CN108672670A - 一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置和方法，包括熔融炉、结晶器、推进机构、牵拉机构与控制系统；熔融炉包括壳体以及设在壳体内的坩埚，坩埚内设有熔融腔，坩埚的侧壁上套设有隔热层，隔热层上交替盘绕有电磁加热圈与水冷管；坩埚的下部设有出料管，出料管的一端与熔融腔相通，出料管的另一端依次穿过坩埚的壁、壳体的壁后与结晶器的进料口连通，牵拉机构位于结晶器的出料口后方以用于牵拉金属铸坯；推进机构设在熔融腔内以用于将熔融后的材料推入出料管；电磁加热控制器、冷水机、结晶器、推进机构、牵拉机构分别与控制系统控制相连。能够有效地提升金属铸坯连续铸造时的铸坯质量。

Description

一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置和方法

技术领域

本发明涉及金属铸造技术领域，特别是涉及一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置和方法。

背景技术

连续铸造是一种先进的铸造方法，其原理是将熔融的金属，不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固(结壳)了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特定的长度的铸件。发展连铸是我国冶金工业进行结构优化的重要手段，将使我国金属材料生产的低效率、高消耗现状得到根本改变，并推动产品结构向专业化方向发展。近终形连铸、单晶连铸、高效连铸、连铸坯热送热装等先进连铸技术的发展将非常活跃，而且将带动一系列新型材料的研制开发。但是现有的金属铸坯连续制造装置无法有效的控制熔融温度，同时在连续铸造过程中有时会将一些未完全熔融的金属残渣或者其他物质一起压铸到铸坯中，这将大大影响铸坯的质量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，能够有效地提升金属铸坯连续铸造时的铸坯质量。

本发明所采用的技术方案是：一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，

包括熔融炉、结晶器、推进机构、牵拉机构与控制系统；

所述熔融炉包括壳体以及设在壳体内的坩埚，所述坩埚内设有熔融腔，所述坩埚的侧壁上套设有隔热层，所述隔热层上交替盘绕有电磁加热圈与水冷管，所述壳体外设有与电磁加热圈电性相连的电磁加热控制器以及与水冷管相连的冷水机；

所述坩埚的上部设有进料管，所述进料管的一端与熔融腔相通，所述进料管的另一端穿过壳体的壁后位于壳体外；

所述坩埚的下部设有出料管，所述出料管的一端与熔融腔相通，所述出料管的另一端依次穿过坩埚的壁、壳体的壁后与结晶器的进料口连通，所述牵拉机构位于结晶器的出料口后方以用于牵拉金属铸坯；

所述推进机构设在熔融腔内以用于将熔融后的材料推入出料管；

所述电磁加热控制器、冷水机、结晶器、推进机构、牵拉机构分别与控制系统控制相连。

作为上述技术方案的进一步改进，

所述推进组件包括推进电机、隔离罩与螺杆，所述推进电机与控制系统电性相连；

所述隔离罩的顶端与坩埚的顶部固定相连，所述隔离罩的底端与坩埚的底部固定相连，所述隔离罩内设有与出料管连通的推进腔，所述隔离罩的侧部从上至下均匀的设有若干渗透孔，所述渗透孔两端分别连通熔融腔与推进腔；

所述推进电机设在壳体顶部，所述螺杆的一端与推进电机的输出端固定传动相连，所述螺杆的另一端依次穿过壳体的壁、坩埚的壁、推进腔后位于出料管内。

作为上述技术方案的进一步改进，

所述进料管位于壳体外的一端设有加料机构；

所述加料机构包括加料器、加料电机、推进器；

所述加料器内设有加料腔，所述加料器一端的上部设有料槽，所述加料器另一端的下部设有料孔，所述料槽、料孔分别与加料腔连通，所述料孔还与进料管连通；

所述推进器为绞龙并设在加料腔内，所述料槽位于推进器一端的上方，所述料孔位于推进器另一端的下方；

所述加料电机位于加料器外并与推进器传动相连，所述加料电机与控制系统控制相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述坩埚底部为倒锥形结构，所述出料管与倒锥形结构的尖锐部相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述隔热层内设有真空腔，所述真空腔环绕在坩埚周围。

作为上述技术方案的进一步改进，所述隔热层的内壁与坩埚的外壁之间设有热辐射反射层，所述壳体的外壁上设有防辐射隔热涂层。

作为上述技术方案的进一步改进，可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置还包括监测系统，所述监测系统包括温度传感器、显示器与报警器，所述温度传感器设在坩埚上，所述显示器与报警器分别设在壳体的外壁上，所述显示器、报警器分别与温度传感器电性相连。

本发明还提供一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造方法，其采用的技术方案是：

一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造方法，采用上述的可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，具体包括以下步骤：

a.装置预热：控制电磁加热控制器预热坩埚10～20分钟，直至熔融腔内的温度达到500℃～800℃；

b.材料熔融：通过进料管将材料导入熔融腔内，控制电磁加热控制器加大输出功率直至熔融腔内的温度达到1500℃～1800℃；

c.压力铸造：启动推进电机与结晶器，铁水经过出料管后进入结晶器冷却形成金属铸坯，并通过牵拉机构拉出。

d.持续加料。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤b中，电磁加热控制器加大输出功率后间歇式启动冷水机。

作为上述技术方案的进一步改进，冷水机启动10～20分钟后暂停10～20分钟，随后再次启动，以此循环。

本发明的有益效果：本发明通过电磁加热控制器与电磁加热圈来加热坩埚以实现金属的熔融工作，能够更加有效的控制熔融温度，从而提升铁水质量，而在坩埚外套设隔热层，将电磁加热圈与水冷管交替盘绕在隔热层上，能对电磁加热圈起到有效的降温处理，从而增加电磁加热圈的使用寿命，其中隔热层则能防止水冷管与坩埚直接接触进行发现起爆，同时推进装置将熔融后的铁水推入出料管中随后进入结晶器，即能实现可实现高品质金属铸坯的连续制备。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明内部结构示意图；

图2是隔热层与热辐射反射层连接结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，包括熔融炉、结晶器2、推进机构、牵拉机构3与控制系统。

熔融炉包括壳体11以及设在壳体11内的坩埚12，坩埚12内设有熔融腔121，坩埚12的侧壁上套设有隔热层13，隔热层13上交替盘绕有电磁加热圈14与水冷管15，壳体11外设有与电磁加热圈14电性相连的电磁加热控制器以及与水冷管15相连的冷水机。其中隔热层13由隔热材料制成，通过电磁加热控制器与电磁加热圈14来加热坩埚12以实现金属的熔融工作，能够更加有效的控制熔融温度，从而提升铁水质量，而在坩埚12外套设隔热层13，将电磁加热圈14与水冷管15交替盘绕在隔热层13上，能对电磁加热圈14起到有效的降温处理，从而增加电磁加热圈14的使用寿命，其中隔热层13则能防止水冷管15与坩埚12直接接触进行发现起爆。

坩埚12的上部设有进料管16，进料管16的一端与熔融腔121相通，进料管16的另一端穿过壳体11的壁后位于壳体11外，进料管16用于持续的向熔融腔121内导入物料。

坩埚12的下部设有出料管17，出料管17的一端与熔融腔121相通，出料管17的另一端依次穿过坩埚12的壁、壳体11的壁后与结晶器2的进料口连通，牵拉机构3位于结晶器2的出料口后方以用于牵拉金属铸坯，即能实现可实现高品质金属铸坯的连续制备。

推进机构设在熔融腔121内以用于将熔融后的材料推入出料管17。

电磁加热控制器、冷水机、结晶器2、推进机构、牵拉机构3分别与控制系统控制相连，通过控制系统分别控制电磁加热控制器、冷水机、结晶器2、推进机构、牵拉机构3的运行，即能有效地控制整个连续制造装置自主的运行与工作。

进一步优选的，推进组件包括推进电机41、隔离罩42与螺杆43，推进电机41与控制系统电性相连。

隔离罩42的顶端与坩埚12的顶部固定相连，隔离罩42的底端与坩埚12的底部固定相连，隔离罩42内设有与出料管17连通的推进腔421，隔离罩42的侧部从上至下均匀的设有若干渗透孔422，渗透孔422两端分别连通熔融腔121与推进腔421；铁水通过渗透孔422从熔融腔121进入推进腔421，隔离罩42能够有效的防止未完全熔融的金属残渣或者其他物质进入推进腔421，从而提升金属铸坯连续铸造时的铸坯质量。

推进电机41设在壳体11顶部，螺杆43的一端与推进电机41的输出端固定传动相连，螺杆43的另一端依次穿过壳体11的壁、坩埚12的壁、推进腔421后位于出料管17内，螺杆43可在不进行移动的情况下为熔体提供推力，并在螺杆43的末端推力达到稳定的最大值，螺杆43转速越大，提供的压力也越大，最大可达1MPa，从而实现压力铸造，有效提金属铸坯的致密度，达到或接近金属密度的理论值。同时，旋转的螺杆43还给熔体提供旋转力，从而在结晶时不断打断先形核生长的晶体，实现晶粒细化，在相同铸造条件下，晶粒度可细化半个至一个数量级。

进一步优选的，进料管16位于壳体11外的一端设有加料机构，加料机构包括加料器51、加料电机52、推进器53。

加料器51内设有加料腔511，加料器51一端的上部设有料槽512，加料器51另一端的下部设有料孔513，料槽512、料孔513分别与加料腔511连通，料孔513还与进料管16连通，推进器53为绞龙并设在加料腔511内，料槽512位于推进器53一端的上方，料孔513位于推进器53另一端的下方。

加料电机52位于加料器51外并与推进器53传动相连，加料电机52与控制系统控制相连。控制系统控制加料电机52运行，通过推进器53将料槽512内的物料推送至进料管16中，以实现连续制造装置的连续加料或间歇式加料。

进一步优选的，坩埚12底部为倒锥形结构，出料管17与倒锥形结构的尖锐部相连，使得坩埚12内的铁水能够全部进入推进腔421，防止铁水残留在推进腔421内。

进一步优选的，参考图2，隔热层13内设有真空腔131，真空腔131环绕在坩埚12周围，隔热层13内设置真空腔131既能有效的提升隔热层13的隔热效果，也能减小隔热层13的厚度，减少隔热材料的使用。

进一步优选的，隔热层13的内壁与坩埚12的外壁之间设有热辐射反射层6，热辐射反射层6为采用黑度极低的研磨镀铝板，具有良好的耐热性、热反射性、耐腐蚀性。壳体11的外壁上设有并未图示的防辐射隔热涂层，防辐射隔热涂层采用防辐射材料制成，其主要作用是反射热辐射，在制备过程中使得防辐射材料中具备真空层，使得该涂层还具有隔热效果。

进一步优选的，可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置还包括并未图示的监测系统，监测系统包括温度传感器、显示器与报警器，温度传感器设在坩埚12上，显示器与报警器分别设在壳体11的外壁上，显示器、报警器分别与温度传感器电性相连。便于工作人员监测坩埚12内的温度，以及在温度异常的影响下报警。

本发明还提供一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造方法，其采用的技术方案是：

如图1所示的一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造方法，采用上述的可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，具体包括以下步骤：

a.装置预热：控制电磁加热控制器预热坩埚1210～20分钟，直至熔融腔121内的温度达到500℃～800℃；

b.材料熔融：通过进料管16将材料导入熔融腔121内，控制电磁加热控制器加大输出功率直至熔融腔121内的温度达到1500℃～1800℃；

c.压力铸造：启动推进电机41与结晶器2，铁水经过出料管17后进入结晶器2冷却形成金属铸坯，并通过牵拉机构3拉出。

d.持续加料。

进一步优选的，步骤b中，电磁加热控制器加大输出功率后间歇式启动冷水机。

进一步优选的，冷水机启动10～20分钟后暂停10～20分钟，随后再次启动，以此循环。

实施例一

一种直径8mm铝合金杆坯的连续制造方法，首先启动电磁加热控制器对坩埚12预热10分钟，通过温度传感器监测直至熔融腔121内的温度达到500℃；启动加料电机52，推进器53转动将料槽512内的物料通过进料管16送入熔融腔121内，控制电磁加热控制器加大输出功率，直至熔融腔121内的温度达到1500℃；半小时后启动推进电机41与结晶器2，控制螺杆43的转速没10r/min，启动牵引机构对铝合金杆进行牵引，同时控制加料电机52持续或间歇性运动，实现连续制造装置的连续加料或间歇式加料，以实现铝合金杆的连续生产。

实施例二

一种直径16mm铜合金杆坯的连续制造方法，首先启动电磁加热控制器对坩埚12预热20分钟，通过温度传感器监测直至熔融腔121内的温度达到800℃；启动加料电机52，推进器53转动将料槽512内的物料通过进料管16送入熔融腔121内，控制电磁加热控制器加大输出功率，直至熔融腔121内的温度达到1800℃；半小时后启动推进电机41与结晶器2，控制螺杆43的转速没15r/min，启动牵引机构对铜合金杆进行牵引，同时控制加料电机52持续或间歇性运动，实现连续制造装置的连续加料或间歇式加料，以实现铜合金杆的连续生产。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，其特征在于：

包括熔融炉、结晶器、推进机构、牵拉机构与控制系统；

所述熔融炉包括壳体以及设在壳体内的坩埚，所述坩埚内设有熔融腔，所述坩埚的侧壁上套设有隔热层，所述隔热层上交替盘绕有电磁加热圈与水冷管，所述壳体外设有与电磁加热圈电性相连的电磁加热控制器以及与水冷管相连的冷水机；

所述坩埚的上部设有进料管，所述进料管的一端与熔融腔相通，所述进料管的另一端穿过壳体的壁后位于壳体外；

所述坩埚的下部设有出料管，所述出料管的一端与熔融腔相通，所述出料管的另一端依次穿过坩埚的壁、壳体的壁后与结晶器的进料口连通，

所述牵拉机构位于结晶器的出料口后方以用于牵拉金属铸坯；

所述推进机构设在熔融腔内以用于将熔融后的材料推入出料管；

所述电磁加热控制器、冷水机、结晶器、推进机构、牵拉机构分别与控制系统控制相连。

2.根据权利要求1所述可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，其特征在于：

所述推进组件包括推进电机、隔离罩与螺杆，所述推进电机与控制系统电性相连；

所述隔离罩的顶端与坩埚的顶部固定相连，所述隔离罩的底端与坩埚的底部固定相连，所述隔离罩内设有与出料管连通的推进腔，所述隔离罩的侧部从上至下均匀的设有若干渗透孔，所述渗透孔两端分别连通熔融腔与推进腔；

所述推进电机设在壳体顶部，所述螺杆的一端与推进电机的输出端固定传动相连，所述螺杆的另一端依次穿过壳体的壁、坩埚的壁、推进腔后位于出料管内。

3.根据权利1或2所述可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，其特征在于：

所述进料管位于壳体外的一端设有加料机构；

所述加料机构包括加料器、加料电机、推进器；

所述加料器内设有加料腔，所述加料器一端的上部设有料槽，所述加料器另一端的下部设有料孔，所述料槽、料孔分别与加料腔连通，所述料孔还与进料管连通；

所述推进器为绞龙并设在加料腔内，所述料槽位于推进器一端的上方，所述料孔位于推进器另一端的下方；

所述加料电机位于加料器外并与推进器传动相连，所述加料电机与控制系统控制相连。

4.根据权利1或2所述可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，其特征在于：所述坩埚底部为倒锥形结构，所述出料管与倒锥形结构的尖锐部相连。

5.根据权利1或2所述可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，其特征在于：所述隔热层内设有真空腔，所述真空腔环绕在坩埚周围。

6.根据权利1或2所述可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，其特征在于：所述隔热层的内壁与坩埚的外壁之间设有热辐射反射层，所述壳体的外壁上设有防辐射隔热涂层。

7.根据权利1或2所述可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，其特征在于：还包括监测系统，所述监测系统包括温度传感器、显示器与报警器，所述温度传感器设在坩埚上，所述显示器与报警器分别设在壳体的外壁上，所述显示器、报警器分别与温度传感器电性相连。

8.一种可提供压力铸造的金属铸坯连续制造方法，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的可提供压力铸造的金属铸坯连续制造装置，具体包括以下步骤：

a.装置预热：控制电磁加热控制器预热坩埚10～20分钟，直至熔融腔内的温度达到500℃～800℃；

b.材料熔融：通过进料管将材料导入熔融腔内，控制电磁加热控制器加大输出功率直至熔融腔内的温度达到1500℃～1800℃；

c.压力铸造：启动推进电机与结晶器，铁水经过出料管后进入结晶器冷却形成金属铸坯，并通过牵拉机构拉出。

d.持续加料。

9.根据权利要求8所述可提供压力铸造的金属铸坯连续制造方法，其特征在于；步骤b中，电磁加热控制器加大输出功率后间歇式启动冷水机。

10.根据权利要求9所述可提供压力铸造的金属铸坯连续制造方法，其特征在于；冷水机启动10～20分钟后暂停10～20分钟，随后再次启动，以此循环。