CN104707970B - 一种生产母合金的真空浇铸系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产母合金的真空浇铸系统，包括真空感应熔炼炉坩埚、流槽、分流器、导流塞头、保温帽、圆模和吊运工装。此真空浇铸系统可应用于大吨位真空感应熔炼炉，实现较大的投炉量，产出的铸锭同规格同成分，可避免和消除小吨位真空炉多炉次生产所带来的产品质量差异性和波动性等缺点，且在一定程度上，也有助于提高生产效率，降低成本。
Description
技术领域
本发明属于铸造领域，具体涉及一种生产母合金的真空浇铸系统。
背景技术
目前在铸造高温母合金的生产上，国内几乎都是采用小型真空感应熔炼炉进行生产，吨位在200～2000kg之间不等。因此，在生产一些需求量较大的订单时，不得不采用多炉次生产的方式，用小型真空感应熔炼炉进行多次的、重复的生产，而这势必会导致周期较长，且由于多炉次生产一个订单，在铸锭质量方面难以做到统一，包括在成分、表面质量和缩孔等方面，容易产生铸造高温母合金在质量上的差异与波动。这种质量上的差异与波动又会引起如涡轮叶片等最终产品质量上的差异与波动，还可能由此带来一系列连锁反应。为减少小吨位真空感应熔炼炉生产铸造高温合金所带来的缺点，可使用大吨位真空感应熔炼炉来替代，如3t、5t、6t、8t和12t等吨位的真空炉。因为同一炉次生产的母合金铸锭成分和质量是相同或极为相近的，如此便会在较大程度上减少铸造高温母合金产品质量的差异和波动，这就给最终的产品质量稳定性提供了保障，同时也能提高生产效率。但是用大吨位真空感应熔炼炉生产铸造母合金铸锭所要求的浇铸系统会较为复杂，技术含量更高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产母合金的真空浇铸系统，在较大程度上减少铸造高温母合金产品质量的差异和波动，为最终的产品质量稳定性提供保障，同时也能提高生产效率。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种生产母合金的真空浇铸系统，包括真空感应熔炼炉坩埚、流槽、分流器、导流塞头、保温帽、圆模和吊运工装，采取多工位浇铸的方式，其浇铸工位由浇铸半径尺寸确定，浇铸工位的计算公式如下：
N＝k1·π·R/r，
式中：N为工位数；k1为系数，取0.8～0.85；R为浇铸半径；r为单个工位半径。
优选的，在上述的生产母合金的真空浇铸系统中，采用真空浇铸系统生产的母合金的直径为
优选的，在上述的生产母合金的真空浇铸系统中，每个浇铸工位有一个十孔分流器，对应着10根圆模。
优选的，在上述的生产母合金的真空浇铸系统中，所述的十孔分流器为高铝耐材烧结制作，耐材的尺寸与浇铸空间尺寸、模具尺寸相匹配。
优选的，在上述的生产母合金的真空浇铸系统中，每根圆模的钢水容量：
m＝M/k2·N，
式中：m为单根圆模钢水容量，单位kg；M为投炉量，单位kg；k2为系数，取9.0～9.5；N为工位数；
圆模高度取1000～1500mm，圆模内孔上设有锥度，以便脱模，锥度为0.2～0.6°。
优选的，在上述的生产母合金的真空浇铸系统中，导流塞头上部嵌入分流器孔，塞头下部是放置在模具上端的纤维保温帽内。
优选的，在上述的生产母合金的真空浇铸系统中，流槽出钢嘴至分流器的高度应低于800mm，以减小钢水喷溅，防止造成堵眼。
优选的，在上述的生产母合金的真空浇铸系统中，当工位上的分流器内的钢水已不下流，且其在分流器的液面开始上涨，则模具已浇铸满。
与现有技术相比，本发明的优点在于：可实现较大的投炉量，产出的铸锭同规格同成分，可避免和消除小吨位真空感应熔炼炉多炉次生产所带来的产品质量差异性和波动性等缺点；且在一定程度上，也有助于提高生产效率，降低成本。
附图说明
图1为生产母合金铸锭的真空浇铸系统示意图，其中：1-真空感应熔炼炉坩埚、2-流槽、3-分流器、4-导流塞头、5-保温帽、6-圆模、7-吊运工装；
图2为生产母合金铸锭的真空浇铸系统中的十孔分流器示意图；
图3为生产母合金铸锭的真空浇铸系统中的圆模示意图；
图4为生产母合金铸锭的真空浇铸系统中的吊运工装示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述，但实施例不应理解为对本发明的限制。
以采用VIDP4.5吨真空感应熔炼炉生产母合金铸锭的真空浇铸系统为例，真空浇铸系统如图1所示。
生产直径为母合金的真空浇铸系统，包括VIDP4.5吨真空感应熔炼炉坩埚、流槽、分流器、导流塞头、保温帽、圆模和吊运工装。
根据浇铸半径尺寸确定工位数量为6工位，每个工位有一个十孔分流器，如图2所示，对应着10根圆模，如图3所示。每个工位只有一个浇铸点，采用圆形，有利于钢水分流平均且数量为10孔，是为结合每个工位的产能与分流器的强度要求而定的，对应着10根圆模，因此选择圆形十孔分流器。
总装入量在4.5吨，冶炼以4.2～4.3吨的投炉量较为适合，共60根圆模，且适当预算分流器上的残余，从而算得每根圆模的钢水容量应控制在60～65kg，确定模具高度为1000～1500mm，并在内孔上设计锥度为0.2～0.6°，以便脱模。
十孔分流器为高铝耐材烧结制作，耐材的尺寸与浇铸空间尺寸、模具尺寸相匹配。十孔分流器由于导流效果不好，在十孔分流器下方设计一个塞头作为导流用，导流塞头下方放置在模具上端的纤维保温帽内，导流塞头上部嵌入分流器孔。
因共有6个工位，故设计制造6个吊运工装，如图4所示。吊运工装承装模具和对应的耐材，并方便行车吊运。高温钢水从流槽中通过出钢嘴直接浇铸在分流器上，对分流器存在一定的冲击和冲刷，且温度急剧上升，为防止分流器开裂，可是情况设计相应的分流器托盘可托住分流器，一定程度上起到防止开裂的作用。
钢水从坩埚炉嘴出来后，通过流道进入模具内凝固成型，中间通过的流道很长，因此为防止钢水在塞头处提前冷凝，出钢时，考虑流道的长度及形状、钢种及流道的烘烤温度，防止钢水在塞头处提前冷凝。
钢水从流槽出钢嘴直接冲到分流器上，会引起一定的钢水喷溅等现象，分流器上的某些孔甚至可能会因为钢水喷溅，不能形成稳流，易造成其孔内的钢水时续时断，最后造成堵眼。所以，严格控制流槽出钢嘴至分流器的高度，高度控制在低于800mm较为适合。
在进行浇铸时，当工位上的分流器内的钢水已不下流，且其在分流器的液面开始上涨，则模具已浇铸满。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种生产母合金的真空浇铸系统，其特征在于，该系统包括真空感应熔炼炉坩埚、流槽、分流器、导流塞头、保温帽、圆模和吊运工装，采取多工位浇铸的方式，其浇铸工位由浇铸半径尺寸确定，浇铸工位的计算公式如下：
N＝k1·π·R/r，
式中：N为工位数；k1为系数，取0.8～0.85；R为浇铸半径；r为单个工位半径；
每个浇铸工位有一个圆形十孔分流器，对应着10根圆模；十孔分流器为高铝耐材烧结制作，耐材的尺寸与浇铸空间尺寸、模具尺寸相匹配；每根圆模的钢水容量：
m＝M/k2·N，
式中：m为单根圆模钢水容量，单位kg；M为投炉量，单位kg；k2为系数，取9.0～9.5；N为工位数；
圆模高度1000～1500mm，圆模内孔上设有锥度，以便脱模，锥度为0.2～0.6°。
2.根据权利要求1所述的生产母合金的真空浇铸系统，其特征在于：采用真空浇铸系统生产的母合金的直径为
3.根据权利要求1所述的生产母合金的真空浇铸系统，其特征在于，所述的导流塞头上部嵌入分流器孔，塞头下部放置在模具上端的纤维保温帽内。
4.根据权利要求1所述的生产母合金的真空浇铸系统，其特征在于，流槽出钢嘴至分流器的高度应低于800mm，以减小钢水喷溅，防止造成堵眼。
5.根据权利要求1所述的生产母合金的真空浇铸系统，其特征在于，当工位上的分流器内的钢水已不下流，且其在分流器的液面开始上涨，则模具已浇铸满。
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