CN112059128B - 一种高温合金母合金钢模铸造装置及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高温合金母合金铸造技术领域，具体涉及一种高温合金母合金钢模铸造装置及其应用方法。本发明的高温合金母合金钢模铸造装置包括模架车，所述模架车包括车轮和底盘；模架，由钢条焊接而成，竖直放置在模架车上；石墨底垫，为一体式结构，平铺在模架底部，保证金属液不渗漏；钢模，上部设置有保温冒口，中部采用钢模卡框固定，竖直放置在石墨底垫上；导线；系统控制柜；及电磁振动器，安装在模架车的底盘上，通过导线与系统控制柜相连，所述系统控制柜用于调整电磁振动器的振幅和振动频率。本发明将电磁振动器应用在高温合金母合金钢模铸造中，能显著增强合金液对流补缩，降低缩孔，并且促进夹杂物和气体上浮，从而有效提高合金成品率。

Description

一种高温合金母合金钢模铸造装置及其应用方法
技术领域
本发明属于高温合金母合金铸造技术领域，具体涉及一种高温合金母合金钢模铸造装置及其应用方法。
背景技术
高温合金材料被誉为燃气涡轮的心脏，在航空发动机、火箭发动机及燃气轮机等的高温热端部件中起着不可替代的作用，且广泛地应用于原子能、能源动力、交通运输、石油化工、矿山冶金、玻璃建材、造纸制浆和海水作业等领域，对国民经济和国防建设具有重大战略意义。高温合金元素种类繁多，强化机理复杂，高温合金的制备技术是衡量一个国家工业发展水平的重要标志。
目前，高温合金制备主要采用“双联”工艺，即一次母合金熔炼来获得目标成分，二次重溶进一步降低铸件气体及夹杂物含量，最终浇注成特定尺寸及形状的铸件。而通过传统普通钢模铸造工艺生产的高温合金母合金锭，存在较为严重的中心缩松、缩孔及气体夹杂等问题，这些均严重影响工业冶炼母合金的质量和成品率，为解决上述问题，一般在钢模上部设置保温冒口来提高上部金属液的补缩能力，减小缩孔，但是冒口的添加对合金锭缩孔的减少效果不是很显著，反而会增加金属液的二次夹杂，污染金属液，从而降低合金锭的内在质量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，针对高温合金母合金在钢模铸造过程中容易产生缩松缩孔、气孔及夹杂物等缺陷突出的问题，提供了一种高温合金母合金钢模铸造装置及其应用方法。本发明将电磁振动器应用在高温合金母合金钢模铸造中，使电磁振动作用于整个模组，有利于浇注过程中气体夹杂上浮逸出，并且凝固末期糊状区会由于机械振动而发生枝晶破碎，提高金属液流动性和补缩能力，最后降低母合金锭的缩松缩孔和夹杂含量，提高合金的成品率。
为解决上述现有技术的不足，本发明采用以下技术方案：一种高温合金母合金钢模铸造装置，包括模架车，所述模架车包括车轮和底盘；
模架，由钢条焊接而成，竖直放置在模架车上；
石墨底垫，为一体式结构，平铺在模架底部，保证金属液不渗漏；
钢模，上部设置有保温冒口，中部采用钢模卡框固定，竖直放置在石墨底垫上；
导线；
系统控制柜；
及电磁振动器，安装在模架车的底盘上，通过导线与系统控制柜相连，所述系统控制柜用于调整电磁振动器的振幅和振动频率。
所述钢模卡框由相互平行的内侧带有凹槽的钢条组成。
所述模架车的底盘两端通过铰链与电机相连，通过控制电机运转控制模架车在轨道上移动。
所述模架为立体框架，由横截面为L型的钢条焊接而成，框架内整齐排列有钢模。
所述石墨底垫呈薄板状，平铺在模架底部，厚度为15-30mm，所述石墨底垫上设置有均匀排布的环形凹坑，环形凹坑的深度为5-10mm，外径等于钢模外径，内径等于钢模内径。
所述钢模为圆形管状，材质为45号钢，管壁厚度为10-15mm。
所述钢模卡框是由四根内侧带有凹槽的钢条组成的方形结构，凹槽轮廓为圆弧状，圆弧直径与钢模外径相等。
所述钢条中相邻的第一钢条和第二钢条为一整体，第三钢条和第四钢条能够在钢条轨道上相对运动以调整钢模卡框的大小，并通过螺栓连接固定。
所述的高温合金母合金钢模铸造装置的应用方法，包括以下步骤：
a.在模架底部铺上一层石墨底垫，然后有序地将钢模竖直放置在石墨底垫上，钢模管口对准石墨底垫环形凹坑，组装好的钢模上部依次安装保温冒口，随后滑动钢模卡框的可移动钢条以适应钢模数量，并紧固螺栓；钢模固定好后，将整个模架放置在模架车上，并在模架车底盘上安装电磁振动器，用导线将其与系统控制柜连接，并设置定时启动及振动参数；
b.将组装好的装置通过模架车移动到铸锭室，开始浇注时，金属液从溜槽浇注到第一根钢模时，系统控制柜的定时器开关启动，电磁振动器带动整个模组振动；
c.当所有钢模全部充型完毕0.5-1小时后，逐步提高振幅和频率振动，0.5-1小时后，电磁振动器自动关闭，随后将整个模组从铸锭室移出；
d. 冷却脱模后，切除冒口，精整修磨，检测合格后，入库。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明将电磁振动器应用在高温合金母合金钢模铸造中，使电磁振动作用于整个模组，有利于浇注过程中气体夹杂上浮逸出，并且凝固末期糊状区会由于机械振动而发生枝晶破碎，提高金属液流动性和补缩能力，降低母合金锭的缩松缩孔和夹杂含量， 显著增强合金液对流补缩，提高底部散热，促进夹杂物上浮，降低母合金一次及二次缩孔，提高合金锭表面及内在质量，有效提高合金成品率，能够解决现有钢模铸造高温合金母合金的补缩困难，一次缩孔及二次缩孔粗大，母合金表面质量和气体夹杂等问题。
附图说明
图1是本发明高温合金母合金钢模铸造装置的主视图。
图2是图1所述铸造装置中模管卡框的俯视图。
图3是图1所述铸造装置中石墨底垫的结构示意图。
附图标记说明：1-模架车；2-模架；3-石墨底垫；4-钢模卡框；5-钢模；6-保温冒口；7-导线；8-系统控制柜；9-电磁振动器；11-车轮；12-钢板底盘；31-环形凹坑；41-钢条；41A-第一钢条；41B-第二钢条；41C-第三钢条；41D-第四钢条。
具体实施方式
一种高温合金母合金钢模铸造装置，包括模架车1、模架2、石墨底垫3、钢模5、导线7、系统控制柜8及电磁振动器9，所述模架车1包括车轮11和钢板底盘12；
所述模架2由钢条焊接而成，竖直放置在模架车1上；
所述石墨底垫3为一体式结构，平铺在模架2底部，保证金属液不渗漏；
所述钢模5上部设置有内部呈漏斗型的保温冒口6，中部采用钢模卡框4固定，竖直放置在石墨底垫3上；
所述电磁振动器9安装在模架车1的底盘12上，通过导线7与系统控制柜8相连，所述系统控制柜8用于调整电磁振动器9的振幅和振动频率。
所述钢模卡框4由相互平行的内侧带有凹槽的钢条组成。
所述模架车1的底盘12两端通过铰链与电机相连，通过控制电机运转控制模架车1在铁轨上移动。
所述模架2为立体框架，由横截面为L型的钢条焊接而成，框架内整齐排列有钢模5。
所述石墨底垫3呈薄板状，平铺在模架2底部，厚度为15mm，所述石墨底垫3上设置有均匀排布的环形凹坑31，环形凹坑31的深度为5mm，外径等于钢模5外径，内径等于钢模5内径。
所述钢模5的材质为45号钢，圆形管状，管壁厚度为15mm。
所述钢模卡框4是由四根内侧带有凹槽的钢条41组成的方形结构，凹槽轮廓为圆弧状，圆弧直径与钢模外径相等。
所述钢条41中相邻的第一钢条41A和第二钢条41B为一整体，第三钢条41C和第四钢条41D能够在钢条轨道上相对运动以调整钢模卡框4的大小，并通过螺栓连接固定。
所述的高温合金母合金钢模铸造装置的应用方法，包括以下步骤：
a.在模架2底部铺上一层石墨底垫3，然后有序地将钢模5竖直放置在石墨底垫3上，钢模5管口对准石墨底垫环形凹坑31，组装好的钢模5上部依次安装保温冒口6，随后滑动钢模卡框4的可移动钢条以适应钢模5数量，并从组装好的模组外围套上，紧固螺栓；钢模5固定好后，将整个模架2放置在模架车1上，随后在模架车1底盘上安装电磁振动器9，用导线7将其与系统控制柜8连接，并设置定时启动及振动参数；
b.将组装好的装置通过模架车1移动到铸锭室，开始浇注时，金属液从溜槽浇注到第一根钢模时，系统控制柜8的定时器启动开关，电磁振动器9带动整个模组振动；
c.当所有钢模5全部充型完毕0.8小时后，逐步提高振幅和频率振动，0.8小时后，电磁振动器9自动关闭，随后将整个模组从铸锭室移出；
d. 冷却脱模后，切除冒口，精整修磨，检测合格后，入库。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种高温合金母合金钢模铸造装置，其特征在于，包括模架车（1），所述模架车（1）包括车轮（11）和底盘（12），所述模架车（1）的底盘（12）两端通过铰链与电机相连，通过控制电机运转控制模架车（1）在轨道上移动；
模架（2），由钢条焊接而成，竖直放置在模架车（1）上；
石墨底垫（3），为一体式结构，平铺在模架（2）底部，所述石墨底垫（3）上设置有均匀排布的环形凹坑（31），环形凹坑（31）的深度为5-10mm，外径等于钢模（5）外径，内径等于钢模（5）内径，保证金属液不渗漏；
钢模（5），上部设置有保温冒口（6），中部采用钢模卡框（4）固定，竖直放置在石墨底垫（3）上， 所述钢模卡框（4）由相互平行的内侧带有凹槽的钢条（41）组成，所述钢条（41）中相邻的第一钢条（41A）和第二钢条（41B）为一整体，第三钢条（41C）和第四钢条（41D）能够在钢条轨道上相对运动以调整钢模卡框（4）的大小，并通过螺栓连接固定；
导线（7）；
系统控制柜（8）；
及电磁振动器（9），安装在模架车（1）的底盘（12）上，通过导线（7）与系统控制柜（8）相连，所述系统控制柜（8）用于调整电磁振动器（9）的振幅和振动频率；
所述高温合金母合金钢模铸造装置的应用方法，包括以下步骤：
a.在模架（2）底部铺上一层石墨底垫（3），然后有序地将钢模（5）竖直放置在石墨底垫（3）上，钢模（5）管口对准石墨底垫环形凹坑（31），组装好的钢模（5）上部依次安装保温冒口（6），随后滑动钢模卡框（4）的可移动钢条以适应钢模（5）数量，并紧固螺栓；钢模（5）固定好后，将整个模架（2）放置在模架车（1）上，并在模架车（1）底盘上安装电磁振动器（9），用导线（7）将其与系统控制柜（8）连接，并设置定时启动及振动参数；
b.将组装好的装置通过模架车（1）移动到铸锭室，开始浇注时，金属液从溜槽浇注到第一根钢模时，系统控制柜（8）的定时器开关启动，电磁振动器（9）带动整个模组振动；
c.当所有钢模（5）全部充型完毕0.5-1小时后，逐步提高振幅和频率振动，0.5-1小时后，电磁振动器（9）自动关闭，随后将整个模组从铸锭室移出；
d. 冷却脱模后，切除冒口，精整修磨，检测合格后，入库。
2.根据权利要求1所述的高温合金母合金钢模铸造装置，其特征在于，所述模架（2）为立体框架，由横截面为L型的钢条焊接而成，框架内整齐排列有钢模（5）。
3.根据权利要求1所述的高温合金母合金钢模铸造装置，其特征在于，所述石墨底垫（3）呈薄板状，平铺在模架（2）底部，厚度为15-30mm。
4.根据权利要求1所述的高温合金母合金钢模铸造装置，其特征在于，所述钢模（5）为圆形管状，材质为45号钢，管壁厚度为10-15mm。
5.根据权利要求1所述的高温合金母合金钢模铸造装置，其特征在于，所述钢模卡框（4）是由四根内侧带有凹槽的钢条（41）组成的方形结构，凹槽轮廓为圆弧状，圆弧直径与钢模外径相等。
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