CN101983797A - 环形洁净金属铸模 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环形洁净金属铸模，包括铸模本体，所述铸模本体包括低冷底模板和与低冷底模板连接的周向低冷模板，所述周向低冷模板内设置环状高热保温层，所述周向低冷模板与环状高热保温层之间形成环状洁净结晶区，环状高热保温层内部形成牺牲结晶区。由于本发明内环状洁净结晶区外环与大面积的周向低冷模板接触，快速放热，内环与环状高热保温层接触，散热又极为缓慢，形成定向结晶，液态金属内绝大部分的夹杂物和偏析物在液态金属定向凝固后最后都富集在与环状高热保温层接触的部分，这就很容易将富集的合金偏析物、夹杂物去除，达到了净化铸锭之目的。

Description

环形洁净金属铸模
技术领域
本发明属于冶金铸造设备技术领域，具体涉及一种环形洁净金属铸模。
背景技术
在公知技术中，普通铸模浇铸出的铸锭，中上部偏中心位置存在一个“V”型偏析物、夹杂物富集区，这一个范围内的偏析物、夹杂物因为存在于铸锭的中上部，所以不容易清除，这就产生两种可能：一种可能是保证金属的品质而舍弃一半以上的金属收得率；另一种可能是保证金属一定收得率而降低品质。这两种都是我们不愿看到的。当前，全世界多数金属铸锭仍是这一种方式浇铸出来的，所以大量的金属未能得到高质量收得，故不能有效充分利用，这就带来了大量的能源浪费。现在洁净金属的实现，往往还需要电渣重熔等二次熔化精炼程序，消耗大量的电能，浪费了大量的人力、物力，给环境也带了巨大压力，不符合当前节能减排、绿色环保的发展要求，这也是金属熔炼产业的巨大损失。另外，效率还特别低，特别是产生的电弧对结晶器的伤害也非常严重，一个结晶器铸模采用电渣炉重熔方式只能炼十多炉的钢，提高了生产的成本。在实践中，往往需要为客户提供环状、管状、套状的大型金属件，产品多数是中锻造时冲孔而成，如果所需产品的中孔较大的话，冲孔扩孔所需要的时间和能源多，生产成本增大。
发明内容
本发明提供一种节约能源、减少污染物排放、铸锭洁净、生产效率高、使用寿命长的环形洁净金属铸模，使用该铸模得到的产品一方向金属结晶质量好，夹杂物少，无须打孔可以用于大开孔的环状、管状、套状的大型工件的后期处理，节省能源、提高效率。
一种环形洁净金属铸模，包括带内浇孔的铸模本体和设置在铸模本体上的保温冒，所述铸模本体包括低冷底模板和与低冷底模板连接的周向低冷模板，所述周向低冷模板内设置环状高热保温层，所述周向低冷模板与环状高热保温层之间形成环状洁净结晶区，环状高热保温层内部形成牺牲结晶区。
所述低冷底模板为水冷模板。
所述周向低冷模板为水冷模板。
所述环状高热保温层包括骨架和骨架外的保温材料。
由于本发明在所述周向低冷模板内设置环状高热保温层，将结晶区分为环状洁净结晶区和中心的牺牲结晶区，对于环状洁净结晶区来讲，其外环与大面积的周向低冷模板接触，快速放热，内环与环状高热保温层接触，环状高热保温层内的牺牲结晶区散热义极为缓慢，所以内环附近的温度极高，自然形成自外环向内环方向凝固的定向结晶，在液态金属凝固形成晶体的过程中将液态金属内的夹杂物和偏析物往环状高热保温层方向赶，靠近环状高热保温层的液态金属因远离低温而最后凝固，液态金属内绝大部分的夹杂物和偏析物在液态金属定向凝固后最后都富集在与环状高热保温层接触的部分，这就很容易用火焰或其他加工的方法将富集的合金偏析物、夹杂物去除，从而实现了铸锭内部偏析物、夹杂物转移、清除，达到了净化铸锭之目的。牺牲结晶区内的液态金属最后凝固，所起到作用主要是克服环状洁净结晶区内液态金属凝固过程中产生的巨大应力对环状高热保温层的伤害，保证环状高热保温层内外力的平衡，同时牺牲结晶区保证了高热保温层处的高热性，使环状部分金属凝固更具定向凝固特性。凝固结束以后，将牺牲结晶区的金属柱抽出，便形成环状金属锭，然后将富集在内表面附近的富集的合金偏析物、夹杂物去除，就得到洁净的环状、管状、套状坯。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为图1的A-A向的剖视图。
图3是本发明实施例二的结构示意图。
图4是本发明实施例二的结晶方向示意图。
具体实施方式
实施例一：
如图1、图2所示：一种环形洁净金属铸模，包括带内浇孔4的铸模本体和设置在铸模本体上的保温冒，所述铸模本体为圆柱体，所述铸模本体包括低冷底模板1和与低冷底模板1连接的周向低冷模板2，所述周向低冷模板2内设置环状高热保温层3，所述周向低冷模板2与环状高热保温层3之间形成环状洁净结晶区5，环状高热保温层3内部形成牺牲结晶区6。所述低冷底模板1为水冷模板。所述周向低冷模板2为水冷模板。所述环状高热保温层3包括骨架和骨架外的保温材料。
实施例二：
如图3所示：一种环形洁净金属铸模，包括带内浇孔4的铸模本体和设置在铸模本体上的保温冒，所述铸模本体为长方体，所述铸模本体包括低冷底模板1和与低冷底模板1连接的周向低冷模板2，所述周向低冷模板2内设置环状高热保温层3，所述周向低冷模板2与环状高热保温层3之间形成环状洁净结晶区5，环状高热保温层3内部形成牺牲结晶区6。所述低冷底模板1为水冷模板。所述周向低冷模板2为水冷模板。所述环状高热保温层3包括骨架和骨架外的保温材料。
如图4所示：所述周向低冷模板2内设置环状高热保温层3，将结晶区分为环状洁净结晶区5和中心的牺牲结晶6区，对于环状洁净结晶区5来讲，其外环与大面积的周向低冷模板2接触，快速放热，内环与环状高热保温层3接触，环状高热保温层内的牺牲结晶区散热又极为缓慢，所以内环附近的温度极高，自然形成自外环向内环方向凝固的定向结晶，在液态金属凝固形成晶体的过程中将液态金属内的夹杂物和偏析物往环状高热保温层3方向赶，液态金属内绝大部分的夹杂物和偏析物在液态金属定向凝固后最后都富集在与环状高热保温层接触的部分形成杂质区7，这就很容易用火焰或其他加工的方法将富集的合金偏析物、夹杂物去除，从而实现了铸锭内部偏析物、夹杂物转移、清除，达到了净化铸锭之目的。牺牲结晶区6内的液态金属最后凝固，所起到作用主要是克服环状洁净结晶区内液态金属凝固过程中产生的巨大应力对环状高热保温层的伤害，保证环状高热保温层内外力的平衡，同时牺牲结晶区保证了高热保温层处的高热性，使环状部分金属凝固更具定向凝固特性。凝固结束以后，将牺牲结晶区的金属柱抽出，便形成环状金属锭，然后将富集在内表面附近的富集合金偏析物、夹杂物的杂质区7去除，就得到洁净的环状、管状、套状坏。图中箭头所指的方向为定向结晶的方向。

Claims (3)

1.一种环形洁净金属铸模，包括带内浇孔的铸模本体和设置在铸模本体上的保温冒，其特征在于：所述铸模本体包括低冷底模板和与低冷底模板连接的周向低冷模板，所述周向低冷模板内设置环状高热保温层，所述周向低冷模板与环状高热保温层之间形成环状洁净结晶区，环状高热保温层内部形成牺牲结晶区。
2.如权利要求1所述的环形洁净金属铸模，其特征在于：所述低冷底模板为水冷模板。
3.如权利要求1或2所述的环形洁净金属铸模，其特征在于：所述周向低冷模板为水冷模板。
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