CN105014042A - 一种减压-加压铸造设备及减压-加压铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种减压-加压铸造设备，包括依次设置的中频炉、溜槽和浇注室，所述浇注室具有浇注口，所述浇注室内位于所述浇注口下方设有中间包，所述中间包下方设置铸型；所述中间包具有入口和出口，在所述出口处设有抽芯机构，在所述浇注室外设有抽芯机构控制装置；所述浇注室通过管道连接有抽真空设备和加压设备；所述浇注室上设有测温仪和观察镜。本发明还公开了一种采用前述设备的减压-加压铸造工艺。本发明尤其适用于易氧化、易吸气的活泼纯铜及铜合金铸造，可生产出高致密度、少铸造缺陷的铸件。

Description

一种减压-加压铸造设备及减压-加压铸造工艺

技术领域

本发明涉及金属铸造技术领域，具体是一种减压-加压铸造设备及减压-加压铸造工艺。

背景技术

目前，纯铜铸造浇铸技术和脱氧技术，都采用传统的铸造技术、工艺和设备，气孔、氧化夹杂、疏松等铸造缺陷是一直没有攻克的技术难关。

传统的铸造工艺是把电解铜在非真空的条件下直接融化后浇铸，由于纯铜的吸气量很大，铸件缺陷特别多。为了减少铸造缺陷，在铜液中加入1％左右的锡，但这种铸造工艺会影响产品的纯度，进而影响产品的导电性。随着设备对纯铜铸件的质量要求越来越高，传统工艺无法满足产品的质量要求。

传统的纯铜铸造浇铸技术和工艺已经不能满足当前生产需要，必须对其进行改造和创新。

发明内容

本发明提出一种减压-加压铸造设备及减压-加压铸造工艺，以解决现有技术中铸件气孔、氧化夹杂、疏松等铸造缺陷多的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种减压-加压铸造设备，包括依次设置的中频炉、溜槽和浇注室，所述浇注室具有浇注口，所述浇注室内位于所述浇注口下方设有中间包，所述中间包下方设置铸型；

所述中间包具有入口和出口，在所述出口处设有抽芯机构，在所述浇注室外设有抽芯机构控制装置；

所述浇注室通过管道连接有抽真空设备和加压设备；

所述浇注室上设有测温仪和观察镜。

进一步地，所述抽真空设备为真空泵。

进一步地，所述加压设备包括空气压缩机和气源。

进一步地，所述气源为惰性气体气源。

进一步地，所述测温仪为红外线测温仪。

一种减压-加压铸造工艺，采用前述的减压-加压铸造设备，包括以下步骤：

一、中频炉熔炼；

二、经步骤一熔炼后的金属液由中频炉倒入溜槽中，经过溜槽后注入中间包内，同时在溜槽内加入脱氧剂进行脱氧；

三、当金属液全部注入中间包后，关闭浇注室的浇注口，抽真空；

四、用测温仪检测金属液的温度，待金属液的温度降到浇注温度时，打开中间包的抽芯机构，将金属液注入铸型；该过程中持续抽真空；

五、加压铸造：通过观察镜观察浇注过程，当铸件冒口成型时，停止浇注；然后立刻对浇注室充气加压，充入的气体为惰性气体。

进一步地，该铸造工艺用于纯铜铸造；

所述步骤一中熔炼的温度控制在1220-1300℃；

所述步骤二中脱氧剂为稀土，稀土与纯铜金属液的重量比为1：500；

所述步骤三中抽真空的真空度为13-133pa；

所述步骤四中的浇注温度为1140-1170℃；

所述步骤五中的充气加压过程使浇注室压力增至0.6Mpa-1.0Mpa。

本发明的有益效果为：

1、本发明的减压-加压铸造设备结构合理，能够满足大型工业生产的需要。

2、本发明的减压-加压铸造工艺科学、可行，尤其适用于易氧化、易吸气的活泼纯铜及铜合金铸造，可生产出高致密度、少铸造缺陷的铸件。

3、用本发明工艺生产的纯铜铸件，各项性能指标达到国外同类铸件的水平，质量及合格率领先于国内现有铸造方法生产的铸件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明减压-加压铸造设备一个实施例的中频炉、溜槽和浇注室安放结构示意图；

图2是图1中实施例的浇注室与抽真空设备和加压设备连接结构示意图。

图中：

1、中频炉；2、溜槽；3、浇注室；301、浇注口；4、中间包；401、入口；402、出口；403、抽芯机构；5、铸型；6、抽真空设备；7、加压设备；701、空气压缩机；702、气源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和2所示，本实施例中的减压-加压铸造设备，包括依次设置的中频炉、溜槽和浇注室，所述浇注室具有浇注口，所述浇注室内位于所述浇注口下方设有中间包，所述中间包下方设置铸型；

所述中间包具有入口和出口，在所述出口处设有抽芯机构，在所述浇注室外设有抽芯机构控制装置(图中未示出)；

所述浇注室通过管道连接有抽真空设备和加压设备；本实施例中抽真空设备为真空泵；加压设备包括空气压缩机和气源，所述气源为惰性气体气源，如氮气或氩气气源。

所述浇注室上设有测温仪和观察镜(图中未示出)，所述测温仪为红外线测温仪，镶嵌在浇注室的室壁上。

一种减压-加压铸造工艺，采用前述的减压-加压铸造设备，以纯铜铸造为例，包括以下步骤：

一、中频炉熔炼：采用冶金炉外精练原理及技术，在中频炉内进行熔炼，纯铜的熔炼温度控制在1220-1300℃，其它铜合金或其它金属的熔炼温度根据实际情况而定。以纯铜为例，如中频炉为0.5吨容量，熔炼500公斤纯铜，熔炼时间为40分钟。

二、经步骤一熔炼后的金属液由中频炉倒入溜槽中，经过溜槽后注入中间包内，同时在溜槽内加入脱氧剂进行脱氧。

在熔炼过程中，金属液会被空气部分氧化，为了达到高脱氧率，必须加入脱氧剂进行脱氧，脱氧剂与金属液的比例根据使用的具体材料而定。本发明使用的脱氧剂为稀土，稀土与纯铜金属液重量比为1：500，当熔炼其他金属时，比例按具体情况而定，满足使金属液全部脱氧为准。熔炼完成后，把金属液倒入溜槽中。溜槽的作用是：金属液在溜槽中流动时，渣滓漂浮在金属液上部，可以保证只有金属液流入浇铸室，而渣滓留在溜槽中。金属液顺着溜槽流入浇铸室内的中间包里，与此同时把稀土匀速倒入溜槽内，使稀土与金属液在中间包内混合在一起，达到脱氧的作用。

三、当金属液全部注入中间包后，关闭浇注室的浇注口，开始抽真空，真空度为13-133pa。

四、用测温仪检测金属液的温度，待金属液的温度降到浇注温度时，打开中间包的抽芯机构，将金属液注入铸型，该过程中持续抽真空，真空度为13-133pa；对于纯铜铸造来说，浇注温度为1140-1170℃，降温时间为5～6分钟。

在抽真空的过程中，溶解在金属液中的气体因液面压力的减小，溶解度降低，气体会上升排出液面。

在融化纯铜过程中，铜水吸收的气体主要为氢气、浇注时产生的气孔主要是氢气析出所致，因此真空脱气主要是除氢气。如果将金属液中的氢含量控制在1.8ppm以下时，就可完全消除氢气孔。铜液脱氢不需要高的真空度，真空度在13-133pa即可满足脱气要求，抽真空时间为8-10分钟时。

五、加压铸造：通过观察镜观察浇注过程，当铸件冒口成型时，停止浇注；然后立刻对浇注室充气加压，充入的气体为惰性气体，如氮气或氩气。使金属液表面的气体压力升高，使金属液密度增加，加快铸件温度的传递过程，提高了铸件的冷却速度，也进一步降低了气孔的形成。气体来源可采用气瓶，当压力增至0.6Mpa-1.0Mpa时效果比较明显，可明显减轻气孔的形成。

本实施例加压设备包括空气压缩机，空气压缩机型号为3W-3.0/14。从充满铸型到开始加压时间小于11分钟，加压压力大于0.7MPa就能保证获得高致密度、高传导性能、铸造缺陷很少的纯铜铸件，铸件合格率在95％以上。

整个熔炼、抽真空、浇铸、成型、冷却过程大约需60～65分钟。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种减压-加压铸造设备，其特征在于，包括依次设置的中频炉、溜槽和浇注室，所述浇注室具有浇注口，所述浇注室内位于所述浇注口下方设有中间包，所述中间包下方设置铸型；

所述中间包具有入口和出口，在所述出口处设有抽芯机构，在所述浇注室外设有抽芯机构控制装置；

所述浇注室通过管道连接有抽真空设备和加压设备；

所述浇注室上设有测温仪和观察镜。

2.如权利要求1所述的一种减压-加压铸造设备，其特征在于，所述抽真空设备为真空泵。

3.如权利要求1所述的一种减压-加压铸造设备，其特征在于，所述加压设备包括空气压缩机和气源。

4.如权利要求3所述的一种减压-加压铸造设备，其特征在于，所述气源为惰性气体气源。

5.如权利要求1所述的一种减压-加压铸造设备，其特征在于，所述测温仪为红外线测温仪。

6.一种减压-加压铸造工艺，其特征在于，采用权利要求1所述的减压-加压铸造设备，包括以下步骤：

一、中频炉熔炼；

二、经步骤一熔炼后的金属液由中频炉倒入溜槽中，经过溜槽后注入中间包内，同时在溜槽内加入脱氧剂进行脱氧；

三、当金属液全部注入中间包后，关闭浇注室的浇注口，抽真空；

四、用测温仪检测金属液的温度，待金属液的温度降到浇注温度时，打开中间包的抽芯机构，将金属液注入铸型；该过程中持续抽真空；

五、加压铸造：通过观察镜观察浇注过程，当铸件冒口成型时，停止浇注；然后立刻对浇注室充气加压，充入的气体为惰性气体。

7.如权利要求6所述的一种减压-加压铸造工艺，其特征在于，该铸造工艺用于纯铜铸造；

所述步骤一中熔炼的温度控制在1220-1300℃；

所述步骤二中脱氧剂为稀土，稀土与纯铜金属液的重量比为1：500；

所述步骤三中抽真空的真空度为13-133pa；

所述步骤四中的浇注温度为1140-1170℃；

所述步骤五中的充气加压过程使浇注室压力增至0.6Mpa-1.0Mpa。