CN102161083A - 一种镁合金连续流变铸轧的供料系统装置 - Google Patents

一种镁合金连续流变铸轧的供料系统装置 Download PDF

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徐骏
杨柳青
刘国钧
张志峰
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Abstract

本发明公开了一种镁合金连续流变铸轧的供料系统装置，包括带有进料口及出料口的前箱及后续连接的供料嘴；其特征在于：前箱内置有保温坩埚，该保温坩埚分割成一上位保温室及一下位保温室，上位保温室的位置高于下位保温室，上位保温室的底部开口并经由一坩埚导流管与下位保温室联通；且一进料管经进料口通于上位保温室中，保护气管经保护气入口通于下位保温室中；下位保温室的尾端开设出料口，该出料口经导流管与供料嘴内腔联通；供料嘴出料口附近固定有三个分流块；在前箱顶部保温盖中央安装有一镁合金液面高度稳定器。其能够方便地与镁合金半固态浆料制备设备对接，将制备的镁合金半固态浆料存储并连续稳定地输送到铸轧机进行铸轧成形。

Description

一种镁合金连续流变铸轧的供料系统装置
技术领域
本发明属于镁合金板带铸轧设备技术领域，尤其涉及一种镁合金连续流变铸轧的供料系统装置。
背景技术
当前世界范围的镁合金消费量呈不断增长的趋势，我国是镁资源大国，但是镁合金的加工生产水平落后，成本过高，严重制约了其应用市场的拓展。因此，开发适用于镁合金的低成本短流程技术，是扩大镁合金应用不可或缺的关键技术。
双辊连续流变铸轧技术将半固态加工技术与双辊连续铸轧技术相结合，兼具了这两种先进技术的优点，是一种全方位高效、节能、短流程、近终形的加工技术。近十年来，该技术在国际上引起了极大重视，全面实现其产业化的关键技术是目前冶金及材料领域的一项前沿课题，其重要的现实意义在于可以扩大半固态加工技术的应用范围，扩大双辊连续铸轧的应用范围。该技术不仅可以显著提高生产效率、节约能源和降低生产成本，在改善铸轧板坯质量方面亦具有很大潜力。
然而，国内现有的镁合金双辊连续流变铸轧技术仍然处于实验室研究阶段，进展缓慢，双辊铸轧机及其周边装备均借鉴于铝合金铸轧。由于镁合金与铝合金在热物理化学性能方面有着非常大的差异，因此镁合金双辊铸轧机及其周边装备的研究开发成为镁合金流变铸轧关键技术研究的迫切要求。镁合金流变铸轧的周边装备主要是前箱及供料装置，前箱主要用于存储制备的镁合金半固态浆料，供料装置的主要作用是向双辊铸轧机提供连续稳定的浆料。由于镁合金的特殊的热物理性质，因此必须针对性地根据镁合金浆料制备设备的结构特点开发新型的适合镁合金流变铸轧的前箱及供料装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种镁合金连续流变铸轧的供料系统装置，所述前箱及供料装置能够方便地与镁合金半固态浆料制备设备对接，能够将制备的镁合金半固态浆料存储并连续稳定地输送到铸轧机进行铸轧成形。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种镁合金连续流变铸轧的供料系统装置，包括带有进料口及出料口的前箱及后续连接的供料嘴；其特征在于：前箱内置有保温坩埚，该保温坩埚分割成一上位保温室及一下位保温室，上位保温室的位置高于下位保温室，上位保温室的底部开口并经由一坩埚导流管与下位保温室联通；且一进料管经进料口通于上位保温室中，保护气管经保护气入口通于下位保温室中；下位保温室的尾端开设出料口，该前箱的出料口经导流管与供料嘴内腔联通；供料嘴出料口附近固定有三个椭圆形分流块；在前箱顶部保温盖中央安装有一镁合金液面高度稳定器。
所述镁合金液面高度稳定器包括一固定在中心支点上的杠杆，杠杆两侧支臂的下端分别连接一塞头及一浮漂，并分别伸入到保温坩埚的上位保温室及下位保温室中；所述的塞头位于坩埚导流管的上端口的上方，在杠杆的作用下可实现对坩埚导流管上端口的启闭；所述的浮漂浮于下位保温室的镁合金半固态浆料液面上。
所述的杠杆采用普通耐热钢材质制作，塞头和浮漂材质均采用轻质碳化硅(SiC)复合材料制作。
所述的三个分流块呈等腰三角形分布，其中一个在前，位于轴中心线上，其余两个在后与轴中心线呈对称设置。所述的三个分流块椭圆形为佳。
所述的前箱的四面周围及底围有保温材料层，顶部有保温盖；所述的导流管与供料嘴的围侧均围有保温材料层。在所述保温材料层的内侧还可有加热电缆。
在前箱顶部保温盖的一侧还可安装有保护气管。
所述保温坩埚、供料嘴和导流管之间通过法兰相互连接。
所述保温坩埚、供料嘴和导流管材质均采用1Cr11MoV耐热钢制作。
在供料嘴出料口处设有三个椭圆形的分流块。
本发明的优点是：
1、装置结构简单紧凑，重量轻，操作方便可靠，便于拆卸修理；
2、采用了保温及加热措施，使半固态金属浆料在存储及连续输送过程中散热量极少，较容易地控制了半固态浆料的固相分数，从而保证了连续铸轧出质量较高的铸轧板坯；
3、设计合理，镁合金液面高度稳定器的介入，使得易于实现镁合金半固态浆料存储与连续稳定的输送，具有较强的实用性；
4、本发明装置可将镁合金半固态浆料制备设备和常规双辊连续铸轧机有效连接起来，实现了镁合金半固态浆料制备、存储、稳定输送以及铸轧成形的一体化过程，其是一种先进的镁合金连续流变铸轧的中间装置。
附图说明
图1为本发明镁合金流变铸轧供料系统装置结构示意图(主剖视)。
图2为本镁合金流变铸轧供料系统装置结构示意图(俯视)。
图3为镁合金液面高度稳定器结构示意图。
图4为供料嘴结构示意图(俯视)。
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：
具体实施方式
参阅图1、图2所示，本发明镁合金连续流变铸轧供料系统装置主要包括前箱及后续连接的供料嘴；前箱带有进料口及出料口，该出料口经导流管与供料嘴内腔联通。
所述的前箱内置有保温坩埚2，保温坩埚的作用是存储镁合金半固态浆料，为铸轧机提供稳定的浆料。该保温坩埚分割成一上位保温室21及一下位保温室22，上位保温室21的位置高于下位保温室22，上位保温室21的底部开口并经由一坩埚导流管23与下位保温室22联通。且一进料管5经进料口通于上位保温室21中，保护气管7经保护气入口通于下位保温室22中。下位保温室22的尾端开设出料口，该出料口经导流管8与供料嘴9内腔联通。供料嘴9出料口附近固定有三个椭圆形分流块，分别为91、92、93，在前箱顶部保温盖1中央安装有一镁合金液面高度稳定器6。
所述的前箱的四面周围及底围有保温材料层，顶部有保温盖1，该保温盖由外壳和填充的轻质硅酸铝棉组成，外壳使用2mm厚的耐热不锈钢板制作，顶部设计有镁合金浆料进料口和保护气体入口，进料管5经该进料口通于上位保温室21中，保护气管7从该保护气体入口插入到前箱内的下位保温室22中，上位保温室和下位保温室顶部互通，保护气可以同时对两个保温室内的镁合金半固态浆料进行保护。本实施例中的镁合金液面高度稳定器6的作用是通过杠杆原理来调节前箱内部半固态浆料液面的高度，进而保证浆料连续稳定地通过供料嘴，从而为铸轧机提供持续稳定的浆料来源，参见图3，它主要由塞头61、固定在中心支点上的杠杆62、浮漂63组成，杠杆62两侧支臂的下端分别连接塞头61及浮漂63，并分别伸入到保温坩埚的上位保温室21及下位保温室22中；所述的塞头61位于坩埚导流管23的上端口的上方，在杠杆的作用下可实现对坩埚导流管23上端口的启闭；所述的浮漂63浮于下位保温室22的镁合金半固态浆料液面上。所述的塞头61和浮漂63由于直接与镁合金浆料接触，因此应选用不与镁合金反应的轻质碳化硅(SiC)复合材料，杠杆62的材质可选用普通耐热钢。
如图4所示，本发明镁合金连续流变铸轧供料系统装置的供料嘴内腔的入料口口径小于出料口口径，且在供料嘴9的出料口附近有三个分流块，各分流块呈椭圆形为佳，其余形状亦可。分流块92和93呈对称分布，分流块91在供料嘴轴中心线附近，且与分流块92和93之间夹角为60°(三者呈等腰三角形分布)。供料嘴由于与后工序的铸轧辊直接接触，因此形状、尺寸直接决定成形的铸轧板的质量，在铸轧实验或者生产中起着至关重要的作用。通过供料嘴可铸轧的镁合金板带宽度范围：100～150mm。
所述供料嘴、导流管以及保温坩埚之间都是通过法兰相互连接，不仅能有效阻止镁合金浆料输送过程发生泄漏，而且能防止铸轧过程中铸轧辊将其咬入，发生事故。
保温坩埚、导流管及供料嘴材料均采用1Cr11MoV耐热钢，并且在其外围装有加热电缆3和硅酸铝棉保温材料层4，保证浆料在存储及稳定输送过程中保持恒定的温度，从而使其连续铸轧出质量较高的铸轧板坯。
在镁合金连续流变铸轧过程中，本发明镁合金连续流变铸轧供料系统装置能将制备的半固态浆料有效存储起来并且保持浆料温度恒定，然后通过调节镁合金液面高度稳定器来控制存储的浆料液面高度，从而保证浆料连续稳定地通过导流管从供料嘴流出，进入铸轧辊铸轧成形。在镁合金浆料的存储以及连续输送过程中都经保护气管通入氩气保护，防止镁合金浆料氧化燃烧。本发明将镁合金半固态浆料制备设备和常规双辊连续铸轧机有效连接起来，实现了镁合金半固态浆料制备、存储、稳定输送以及铸轧成形的一体化过程，其是一种先进的镁合金连续流变铸轧的中间装置。
在实验过程中，使用镁合金浆料制备设备进行半固态浆料制备，然后将制备好的浆料经过进料口输送到本发明的前箱，前箱内的液面高度由镁合金液面高度稳定器控制，液面高度稳定器通过杠杆原理来保证前箱内存储的镁合金浆料连续稳定地进入供料嘴，浆料进入供料嘴后受到分流块的分流，最后通过铸轧辊铸轧出宽120mm的铸轧板带。在镁合金半固态浆料存储及稳定输送过程中，从本发明保温盖上保护气体入口通入氩气对浆料进行保护，防止浆料氧化和燃烧。
半固态浆料的存储及输送温度取决于制备的半固态浆料温度，如：对于AZ91D镁合金，根据半固态设备的特点，浆料制备时合理的剪切温度为590～605℃，因此浆料的存储及输送温度也为590～605℃。
上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种镁合金连续流变铸轧的供料系统装置，包括带有进料口及出料口的前箱及后续连接的供料嘴；其特征在于：前箱内置有保温坩埚，该保温坩埚分割成一上位保温室及一下位保温室，上位保温室的位置高于下位保温室，上位保温室的底部开口并经由一坩埚导流管与下位保温室联通；且一进料管经进料口通于上位保温室中，保护气管经保护气入口通于下位保温室中；下位保温室的尾端开设出料口，该前箱的出料口经导流管与供料嘴内腔联通；供料嘴出料口近尾端处固定有三个分流块；在前箱顶部保温盖中央安装有一镁合金液面高度稳定器。
2.根据权利要求1所述的镁合金连续流变铸轧的供料系统装置，其特征在于：所述镁合金液面高度稳定器包括一固定在中心支点上的杠杆，杠杆两侧支臂的下端分别连接一塞头及一浮漂，并分别伸入到保温坩埚的上位保温室及下位保温室中；所述的塞头位于坩埚导流管的上端口的上方，在杠杆的作用下可实现对坩埚导流管上端口的启闭；所述的浮漂浮于下位保温室的镁合金半固态浆料液面上。
3.根据权利要求2所述的镁合金连续流变铸轧的供料系统装置，其特征在于：所述的杠杆采用普通耐热钢材质制作，塞头和浮漂材质均采用碳化硅复合材料制作。
4.根据权利要求1所述的镁合金连续流变铸轧的供料系统装置，其特征在于：所述的三个分流块呈等腰三角形分布，其中一个在前，位于轴中心线上，其余两个在后与轴中心线呈对称设置。
5.根据权利要求1所述的镁合金连续流变铸轧的供料系统装置，其特征在于：所述的三个分流块为椭圆形。
6.根据权利要求1所述的镁合金连续流变铸轧的供料系统装置，其特征在于：所述保温坩埚、供料嘴和导流管之间通过法兰相互连接。
7.根据权利要求6所述的镁合金连续流变铸轧的供料系统装置，其特征在于：所述保温坩埚、供料嘴和导流管材质均采用1Cr11MoV耐热钢制作。
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