CN106111934A - 一种轻金属合金高速浇铸凝固成形装置及方法 - Google Patents

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刘赵卫
杨拉道
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Abstract

本发明公开了一种轻金属合金高速浇铸凝固成形装置，包括设有液面检测器的结晶器，熔体输送管经浸入式水口与结晶器相连通，熔体输送管上设有流量控制机构；液面检测器检测结晶器内的熔体液面高度，并将检测到的信息输送给计算处理单元；计算处理单元将检测数据处理后将流量控制信息发送给流量控制单元，流量控制单元向流量控制机构发出流量调控指令，调节合金熔体经浸入式水口流入结晶器的熔体流量，维持结晶器内的液面高度；结晶器的底部设有拉坯装置，将凝固的铸坯连续向下拉送。本发明能有效控制结晶器液面的高度，结晶器盖设置有结晶器内壁润滑装置，能自动向结晶器内壁喷洒润滑剂，减少铸坯下移过程与结晶器内壁间的摩擦力。

Description

一种轻金属合金高速浇铸凝固成形装置及方法
技术领域
本发明属于轻金属合金铸造技术领域，涉及一种轻金属合金高速浇铸凝固成形装置及方法。
背景技术
目前国内外采用半连续或模铸的方法铸造轻金属合金铸坯，拉速很慢；以镁合金为例，目前国内外轻金属合金半连铸速度基本在1.3～6m/h之间，而钢铁铸坯的连铸速度起步拉速都在18m/h，提高轻金属合金连续铸造的拉速是解决制约轻金属合金材料应用推广的主要因素之一。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种轻金属合金高速浇铸凝固成形装置及方法，以提升轻金属合金铸坯的生产效率。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种轻金属合金高速浇铸凝固成形装置，其特征在于，包括设有液面检测器的结晶器，熔体输送管经浸入式水口与结晶器相连通，熔体输送管上设有流量控制机构；
液面检测器检测结晶器内的熔体液面高度，并将检测到的信息输送给计算处理单元；计算处理单元将检测数据处理后将流量控制信息发送给流量控制单元，流量控制单元向流量控制机构发出流量调控指令，调节合金熔体经浸入式水口流入结晶器的熔体流量，维持结晶器内的液面高度；
结晶器的底部设有拉坯装置，将凝固的铸坯连续向下拉送。
所述的浸入式水口内部设有电加热装置，对水口进行加热，同时对流入结晶器内部的合金熔体进行补热。
所述的结晶器还设有结晶器盖，结晶器盖内设置有结晶器内壁润滑装置，能向结晶器的内壁喷洒润滑剂。
所述的结晶器与基础相之间还设有结晶器振动装置，结晶器振动装置规律性的上下往复移动，带动结晶器以同样的运动规律上下运动。
所述的结晶器采用长结晶内壁，内壁外侧面设有连通冷却水的水箱，通过水箱的水量控制以控制冷却强度。
一种轻金属合金高速浇铸凝固成形方法，包括以下操作：
1)熔体输送管输送的合金熔体经浸入式水口与结晶器相连通，在熔体输送管上设置流量控制机构；
2)检测器检测结晶器内熔体液面的高度位置，将检测到的信息输送给计算处理单元；
所述计算处理单元对检测数据进行分析、整理和判断后，向流量控制单元发出流量增加还是减小的指令；
3)流量控制单元对输入的指令进行参数化运算，向与熔体输送管相连接的流量控制机构发出流量开度调节参数，指示流量控制机构进行阀门开度的调节；
4)流量控制机构接到流量控制单元发出的信息指令后，调节合金熔体经浸入式水口流入结晶器的熔体流量大小，以稳定结晶器液面高度；
5)结晶器盖将结晶器内熔体与空气隔离保护，其内设置有结晶器内壁润滑装置，能向结晶器内壁喷洒润滑剂；
6)结晶器采用长结晶内壁，增加熔体在结晶器内的冷却凝固长度；结晶器内壁外侧面设有连通冷却水的水箱，通过水箱的水量控制以控制冷却强度；
7)结晶器内凝固的铸坯在拉坯装置的作用下将铸坯连续向下拉送。
所述的浸入式水口内部设有电加热装置，对水口进行加热，同时对流入结晶器内部的合金熔体进行补热；
浇铸过程中，合金熔体从结晶器液面下方流入，有效避免与空气直接接触发生氧化，同时借助流入结晶器的熔体流畅冲刷力，搅动结晶器液面下方熔体。
所述的结晶器内壁润滑装置，所喷的润滑剂顺着结晶器内壁下流到熔体液面与结晶器内壁接触缝隙后，接触到高温结晶器内壁发生碳化，在铸坯外表面和结晶器内壁间形成碳膜。
所述的水箱根据上下冷却强度需要分段给水冷却；内壁通过增加缝隙或采用渗透油介质来润滑结晶器内壁。
所述的结晶器与基础相之间还设有结晶器振动装置，结晶器振动装置规律性的上下往复移动，带动结晶器以同样的运动规律上下运动，使铸坯外表面与结晶器内壁间相对发生上下往复运动，增强铸坯坯壳与结晶器内壁间的脱壳能力。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1)计算处理单元、流量控制单元、熔体输送管、流量控制机构、浸入式水口、液位检测器构成结晶器闭环液面控制系统，能有效控制结晶器液面的高度。
2)浸入式水口内部带有电加热装置，对水口进行加热，同时对流入结晶器内部的合金熔体进行补热，能提高铸坯内部质量。
3)正常浇铸过程中，浸入式水口浸入结晶器液面下方，合金熔体从结晶器液面下方流入，一方面有效避免与空气直接接触发生氧化，另一方面借助流入结晶器的熔体流畅冲刷力，搅动结晶器液面下方熔体，使熔体温度梯度减少，打碎凝固边缘初始结晶组织结构，降低心部凝固缩孔和裂纹的出现几率，提高铸坯内部质量。
4)结晶器盖设置有结晶器内壁润滑装置，能自动向结晶器内壁喷洒润滑剂，减少铸坯下移过程与结晶器内壁间的摩擦力，起到润滑作用。
5)结晶器振动带动结晶器也以同样的运动规律上下运动，增强铸坯坯壳与结晶器内壁间的脱壳能力，改善铸坯表面质量，改善铸坯凝固传热效果，提高铸坯浇铸速度。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图；
其中，1为计算处理单元，2为流量控制单元，3为熔体输送管，4为流量控制机构，5为浸入式水口，6为液位检测器，7为结晶器盖，8为结晶器，9为结晶器振动装置。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1，一种轻金属合金高速浇铸凝固成形装置，包括设有液面检测器6的结晶器8，熔体输送管3经浸入式水口5与结晶器8相连通，熔体输送管3上设有流量控制机构4；
液面检测器6检测结晶器8内的熔体液面高度，并将检测到的信息输送给计算处理单元1；计算处理单元1将检测数据处理后将流量控制信息发送给流量控制单元2，流量控制单元2向流量控制机构4发出流量调控指令，调节合金熔体经浸入式水口5流入结晶器8的熔体流量，维持结晶器8内的液面高度；
结晶器8的底部设有拉坯装置，将凝固的铸坯连续向下拉送。
进一步的所述的浸入式水口5内部设有电加热装置，对水口进行加热，同时对流入结晶器内部的合金熔体进行补热。
所述的结晶器8还设有结晶器盖7，结晶器盖7内设置有结晶器内壁润滑装置，能向结晶器8的内壁喷洒润滑剂。
所述的结晶器8与基础相之间还设有结晶器振动装置9，结晶器振动装置9规律性的上下往复移动，带动结晶器8以同样的运动规律上下运动。
下面给出轻金属合金高速浇铸凝固成形方法，包括以下操作：
1)熔体输送管输送的合金熔体经浸入式水口与结晶器相连通，在熔体输送管上设置流量控制机构；
2)检测器检测结晶器内熔体液面的高度位置，将检测到的信息输送给计算处理单元；
所述计算处理单元对检测数据进行分析、整理和判断后，向流量控制单元发出流量增加还是减小的指令；
3)流量控制单元对输入的指令进行参数化运算，向与熔体输送管相连接的流量控制机构发出流量开度调节参数，指示流量控制机构进行阀门开度的调节；
4)流量控制机构接到流量控制单元发出的信息指令后，调节合金熔体经浸入式水口流入结晶器的熔体流量大小，以稳定结晶器液面高度；
5)结晶器盖将结晶器内熔体与空气隔离保护，其内设置有结晶器内壁润滑装置，能向结晶器内壁喷洒润滑剂；
6)结晶器采用长结晶内壁，增加熔体在结晶器内的冷却凝固长度；结晶器内壁外侧面设有连通冷却水的水箱，通过水箱的水量控制以控制冷却强度；
7)结晶器内凝固的铸坯在拉坯装置的作用下将铸坯连续向下拉送。
进一步的，浸入式水口内部带有电加热装置，对水口进行加热，同时对流入结晶器内部的合金熔体进行补热，正常浇铸过程中，合金熔体从结晶器液面下方流入，一方面有效避免与空气直接接触发生氧化，另一方面借助流入结晶器的熔体流畅冲刷力，搅动结晶器液面下方熔体，使熔体温度梯度减少，打碎凝固边缘初始结晶组织结构，降低心部凝固缩孔和裂纹的出现几率，提高铸坯内部质量。
结晶器采用长结晶内壁，增加熔体在结晶器内的冷却凝固长度，结晶器内壁外侧面有通水冷却的水箱相结合，通过水量控制，可控制冷却强度，改善铸坯凝固冷却效果。水箱可根据上下冷却强度需要分段给水冷却；内壁可通过增加缝隙，或采用即能渗透油介质、又能满足金属熔体凝固结晶需要的材料，以便通过渗透油介质润滑结晶器内壁。
结晶器盖除了将结晶器内熔体与空气隔离保护外，还设置有结晶器内壁润滑装置，能自动向结晶器内壁喷洒润滑剂，润滑剂顺着结晶器内壁下流到熔体液面与结晶器内壁接触缝隙后，因接触到高温结晶器内壁发生碳化，形成碳膜，在铸坯外表面和结晶器内壁间形成碳膜，减少铸坯下移过程与结晶器内壁间的摩擦力，起到润滑作用。
在浇铸过程中，结晶器振动装置按照特定的上下振动参数进行往复移动，带动结晶器也以同样的运动规律上下运动，使铸坯外表面与结晶器内壁间相对发生上下往复运动，增强铸坯坯壳与结晶器内壁间的脱壳能力，改善铸坯表面质量，改善铸坯凝固传热效果，提高铸坯浇铸速度。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轻金属合金高速浇铸凝固成形装置，其特征在于，包括设有液面检测器(6)的结晶器(8)，熔体输送管(3)经浸入式水口(5)与结晶器(8)相连通，熔体输送管(3)上设有流量控制机构(4)；
液面检测器(6)检测结晶器(8)内的熔体液面高度，并将检测到的信息输送给计算处理单元(1)；计算处理单元(1)将检测数据处理后将流量控制信息发送给流量控制单元(2)，流量控制单元(2)向流量控制机构(4)发出流量调控指令，调节合金熔体经浸入式水口(5)流入结晶器(8)的熔体流量，维持结晶器(8)内的液面高度；
结晶器(8)的底部设有拉坯装置，将凝固的铸坯连续向下拉送。
2.如权利要求1所述的轻金属合金高速浇铸凝固成形装置，其特征在于，所述的浸入式水口(5)内部设有电加热装置，对水口进行加热，同时对流入结晶器内部的合金熔体进行补热。
3.如权利要求1所述的轻金属合金高速浇铸凝固成形装置，其特征在于，所述的结晶器(8)还设有结晶器盖(7)，结晶器盖(7)内设置有结晶器内壁润滑装置，其能向结晶器(8)的内壁喷洒润滑剂。
4.如权利要求1所述的轻金属合金高速浇铸凝固成形装置，其特征在于，所述的结晶器(8)与基础相之间还设有结晶器振动装置(9)，结晶器振动装置(9)规律性的上下往复移动，带动结晶器(8)以同样的运动规律上下运动。
5.如权利要求1所述的轻金属合金高速浇铸凝固成形装置，其特征在于，所述的结晶器(8)采用长结晶内壁，内壁外侧面设有连通冷却水的水箱，通过水箱的水量控制以控制冷却强度。
6.一种轻金属合金高速浇铸凝固成形方法，其特征在于，包括以下操作：
1)熔体输送管输送的合金熔体经浸入式水口与结晶器相连通，在熔体输送管上设置流量控制机构；
2)检测器检测结晶器内熔体液面的高度位置，将检测到的信息输送给计算处理单元；
所述计算处理单元对检测数据进行分析、整理和判断后，向流量控制单元发出流量增加还是减小的指令；
3)流量控制单元对输入的指令进行参数化运算，向与熔体输送管相连接的流量控制机构发出流量开度调节参数，指示流量控制机构进行阀门开度的调节；
4)流量控制机构接到流量控制单元发出的信息指令后，调节合金熔体经浸入式水口流入结晶器的熔体流量大小，以稳定结晶器液面高度；
5)结晶器盖将结晶器内熔体与空气隔离保护，其内设置有结晶器内壁润滑装置，能向结晶器内壁喷洒润滑剂；
6)结晶器采用长结晶内壁，增加熔体在结晶器内的冷却凝固长度；结晶器内壁外侧面设有连通冷却水的水箱，通过水箱的水量控制以控制冷却强度；
7)结晶器内凝固的铸坯在拉坯装置的作用下将铸坯连续向下拉送。
7.如权利要求6所述的轻金属合金高速浇铸凝固成形方法，其特征在于，所述的浸入式水口内部设有电加热装置，对水口进行加热，同时对流入结晶器内部的合金熔体进行补热；
浇铸过程中，合金熔体从结晶器液面下方流入，有效避免与空气直接接触发生氧化，同时借助流入结晶器的熔体流畅冲刷力，搅动结晶器液面下方熔体。
8.如权利要求6所述的轻金属合金高速浇铸凝固成形方法，其特征在于，所述的结晶器内壁润滑装置，所喷的润滑剂顺着结晶器内壁下流到熔体液面与结晶器内壁接触缝隙后，接触到高温结晶器内壁发生碳化，在铸坯外表面和结晶器内壁间形成碳膜。
9.如权利要求6所述的轻金属合金高速浇铸凝固成形方法，其特征在于，所述的水箱根据上下冷却强度需要分段给水冷却；内壁通过增加缝隙或采用渗透油介质来润滑结晶器内壁。
10.如权利要求6所述的轻金属合金高速浇铸凝固成形方法，其特征在于，所述的结晶器与基础相之间还设有结晶器振动装置，结晶器振动装置规律性的上下往复移动，带动结晶器以同样的运动规律上下运动，使铸坯外表面与结晶器内壁间相对发生上下往复运动，增强铸坯坯壳与结晶器内壁间的脱壳能力。
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