CN111570765A - 一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，涉及贵金属加工技术领域，用于解决现有技术中因双层石墨模具自上而下的散热顺序，导致铸锭表面存在缺陷的问题。包括：将设置有待熔铸材料的石墨模具放入熔铸炉，在所述石墨模具上表面设置厚度为100‑200mm的保温加热复合材料；向抽真空后的所述熔铸炉内充入惰性气体，在加热功率为35KW的条件下加热7min；冷却后得到铸锭。
Description
技术领域
本发明涉及贵金属加工技术领域，更具体的涉及一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法。
背景技术
贵金属行业中多使用真空熔铸炉生产贵金属锭。真空熔铸炉在通电状态下，中频大电流流向被绕制成环状加热线圈，在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束。将贵金属被加热体放置在线圈内的堵塞式石墨模具内，磁束就会贯通整个被加热物体，在被加热物体的内部与加热电流相反的方向产生相对应的涡电流。由于被加热物体内存在着电阻，所以会产生很多的焦耳热，使物体自身的温度迅速上升，达到贵金属材料加热熔炼的温度。
高温熔炼贵金属时熔铸炉自动将熔炼室抽至真空状态，并在真空环境中充入惰性气体保护熔炼。待贵金属料全部熔融为液态后，停止中频加热。通有循环冷却水的底板托起石墨模具，冷却底板通过与模具底部接触进行快速冷却。保证铸锭自下而上顺序凝固，从而尽可能分散、消除缩孔，提高贵金属锭表面质量。
贵金属真空熔铸炉所用石墨模具目前为单层，熔铸效率较低。为了提高铸造效率，采用了一种贵金属真空熔铸炉用双层石墨模具。该模具包括模具盖、中间层模具与底层模具。中间层模具既是上层模具的模腔又是下层模具的模具盖，能够充分利用真空熔铸炉的炉膛空间、节省模具材料、提高熔铸效率。
双层石墨模具很好的解决了熔铸效率问题，但是由于上层模具接触的不是冷却底板而是下层模具，下层石墨模具与下层铸锭是个很大的热源，导致上层铸锭呈现自上而下顺序凝固，铸锭表面产生缩孔。
发明内容
本发明实施例提供一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，用于解决现有技术中因石墨模具自上而下的散热顺序，导致铸锭表面存在缺陷的问题。
本发明实施例提供一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，包括：
将设置有待熔铸材料的双层石墨模具放入熔铸炉，在上层石墨模具的上表面设置厚度为100-200mm的保温加热复合材料；其中，所述双层石墨模具包括上层石墨模具和下层石墨模具；
向抽真空后的所述熔铸炉内充入惰性气体，在加热功率为35KW的条件下加热7min；
通循环水冷却后得到铸锭。
优选地，所述保温复合材料包括高熔点保温材料和石墨加热材料；
所述石墨加热材料的下表面与所述上层石墨模具的上表面相接触；
所述高熔点保温材料设置在所述石墨加热材料的上表面以及四周，且设置在所述石墨加热材料四周的所述高熔点保温材料的下表面与所述上层石墨模具的上表面相接触。
优选地，所述高熔点保温材料为硅酸铝纤维材质，用于对所述石墨加热材料保温。
优选地，所述上层石墨模具设置在所述下层石墨模具的上方。
本发明实施例提供一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，包括：将设置有待加工材料的石墨模具放入熔铸炉，在所述石墨模具上表面设置厚度为100-200mm的保温加热复合材料；向抽真空后的所述熔铸炉内充入惰性气体，在加热功率为35KW的条件下加热7min；通循环水冷却后得到铸锭。该方法中在石墨模具的上表面设置保温加热复合材料，在熔铸炉冷却时，保温加热复合材料作为上层铸锭的热源使得石墨模具产生的热量缓慢流失，即设定铸锭上方的冷却速度变慢，铸锭的下方与下层石墨模具相接触，因下层石墨模具通过环水冷却速度较快，因此可以形成铸锭按照自下而上的顺序进行凝固冷却，从而解决了现有技术中因石墨模具存在自上而下的顺序进行冷却，导致铸锭上表面存在缺陷的问题。
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为本发明实施例提供的一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的贵金属熔铸炉结构示意图；
图3为本发明实施例提供的保温加热复合材料结构示意图；
其中，101～熔铸炉；102～耐火泥保护的中频感应加热圈；103～循环冷却水底板；104～保温加热复合材料；105～双层石墨模具；104-1～高熔点保温材料；104-2～石墨加热材料；105-1～上层石墨模具；105-2～下层石墨模具。
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。
图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法流程示意图该方法至少可以应用于金锭制备方法中。
如图1所示，该方法主要包括以下步骤：
步骤101，将设置有待加工材料的双层石墨模具放入熔铸炉，在上层石墨模具上表面设置厚度为100-200mm的保温加热复合材料；其中，所述双层石墨模具包括上层石墨模具和下层石墨模具；
步骤102，向抽真空后的所述熔铸炉内充入惰性气体，在加热功率为35KW的条件下加热7min；
步骤103，通循环水冷却后得到铸锭。
图2为本发明实施例提供的贵金属熔铸炉结构示意图；图3为本发明实施例提供的保温加热复合材料结构示意图，以下结合图2和图3，详细介绍改善铸锭表面缺陷的方法。
在步骤101中，把设置有待加工材料的双层石墨模具放入到熔铸炉内，在上层石墨模具的上表面上设置厚度为100～200mm的保温加热复合材料；进一步地，设置熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为10KW，并预热60秒；
需要说明的是，在实际应用中，双层石墨模具包括上层石墨模具和下层石墨模具。其中，上层石墨模具设置在下层石墨模具的上方；保温加热复合材料设置在上层石墨模具的上方。
进一步地，保温加热复合材料包括高熔点保温材料和石墨加热材料，如图3所示，石墨加热材料的下表面与上层石墨模具的上表面相接触；高熔点保温材料设置在石墨加热材料的上表面以及四周，且设置在石墨加热材料四周的高熔点保温材料的下表面与上层石墨模具的上表面相接触。在实际应用中，石墨加热材料被中频感应线圈加热产生大量的热量，高熔点保温材料为硅酸铝纤维材质，其作用为对石墨加热材料进行保温，避免石墨加热材料产生的热量快速流失。
进一步地，硅酸铝纤维材质的热导率为0.045w/(m·k)，而石墨加热材料的热导率为151w/(m·k)，由于硅酸铝纤维材质的热导率远远低于石墨加热材料的热导率，因此，设置在石墨加热材料四周的硅酸铝纤维材质可以避免石墨加热材料产生的热量快速流失。
在步骤102中，对熔铸炉进行抽真空操作，直至熔铸炉的真空度达到1000Pa；向抽真空后的熔铸炉内充入保护气氩气直至0.4Mpa，调节熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为30～35KW，并设置加热时间为7～12分钟。
在步骤103中，加热完成后打开冷却系统，通有循环冷却水底板托起双层石墨模具，对双层石墨模具中熔融状态的贵金属进行冷却铸锭，当上层石墨模具上层的温度冷却至100～120℃时，打开熔铸炉的炉盖，对贵金属铸锭脱模，得到贵金属铸锭。
在实际应用中，当通有循环冷却水底板托起下层石墨模具时，由于上层石墨模具的上表面设置有保温加热复合材料，保温加热复合材料能使得上层石墨模具内的铸锭的上表面冷却速度变慢，因铸锭下表面与下层石墨模具相接触，而下层石墨模具通过循环水冷却速度比较快，因此可以使得上层铸锭形成自下而上的冷却顺序，从而避免了现有技术中上层铸锭的冷却顺序为自上而下，导致上层铸锭的上表面存在缺陷的问题。
为了进一步地介绍本发明实施例提供的一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，以下结合实施例1～4，详细介绍该方法。
实施例1：
本发明实施例一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，包括以下步骤：
模具预热：把放有金料、配重完成的双层石墨模具放入熔铸炉，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为10KW，并预热60秒。
抽真空：对熔铸炉进行抽真空操作，直至真空度为1000Pa；
熔炼：熔炼前向抽真空后的熔铸炉内充入保护气氩气至0.4Mpa，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为35KW，加热7分钟；
冷却：加热完成后打开冷却系统，通有循环冷却水的底板托起双层石墨模具，对双层石墨模具中熔融状态的贵金属进行冷却铸锭；
出炉：当上层石墨模具上层的温度冷却至120℃时，打开熔铸炉的炉盖，对金锭脱模。
实施例2：
本发明实施例一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，包括以下步骤：
模具预热：把放有金料、配重完成的双层石墨模具放入熔铸炉，在上层石墨模具的上方设置厚度为100mm的石墨加热材料，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为10KW，并预热60秒。
抽真空：对熔铸炉进行抽真空操作，直至真空度为1000Pa；
熔炼：熔炼前向抽真空后的熔铸炉内充入保护气氩气至0.4Mpa，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为35KW，加热7分钟；
冷却：加热完成后打开冷却系统，通有循环冷却水的底板托起双层石墨模具，对双层石墨模具中熔融状态的贵金属进行冷却铸锭；
出炉：当上层石墨模具上层的温度冷却至120℃时，打开熔铸炉的炉盖，对金锭脱模。
实施例3：
本发明实施例一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，包括以下步骤：
模具预热：把放有金料、配重完成的双层石墨模具放入熔铸炉，在上层石墨模具的上方设置厚度为100mm的高熔点保温加热复合材料，其中高熔点保温材料厚度30mm、石墨加热材料厚度70mm，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为10KW，并预热60秒。
抽真空：对熔铸炉进行抽真空操作，直至真空度为1000Pa；
熔炼：熔炼前向抽真空后的熔铸炉内充入保护气氩气至0.4Mpa，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为35KW，加热7分钟；
冷却：加热完成后打开冷却系统，通有循环冷却水的底板托起双层石墨模具，对双层石墨模具中熔融状态的贵金属进行冷却铸锭；
出炉：当上层石墨模具上层的温度冷却至120℃时，打开熔铸炉的炉盖，对金锭脱模。
实施例4：
本发明实施例一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，包括以下步骤：
模具预热：把放有金料、配重完成的双层石墨模具放入熔铸炉，在上层石墨模具的上方设置厚度为100mm的高熔点保温加热复合材料，其中高熔点保温材料厚度20mm、石墨加热材料厚度80mm，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为10KW，并预热60秒。
抽真空：对熔铸炉进行抽真空操作，直至真空度为1000Pa；
熔炼：熔炼前向抽真空后的熔铸炉内充入保护气氩气至0.4Mpa，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为35KW，加热7分钟；
冷却：加热完成后打开冷却系统，通有循环冷却水的底板托起双层石墨模具，对双层石墨模具中熔融状态的贵金属进行冷却铸锭；
出炉：当石墨模具上层的温度冷却至120℃时，打开熔铸炉的炉盖，对金锭脱模。
实施例5：
本发明实施例一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，包括以下步骤：
模具预热：把放有金料、配重完成的双层石墨模具放入熔铸炉，在上层石墨模具的上方设置厚度为200mm的高熔点保温加热复合材料，其中高熔点保温材料厚度60mm、石墨加热材料厚度140mm，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为10KW，并预热60秒。
抽真空：对熔铸炉进行抽真空操作，直至真空度为1000Pa；
熔炼：熔炼前向抽真空后的熔铸炉内充入保护气氩气至0.4Mpa，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为35KW，加热7分钟；
冷却：加热完成后打开冷却系统，通有循环冷却水的底板托起双层石墨模具，对双层石墨模具中熔融状态的贵金属进行冷却铸锭；
出炉：当石墨模具上层的温度冷却至120℃时，打开熔铸炉的炉盖，对金锭脱模。
实施例6：
本发明实施例一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，包括以下步骤：
模具预热：把放有金料、配重完成的双层石墨模具放入熔铸炉，在上层石墨模具的上方设置厚度为200mm的高熔点保温加热复合材料，其中高熔点保温材料厚度40mm、石墨加热材料厚度160mm，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为10KW，并预热60秒。
抽真空：对熔铸炉进行抽真空操作，直至真空度为1000Pa；
熔炼：熔炼前向抽真空后的熔铸炉内充入保护气氩气至0.4Mpa，调整熔铸炉内耐火泥保护的中频感应加热圈的加热功率为35KW，加热7分钟；
冷却：加热完成后打开冷却系统，通有循环冷却水的底板托起双层石墨模具，对双层石墨模具中熔融状态的贵金属进行冷却铸锭；
出炉：当石墨模具上层的温度冷却至120℃时，打开熔铸炉的炉盖，对金锭脱模。
实施例1～6的上层金锭表面质量对比如下表：
综上所述，本发明实施例提供一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，包括：将设置有待熔铸材料的双层石墨模具放入熔铸炉，在上层石墨模具上表面设置厚度为100-200mm的保温加热复合材料；其中，所述双层石墨模具包括上层石墨模具和下层石墨模具；向抽真空后的所述熔铸炉内充入惰性气体，在加热功率为35KW的条件下加热7min；冷却后得到铸锭。该方法中在石墨模具的上表面设置保温加热复合材料，在熔铸炉加热时，保温层内的石墨加热材料被中频炉加热产生大量的热；在熔铸炉冷却时，保温层内的高熔点保温材料使得石墨加热材料和石墨模具产生的热量缓慢流失，即设定铸锭上方的冷却速度变慢，铸锭的下方与下层石墨模具相接触，因下层石墨模具通过循环水冷却速度较快，因此可以形成铸锭按照自下而上的顺序进行凝固冷却，从而解决了现有技术中因石墨模具存在自上而下的顺序进行冷却，导致铸锭上表面存在缺陷的问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种改善双层模具铸锭表面缺陷的方法，其特征在于，包括：
将设置有待熔铸材料的双层石墨模具放入熔铸炉，在上层石墨模具的上表面设置厚度为100-200mm的保温加热复合材料；其中，所述双层石墨模具包括上层石墨模具和下层石墨模具；
向抽真空后的所述熔铸炉内充入惰性气体，在加热功率为35KW的条件下加热7min；
通循环水冷却后得到铸锭。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保温复合材料包括高熔点保温材料和石墨加热材料；
所述石墨加热材料的下表面与所述上层石墨模具的上表面相接触；
所述高熔点保温材料设置在所述石墨加热材料的上表面以及四周，且设置在所述石墨加热材料四周的所述高熔点保温材料的下表面与所述上层石墨模具的上表面相接触。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高熔点保温材料为硅酸铝纤维材质，用于对所述石墨加热材料保温。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上层石墨模具设置在所述下层石墨模具的上方。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200825 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |