体和冷却水。
图2是复合铸型的结构示意图。石墨铸型4和水冷铜模6构成的复合铸型的内腔截面形状可以是圆形、方形、环形以及其他形状等，便于实现不同截面尺寸的棒线材、板材、管材及异型材的连续成型。冷却水24用于冷却水冷铜模6。
图3是气体冷却装置的结构示意图。冷却气体23从进气口10c进入冷却气体室10a，并从设置在气体冷却装置10内腔的许多气体喷嘴10b喷出来冷却牵引杆7或连铸坯。
Claims (3)
1、一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置，它主要包括由分隔板(22)分隔的第一真空室(A)和第二真空室(B)，在第一真空室(A)中设有一个带有熔化保温装置(2)的坩埚(1)，一个带有加热装置(3)的石墨铸型(4)固定安装在坩埚(1)的下部；其特征在于：它还包括一个隔热环(5)、一个水冷铜模(6)和一个气体冷却装置(10)，水冷铜模(6)从第二真空室(B)伸入第一真空室(A)中并固定安装在分隔板(22)上，在石墨铸型(4)和水冷铜模(6)之间设有隔热环(5)并互相固定连接在一起，在石墨铸型(4)与隔热环(5)之间采用密封连接；气体冷却装置(10)设置在第二真空室(B)中；一个牵引杆(7)依次穿过气体冷却装置(10)、水冷铜模(6)、隔热环(5)进入石墨铸型(4)中，牵引杆(7)靠一个牵引装置(11)作水平移动。
2、据权利要求1所述的一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置，其特征在于：所述石墨铸型(4)的长度在50～150mm之间，壁厚在5～25mm之间；水冷铜模(6)长度在50～200mm之间，壁厚在10～40mm之间；石墨铸型(4)和水冷铜模(6)的内腔横截面采用相同的圆形、方形或环形几何形状。
3、据权利要求1所述的一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置，其特征在于：所述气体冷却装置(10)的内腔横截面与成型材料横截面形状相同，内壁表面设有细小分散的气体喷嘴(10b)，内壁与铸坯表面间的距离为5～10mm，长度为50～300mm。
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