CN100340357C - 自混合熔体细化凝固组织流槽 - Google Patents

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Abstract

一种自混合熔体细化凝固组织流槽，包括石墨制流槽、铸造热强钢制槽壳、冷却循环水系统、普通热电偶、温度记录仪等。铸造热强钢制流槽壳下部通冷却循环水，两个水流通道对称分布在流槽两侧中心，流槽以一定角度置于熔体出浇口与铸型之间，在熔体浇注方向石墨流槽底部呈圆角台阶形态。材料熔化、精炼后经流槽到铸型，浇注过程中流槽边缘，下部的含原子团簇较多的低温熔体与流槽中心、上部的团簇较少的高温熔体混合，使熔体微观结构上呈现大的温度、成分、能量起伏，提高合金形核率，低温熔体部分重熔与熔体在流槽中的运动有利于初生枝晶分枝的碎断，从而细化凝固组织，提高合金性能。本发明设备简便，操作容易，成本低，效果显著。

Description

自混合熔体细化凝固组织流槽
技术领域：
本发明涉及一种简便的自混合熔体细化凝固组织流槽，用于在合金熔炼过程中细化凝固组织，提高合金性能。属于新材料制备技术领域。
背景技术：
提高合金凝固组织中等轴晶比例，减小其平均尺寸，一直是提高合金力学性能的研究方向之一。在工业上常用三种晶粒细化方法：热控，振动，以及化学法。采用热控法获得的细晶铸件中存在大量显微缩松，需要热等静压处理来闭合缩孔和缩松并进行随后的热处理，工艺复杂；振动法需要更新熔模设备，成本高；化学法容易带来二次污染，且操作不易控制，对环境造成负担。为此，何树先等(《熔体处理温度对不同成分铝合金凝固组织和性能的影响》，中国有色金属学报，2002，12(4)：P769)利用混合法熔体处理A365铝合金，细化了凝固组织，明显改善了合金析出金属间化合物的形态。但其工艺需要分别处理高、低温熔体，然后混合浇注，很难实现大规模流线生产。寻求一种工艺简单、成本低、对环境影响小、容易规模流线生产的混合熔体细化凝固合金组织装置至关重要。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有设备与技术的不足，提供一种新型的自混合熔体细化凝固组织流槽，以简化工艺，实现规模流线生产。
为实现这样的目的，本发明通过在出浇口与铸型之间以一定角度放入呈圆角台阶形态、以及浇注过程温度可控的石墨流槽，使位于流槽边缘、下部的比例可调的含原子团簇较多的低温熔体，与位于流槽中心、上部的较少的高温熔体混合，提高合金形核率及细化凝固组织，提高合金性能。
本发明装置主要由石墨流槽、铸造热强钢制槽壳、冷却循环水系统、普通热电偶、温度记录仪等组成。铸造热强钢制流槽壳下部通冷却循环水，两个水流道对称分布在流槽两侧中心，距离槽底的高度与合金熔点成反比，一般为流槽总高度的
Figure C0314155100041
流槽以一定角度(10°～80°)置于熔体出浇口与铸型之间。为利于熔体自混合，在熔体浇注方向石墨流槽底部逐渐抬高，呈圆角台阶形态，坡度为0.1～0.3mm/cm之间。
将材料熔化、精炼后，熔体流经流槽，浇注试样。流槽温度与浇注过程中流槽中的含原子团簇较多的低温熔体(位于流槽边缘、下部)与团簇较少的高温熔体(位于流槽中心、上部)的比例由熔体性质、熔体过热度、浇注速度、流槽角度与冷却水流速决定，高温与低温熔体的混合使熔体微观结构上呈现大的温度、成分、能量起伏，提高合金形核率；另外，下部的低温熔体部分重熔与熔体在流槽中的运动有利于初生枝晶分枝的碎断，从而细化凝固组织，提高合金性能。
本发明设备简便，操作容易，成本低，效果显著。
附图说明：
图1为本发明的自混合熔体细化凝固组织流槽结构布置示意图。
图1中，1为合金熔体坩埚，2为出浇口，3为石墨流槽，4为热电偶，5为温度记录仪，6为水进口，7为水出口，8为铸型。
图2为本发明流槽A-A剖面结构示意图。
图2中，3为石墨流槽，4为热电偶，9为水流通道，10为铸造热强钢制槽壳。
图3为图2中流槽B-B剖面结构示意图。
如图3所示，石墨流槽底部逐渐抬高，呈圆角台阶形貌，有一定的坡度。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明的自混合熔体细化凝固组织流槽结构布置如图1所示，在合金熔体坩埚1的出浇口2与铸型8之间以一定角度(10°～80°)放入呈圆角台阶形态、以及浇注过程温度可控的流槽3，倾斜流槽3的上端有冷却循环水的水进口6，下端有水出口7，流槽3的底部安装热电偶4，引出线连接温度记录仪5。
图2为图1中流槽结构的A-A向剖视图。铸造热强钢制流槽壳10下部通冷却循环水，两个水流通道9对称分布在流槽两侧中心，距离槽底的高度与合金熔点成反比，一般为流槽总高度的
Figure C0314155100051
流槽3的底部安装热电偶4。
流槽3的底部形状设计方式如图3所示。为利于熔体自混合，在熔体浇注方向石墨流槽3的底部逐渐抬高，呈圆角台阶形态，坡度为0.1～0.3mm/cm之间。
坩埚1的合金熔化、精炼后，从出浇口2流出，流经已达到所需温度的预热流槽3，到达铸型8。浇注过程中流槽3的温度由热电偶4检测，通过温度记录仪5记录，流槽温度通过调节水流通道9中的冷却循环水流速及浇注速度来控制。流槽的倾斜角度、合金过热度、循环水流速、浇注速度由合金性质并结合生产效率要求决定。

Claims (1)

1、一种自混合熔体细化凝固组织流槽，其特征在于主要由石墨流槽(3)、铸造热强钢制槽壳(10)、冷却循环水系统、热电偶(4)、温度记录仪(5)组成，铸造热强钢制流槽壳(10)下部通冷却循环水，两个水流通道(9)对称分布在石墨流槽(3)两侧，距离槽底的高度与合金熔点成反比，为石墨流槽(3)总高度的
Figure C031415510002C1
，石墨流槽(3)以10°～80°的角度置于合金熔体坩埚(1)的出浇口(2)与铸型(8)之间，在熔体浇注方向石墨流槽(3)底部逐渐抬高，呈圆角台阶形态，坡度为0.1～0.3mm/cm之间，石墨流槽(3)的底部安装热电偶(4)，引出线连接温度记录仪(5)。
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