CN104858432A - 一种高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，包括坩埚内衬（1），在坩埚内衬（1）内设有挡渣墙（10）将坩埚内衬（1）的内腔分隔为左包室（2）、右包室（4），挡渣墙（10）的下部设有导流孔（3）使得注入左包室（2）内的金属液能够通过导流孔（3）流入右包室（4）内，右包室（4）处的坩埚内衬（1）上设有溢流孔（7）且溢流孔（7）在竖直方向上的高度高于导流孔（3）在竖直方向上的高度，通过保持左包室（2）内的金属液高度不低于溢流孔（7）的高度，使得右包室（4）内的金属液流从水口（6）恒流速平滑流出而实现稳态喷射成型。本发明除渣能力强且喷射成型过程中的金属液流稳定和恒定，从而实现稳态喷射成型。
Description
技术领域
本发明涉及新金属材料制备技术领域，具体地说是一种通过坩埚的高除渣能力和下流金属液流的稳定和恒流速从而实现稳态喷射成型的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚。
背景技术
喷射成型（即喷射成形）技术最早由英国斯旺西大学的Singer教授于上世纪60年代末提出，具体是将液态金属用惰性气体雾化成不同尺寸的熔滴，然后被快速流动的雾化气体带出雾化区，熔滴在飞行过程中被基板截断，并在基板上聚集和凝固成结合良好的接近完全致密的坯件，在此过程中坩埚作为承接金属液实现稳态喷射成型制备低缺陷金属材料的关键重要装置，其除渣能力的强弱直接影响到所制备金属材料中夹杂物的含量，夹杂物含量对材料性能具有较大的影响，坩埚中液位的恒定对实现恒流速稳态喷射成型至关重要，否则制备的坯件致密度、形态和表面质量差。如中国专利（201110237132.2）精密喷射成形装置及用该装置实现模具快速制造的方法，其中所用的单室坩埚，渣钢分离能力差，易在坯件（模具）中形成大量的夹杂物影响材料的性能，这种形制的坩埚在喷射成形过程中很难实现下流的金属液流的稳定和恒流速，由此难以实现喷射成型的持续稳定，从而影响到坯件的质量和性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种通过坩埚的高除渣能力和下流金属液流的稳定和恒流速从而实现稳态喷射成型的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，包括坩埚内衬，其特征在于：所述的坩埚内衬内设有挡渣墙将坩埚内衬的内腔分隔为左包室、右包室，挡渣墙的下部设有导流孔使得注入左包室内的金属液能够通过导流孔流入右包室内且左包室内混入的炉渣被挡渣墙所阻挡，右包室处的坩埚内衬上设有溢流孔且溢流孔在竖直方向上的高度高于导流孔在竖直方向上的高度，通过保持左包室内的金属液高度不低于溢流孔的高度，使得右包室内的金属液流从位于右包室底部的水口恒流速平滑流出而实现稳态喷射成型。
所述的水口内设有于保护水口和防止水口降温的水口石墨套管。
所述水口的上方设有与塞棒相互配合的塞棒座，塞棒座位于右包室的底部。
所述导流孔的直径大于水口的内径并小于溢流孔的直径。
所述导流孔的直径Φ为25-35 mm、溢流孔的直径Φ为30-40mm且和水口的内径Φ为5-10mm。
所述导流孔的下沿位于左包室的底部斜面根部，且左包室的底部斜面与水平面的夹角α为20-30°。
所述导流孔的轴心线与右包室的内腔底部的高度差为150-200mm。
所述的坩埚内衬采用铝镁尖晶石浇注料浇注烧结而成，且导流孔、溢流孔、塞棒座、左包室的底部斜面和用于安装水口的水口安装孔与坩埚内衬一体成型。
所述的塞棒采用锆质陶瓷塞棒以提高塞棒的耐火度及抗侵蚀能力。
所述的水口采用锆质水口以提高水口的耐火度及抗侵蚀能力。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明通过对坩埚结构进行分室、溢流及相应参数的优化设计，实现了坩埚的高除渣能力和下流金属液流的稳定和恒流速，使得该坩埚喷射成型的金属液夹杂物含量低，同时喷射成型过程中的金属液流稳定和恒定，由此实现稳态喷射成型。
附图说明
附图1为本发明的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚结构示意图。
其中：1—坩埚内衬；2—左包室；3—导流孔；4—右包室；5—塞棒座；6—水口；7—溢流孔；8—水口石墨套管；9—塞棒；10—挡渣墙。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示：一种高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，包括坩埚内衬1，在坩埚内衬1内设有挡渣墙10将坩埚内衬1的内腔分隔为左包室2、右包室4，挡渣墙10的下部设有导流孔3使得注入左包室2内的金属液能够通过导流孔3流入右包室4内且左包室2内混入的炉渣被挡渣墙10所阻挡，右包室4处的坩埚内衬1上设有溢流孔7且溢流孔7在竖直方向上的高度高于导流孔3在竖直方向上的高度，通过保持左包室2内的金属液高度不低于溢流孔7的高度，使得右包室4内的金属液流从位于右包室4底部的水口6恒流速平滑流出而实现稳态喷射成型。在水口6内设有于保护水口6和防止水口6降温的水口石墨套管8，且水口6的上方设有与塞棒9相互配合的塞棒座5，塞棒座5位于右包室4的底部。上述结构中，坩埚内衬1采用铝镁尖晶石浇注料浇注烧结而成，且导流孔3、溢流孔7、塞棒座5、左包室2的底部斜面和用于安装水口6的水口安装孔与坩埚内衬1一体成型；塞棒9采用锆质陶瓷塞棒以提高塞棒9的耐火度及抗侵蚀能力，水口6采用锆质水口以提高水口6的耐火度及抗侵蚀能力。该高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚在承接金属液时，先在水口安装孔内插入水口石墨套管8和水口6，在塞棒座5内插入塞棒9，然后从左包室2内注入金属液，金属液从导流孔3流入右包室4，同时左包室3内混入的炉渣被挡渣墙10所阻挡难以进入右包室4内，当溢流孔7内有金属液流出时迅速拔出塞棒9，同时保持左包室2内金属液的高度不低于溢流孔7的高度，即可实现坩埚内金属液流从水口6中恒流速平滑流出，由此实现稳态喷射成型。
在上述结构的基础上，为进一步优化性能，导流孔3的直径大于水口6的内径并小于溢流孔7的直径，具体来说，导流孔3的直径Φ为25-35 mm、溢流孔7的直径Φ为30-40mm且和水口6的内径Φ为5-10mm；另外导流孔3的轴心线与右包室4的内腔底部的高度差为150-200mm，且导流孔3的下沿位于左包室2的底部斜面根部，而左包室2的底部斜面与水平面的夹角α为20-30°。
现通过实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明。
实施例一
如图1所示的一种高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，主要包括坩埚内衬1、左包室2、右包室4、挡渣墙10、塞棒座5、水口石墨套管8、水口6、塞棒9、导流孔3和溢流孔7，坩埚内衬1采用铝镁尖晶石浇注料浇注烧结而成，其中导流孔3的轴心线与右包室4的内腔底部的高度差H为150mm、导流孔3的直径Φ为25 mm、溢流孔的直径Φ为31mm、水口6的内径为6mm且斜面角α为20°，在塞棒座5内插入塞棒9后，从左包室3内注入M3高速钢钢水，M3高速钢钢水从导流孔3流入右包室4，同时左包室2混入的炉渣被挡渣墙10所阻挡难以进入右包室4，当溢流孔7内有M3高速钢钢水流出时迅速拔出塞棒9，同时保持左包室2内金属液的高度不低于溢流孔7的高度，此时右包室4内的M3高速钢钢水纯净无夹杂，下流的M3高速钢钢水平滑稳定，流速为7.1Kg/s，通过以上控制即可实现稳态的M3高速钢坯件喷射成型制备。
实施列二
如图1所示的一种高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，主要包括坩埚内衬1、左包室2、右包室4、挡渣墙10、塞棒座5、水口石墨套管8、水口6、塞棒9、导流孔3和溢流孔7，坩埚内衬1采用铝镁尖晶石浇注料浇注烧结而成，其中导流孔3的轴心线与右包室4的内腔底部的高度差H为180mm、导流孔直径为30 mm、溢流孔直径为35mm、水口6的内径为7mm且斜面角α为23°，在塞棒座5内插入塞棒9后，从左包室3内注入T15高速钢钢水，T15高速钢钢水从导流孔3流入右包室4，同时左包室2混入的炉渣被挡渣墙10所阻挡难以进入右包室4，当溢流孔7内有T15高速钢钢水流出时迅速拔出塞棒9，同时保持左包室2内金属液的高度不低于溢流孔7的高度，此时右包室4内的T15高速钢钢水纯净无夹杂，下流的T15高速钢钢水平滑稳定，流速为9.4Kg/s，通过以上控制即可实现稳态的T15高速钢坯件喷射成型制备。
实施列三
如图1所示的一种高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，主要包括坩埚内衬1、左包室2、右包室4、挡渣墙10、塞棒座5、水口石墨套管8、水口6、塞棒9、导流孔3和溢流孔7，坩埚内衬1采用铝镁尖晶石浇注料浇注烧结而成，其中导流孔3的轴心线与右包室4的内腔底部的高度差H为195mm、导流孔直径为33 mm、溢流孔直径为38mm、水口6的内径为9.5mm且斜面角α为29°，在塞棒座5内插入塞棒9后，从左包室3内注入D2钢钢水，D2钢钢水从导流孔3流入右包室4，同时左包室2混入的炉渣被挡渣墙10所阻挡难以进入右包室4，当溢流孔7内有D2钢钢水流出时迅速拔出塞棒9，同时保持左包室2内金属液的高度不低于溢流孔7的高度，此时右包室4内的D2钢钢水纯净无夹杂，下流的D2钢钢水平滑稳定，流速为17.8Kg/s，通过以上控制即可实现稳态的D2钢钢坯件喷射成型制备。
本发明通过对坩埚结构进行分室、溢流及相应参数的优化设计，实现了坩埚的高除渣能力和下流金属液流的稳定和恒流速，使得该坩埚喷射成型的金属液夹杂物含量低，同时喷射成型过程中的金属液流稳定和恒定，由此实现稳态喷射成型。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，包括坩埚内衬（1），其特征在于：所述的坩埚内衬（1）内设有挡渣墙（10）将坩埚内衬（1）的内腔分隔为左包室（2）、右包室（4），挡渣墙（10）的下部设有导流孔（3）使得注入左包室（2）内的金属液能够通过导流孔（3）流入右包室（4）内且左包室（2）内混入的炉渣被挡渣墙（10）所阻挡，右包室（4）处的坩埚内衬（1）上设有溢流孔（7）且溢流孔（7）在竖直方向上的高度高于导流孔（3）在竖直方向上的高度，通过保持左包室（2）内的金属液高度不低于溢流孔（7）的高度，使得右包室（4）内的金属液流从位于右包室（4）底部的水口（6）恒流速平滑流出而实现稳态喷射成型。
2.根据权利要求1所述的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，其特征在于：所述的水口（6）内设有于保护水口（6）和防止水口（6）降温的水口石墨套管（8）。
3.根据权利要求1或2所述的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，其特征在于：所述水口（6）的上方设有与塞棒（9）相互配合的塞棒座（5），塞棒座（5）位于右包室（4）的底部。
4.根据权利要求1所述的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，其特征在于：所述导流孔（3）的直径大于水口（6）的内径并小于溢流孔（7）的直径。
5.根据权利要求1或4所述的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，其特征在于：所述导流孔（3）的直径Φ为25-35 mm、溢流孔（7）的直径Φ为30-40mm且和水口（6）的内径Φ为5-10mm。
6.根据权利要求1所述的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，其特征在于：所述导流孔（3）的下沿位于左包室（2）的底部斜面根部，且左包室（2）的底部斜面与水平面的夹角α为20-30°。
7.根据权利要求6所述的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，其特征在于：所述导流孔（3）的轴心线与右包室（4）的内腔底部的高度差为150-200mm。
8.根据权利要求1所述的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，其特征在于：所述的坩埚内衬（1）采用铝镁尖晶石浇注料浇注烧结而成，且导流孔（3）、溢流孔（7）、塞棒座（5）、左包室（2）的底部斜面和用于安装水口（6）的水口安装孔与坩埚内衬（1）一体成型。
9.根据权利要求1所述的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，其特征在于：所述的塞棒（9）采用锆质陶瓷塞棒以提高塞棒（9）的耐火度及抗侵蚀能力。
10.根据权利要求1所述的高除渣性喷射成型用恒流速底漏坩埚，其特征在于：所述的水口（6）采用锆质水口以提高水口（6）的耐火度及抗侵蚀能力。
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