CN102836975A - 一种在压力和振动下凝固的锌合金水平连铸系统 - Google Patents

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谢水生
耿茂鹏
张莹
贺金宇
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Abstract

本发明公开了属于金属材料水平连铸技术领域，特别是锌合金水平连铸技术领域的一种在压力和振动下凝固的锌合金水平连铸系统。该系统包括：保温炉：其内设有锌合金液储存室和可施加压力的熔铸室，所述锌合金液储存室和所述可施加压力的熔铸室通过恒压隧道连通，所述恒压隧道内设有锌合金泵；浇注装置；结晶器，其带有振动器和水冷系统，所述振动器设在所述结晶器上；抽锭装置。该系统可使连铸金属液(锌合金液)处在恒压和振动下结晶凝固，结晶器工作稳定，消除大直径铸坯偏析、缩松等缺陷，获得高质量锌合金铸胚。

Description

一种在压力和振动下凝固的锌合金水平连铸系统
技术领域
本发明属于金属材料水平连铸技术领域，特别是锌合金水平连铸技术领域，特别涉及一种在压力和振动下凝固的锌合金水平连铸系统。
背景技术
现代科学技术的发展，对有色金属材料特别是对铜合金的需求日益增大，但是由于铜合金的价格昂贵，而锌是第四常见的金属，仅次于铁、铝及铜。它有许多性能与铜相近，因此赿来赿多的受到工业界的重视。水平连铸具有工艺流程短，质量好，投资省，上马快等优点。本发明对推动锌合金材料的应用，特别是对提高锌合金性能具有重要意义。
传统的水平连铸系统如图1所示。保温炉101置于小车上，由传动机构带动作往复正弦运动；结晶器102安装在保温炉法兰上；水冷控制系统103对结晶器内金属液进行冷却；拉坯机104作直线拉坯运动；铸坯拉出后由同步锯105按定尺寸进行锯断，同步锯安装在小车上，由液压同步夹钳夹住拉坯使锯与铸坯同步锯切，铸坯切断后，由辊道106将铸坯运出。
拉坯的动作与一般立式弧形连铸机一样是保温炉作正弦运动。此水平连铸机的缺点是对粗大铸锭凝固体质量差易产生偏析、缩松等缺陷，另外就是拉坯阻力大、没有中仃。
为了提高水平连铸铸坯凝固质量，在结晶器上安装电磁搅拌装置，目前主要有二种形式即E字铁芯和环形铁芯。
E字铁芯的优点是：外围无漏磁；线圈套在齿上安装，外围无线圈，便于与外壳固定。缺点是：由于有齿槽，齿的地方磁场高，槽的地方磁场小，因而内部磁场不均匀，不适合作凝固末端电磁搅拌用；存在齿槽漏磁，内部漏磁大；线圈端伸长，因而在一定安装空间内，铁芯高度矮，有效搅拌范围短，也不适合作凝固末端电磁搅拌用。
环形铁芯的优点是：无齿槽结构，内部磁场均匀，搅拌效率高；内部无齿槽，不存在齿槽漏磁，内部漏磁小，磁场强度高；12个线圈均匀分布，端伸短，因而在一定安装空间内，铁芯高度高(比E字型铁芯高30％左右)，有效搅拌范围长，搅拌效果好。缺点是：外围有线圈，因而存在外围漏磁，须采取外围磁屏蔽技术进行改善；不便于与外壳固定，必须用高性能硅胶灌封处理，因而成本较高。
发明内容
本发明的目的是设计出一种新的在压力和振动下凝固的锌合金水平连铸系统，该系统可使连铸金属液(锌合金液)处在恒压和振动下结晶凝固，结晶器工作稳定，消除大直径铸坯偏析、缩松等缺陷，获得高质量锌合金铸胚。
一种在压力和振动下凝固的锌合金水平连铸系统，该系统包括：
保温炉：其内设有锌合金液储存室和可施加压力的熔铸室，所述锌合金液储存室和所述可施加压力的熔铸室通过恒压隧道连通，所述恒压隧道内设有锌合金泵；
浇注装置；
结晶器，其带有振动器和水冷系统，所述振动器设在所述结晶器上；
抽锭装置。
所述结晶器与所述可施加压力的熔铸室连通。
所述可施加压力的熔铸室与惰性气体容器相连，在所述可施加压力的熔铸室上设有惰性气体控制阀。
所述锌合金液储存室设有通气孔。
所述保温炉上设有合金液注入室和放液孔。
所述保温炉外设有感应加热装置。
所述浇注装置为定量浇注装置。
所述抽锭装置包括拉坯机和同步锯，所述同步锯安装在小车上。
本发明提供的在压力和振动下凝固的锌合金水平连铸系统可实现高质量锌合金连续铸锭的生产。
结晶器中的锌合金熔液可在压力和振动下凝固，从而消除大直径铸坯偏析、缩松等缺陷，获得高质量锌合金铸胚。
本系统含有带振动器和水冷系统的结晶器和可施加压力的熔铸室，当进入可施加压力的熔铸室的锌合金熔液到达指定液位高度时，设在结晶器上的振动器开启，同时设在可施加压力的熔铸室上的惰性气体控制阀打开，惰性气体容器中的惰性气体经惰性气体控制阀进入可施加压力的熔铸室上部并对可施加压力的熔铸室的锌合金熔液施压。
结晶器上的振动器可以是气压传动的，也可以是液压传动的；可以是一个，也可以是多个。
由锌合金泵将熔化了的锌合金液连续不断地输送到可施加压力的熔铸室，并保证可施加压力的熔铸室的压力稳定。
所述的将锌合金熔液可按设定的流量连续的流入注入室口定量浇注装置实现流量控制，可以是塞棒式，也可以由滑动水口式实现。
所述的感应加热装置，为有芯工频加热，实现高效率加热并没有熔沟熔断。
所述的可施加压力的熔铸室上的惰性气体控制阀，可以在充液时排气，也可以在加压时充气，也可以进行保压。
拉胚机作拉-----停-----推-----停的动作。
具体的说，本发明是通过以下技术方案实现的。由熔炼炉熔炼出的合格锌合金熔液经定量浇注装置向注入室口注入，经储存室下口进入储存室，此时设在储存室上部的可启闭的通气孔打开，当进入储存室的锌合金熔液到达指定液位高度时，设在恒压隧道口的锌合金泵开动，锌合金熔液注入可施加压力的熔铸室和结晶器，此时设在可施加压力的熔铸室上的惰性气体多功能控制阀处于排气状态，当进入可施加压力的熔铸室的锌合金熔液到达指定液位高度时，设在结晶器上的振动器开启，同时设在可施加压力的熔铸室上的惰性气体控制阀打开，惰性气体容器中的惰性气体经惰性气体控制阀进入可施加压力的熔铸室上部并对可施加压力的熔铸室的锌合金熔液施压，当压力达到设定值时，结晶器前部的锌合金熔液已经凝固，拉坯机做直线拉坯运动，锌合金铸锭在拉坯机的拉力和惰性气体压力的共同作用下缓慢拉出，锌合金铸锭拉出后，由安装在小车上的同步锯按设定尺寸进行锯断。与此同时锌合金泵继续向可施加压力的熔铸室输入锌合金液，而定量浇注装置按设定流量连续向注入室口注入锌合金熔液。如此往复实现锌合金铸锭的连续生产。当连铸中止时，室内剩余金属液由放液孔排出。
特别是设在恒压隧道口的锌合金泵可将锌合金熔液由处于常压的锌合金液储存室连续注入保持一定压力的可施加压力的熔铸室和结晶器，从而实现结晶器中的锌合金熔液在设定的压力下结晶凝固。设在结晶器上的振动器在连铸过程中始终保持振动状态。
本发明的工作过程是：由熔炼炉熔炼出的合格锌合金熔液经定量浇注装置向注入室口注入，经储存室下口进入储存室，并经锌合金泵经恒压隧道进入可施加压力的熔铸室和结晶器，在惰性气体的压力下和结晶器上振动器的振动下，锌合金凝固成优质铸锭被垃坯机拉出并切断，如此连续往复制造出优质锌合金铸锭产品。
本发明可以达到如下效果：
1、本发明是锌合金熔液连续在压力下结晶并辅以振动器振动，因此所生产的铸锭组织致密，产品质量优良。
2、本发明采用了有芯工频感应加热保温炉，热效率高，它克服了熔沟熔断而使工作失效的缺点。
3、本发明的结晶器处于恒温恒压下，拉坯阻力小，工作平稳。
4、本发明采用了锌合金泵送锌合金液因此在连铸工作结束时，浇铸压力室和储存室的金属液可降至最少，而且可方便的从排液口倒出。
5、结构简单，易实现精确定量和自动控制。
6、适用范围广，节能，经济效益显著。
7、该系统工作稳定，可消除大直径铸坯偏析、缩松等缺陷，从而可获得高质量锌合金铸胚，实现高质量锌合金连续铸锭的生产。
附图说明
图1是传统的水平连铸系统示意图；
图2是本发明的在压力和振动下凝固的锌合金水平连铸系统示意图；
图1中标号：101-保温炉；102-结晶器；103-水冷控制系统；104-拉坯机；105-同步锯；106-辊道；
图2中标号：1-储存室下口；2-放液孔；3-注入室口；4-储存室；5-通气孔；6-恒压隧道；7-锌合金泵；8-可施加压力的熔铸室；9-惰性气体控制阀；10-惰性气体容器；11-结晶器；12-振动器；13-拉坯机；14-小车；15-同步锯；
A-结晶器装置；B-保温炉装置、C-感应加热装置；D-浇注装置；E-抽锭装置。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1：附图1是本发明的一种实施例的示意图。
一种在压力和振动下凝固的锌合金水平连铸系统，该系统包括：
保温炉B：其内设有锌合金液储存室4和可施加压力的熔铸室8，所述锌合金液储存室4和所述可施加压力的熔铸室8通过恒压隧道6连通，所述恒压隧道6内设有锌合金泵7；
浇注装置D；
结晶器，其带有振动器12和水冷系统，，所述振动器12设在所述结晶器上；
抽锭装置。
所述结晶器与所述可施加压力的熔铸室8连通。
所述可施加压力的熔铸室8与惰性气体容器10相连，在所述可施加压力的熔铸室8上设有惰性气体控制阀9。
所述锌合金液储存室4设有通气孔5。
所述保温炉上设有合金液注入室和放液孔。
所述保温炉B外设有感应加热装置。
所述浇注装置为定量浇注装置。
所述抽锭装置包括拉坯机13和同步锯15，所述同步锯15安装在小车14上。
由熔炼炉熔炼出的合格锌合金熔液经定量浇注装置D向注入室口3注入，经储存室下口1进入储存室4，此时设在储存室4上部的可启闭的通气孔5打开，当进入储存室4的锌合金熔液到达指定液位高度时，设在恒压隧道6口的锌合金泵7开动，锌合金熔液注入可施加压力的熔铸室8和结晶器11，此时设在可施加压力的熔铸室8上的惰性气体多功能控制阀9处于排气状态，当进入可施加压力的熔铸室8的锌合金熔液到达指定液位高度时，设在结晶器11上的振动器12开启，同时设在可施加压力的熔铸室8上的惰性气体控制阀9打开，惰性气体容器10中的惰性气体经惰性气体控制阀9进入可施加压力的熔铸室8上部并对可施加压力的熔铸室的锌合金熔液施压，当压力达到设定值时，结晶器11前部的锌合金熔液已经凝固，拉坯机13做直线拉坯运动，锌合金铸锭在拉坯机的拉力和惰性气体压力的共同作用下缓慢拉出，锌合金铸锭拉出后，由安装在小车14上的同步锯15按设定尺寸进行锯断。与此同时锌合金泵7继续向可施加压力的熔铸室8输入锌合金液，而定量浇注包D按设定流量连续向注入室口3注入锌合金熔液。如此往复实现锌合金铸锭铸锭的连续生产。当连铸中止时，室内剩余金属液由放液孔2排出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种在压力和振动下凝固的锌合金水平连铸系统，其特征在于该系统包括：
保温炉(B)：其内设有锌合金液储存室(4)和可施加压力的熔铸室(8)，所述锌合金液储存室(4)和所述可施加压力的熔铸室(8)通过恒压隧道(6)连通，所述恒压隧道(6)内设有锌合金泵(7)；
浇注装置(D)；
结晶器，其带有振动器(12)和水冷系统，所述振动器(12)设在所述结晶器上；
抽锭装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述结晶器与所述可施加压力的熔铸室(8)连通。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述可施加压力的熔铸室(8)与惰性气体容器(10)相连，在所述可施加压力的熔铸室(8)上设有惰性气体控制阀(9)。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述锌合金液储存室(4)设有通气孔(5)。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述保温炉上设有合金液注入室和放液孔。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述保温炉(B)外设有感应加热装置。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述浇注装置为定量浇注装置。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述抽锭装置包括拉坯机(13)和同步锯(15)，所述同步锯(15)安装在小车(14)上。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述振动器为气压传动或为液压传动。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述振动器数量为至少一个。
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