CN115213361A - 浇注定向凝固工艺 - Google Patents

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    • B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
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Abstract

本发明涉及定向凝固熔模精密铸造技术领域，具体涉及一种浇注定向凝固工艺，其包括:模底座，所述模底座由支撑基板及覆盖在所述支撑基板顶部的导热底板构成；所述支撑基板与所述导热底板之间设有第一冷却通道，并且所述支撑基板任意的一侧设有与所述第一冷却通道连通的第一冷却接口；锭模，所述锭模设置在所述模底座顶部，并且锭模设置为锥台结构，内部可采用中空液冷或气冷复合模设计。本发明主要提供真空腔室环境定向凝固解决方案，该工艺也适用非真空环境浇注环境。

Description

浇注定向凝固工艺
技术领域
本发明涉及定向凝固熔模精密铸造技术领域，具体涉及一种浇注定向凝固工艺。
背景技术
在冶金行业常用熔炼液态金属浇注成型，在这个过程中取向性凝固(定向凝固)可控性难度大，尤其是在密闭的抽真空腔室环境浇注。
发明内容
本发明提供一种浇注定向凝固工艺，主要提供真空腔室环境定向凝固解决方案，该工艺也适用非真空环境浇注环境。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种浇注定向凝固工艺，其包括:模底座，所述模底座由支撑基板及覆盖在所述支撑基板顶部的导热底板构成；所述支撑基板与所述导热底板之间设有第一冷却通道，并且所述支撑基板任意的一侧设有与所述第一冷却通道连通的第一冷却接口；锭模，所述锭模设置在所述模底座顶部。
优选的，所述锭模为下大上小的锥台形结构。
优选的，还包括垫板，所述垫板设置在所述导热底板顶部。
优选的，所述垫板与所述浇注腔底部轮廓相适配，用于保护锭模下缘和传导热量。
优选的，所述垫板材质与浇注材质相同。
优选的，所述垫板材质为与浇注材质不同的金属板、耐火砖。
优选的，所述锭模的内壁与外壁之间为空腔结构，并且所述空腔内设有第二冷却通道，所述锭模任意的一侧设有与所述第二冷却通道连通的第二冷却接口。
优选的，所述第一冷却接口及所述第二冷却接口分别与冷却液循环泵连接，所述第一冷却通道及所述第二冷却通道内的冷却介质为液体。
优选的，所述第一冷却接口及所述第二冷却接口分别与高压冷却气源连接，所述第一冷却通道及所述第二冷却通道内的冷却介质为低温气体。
本发明有益效果为：该工艺通过设置锭模和模底座结构，可用于真空浇注成型，也适用于非真空浇注成型。模底座通过冷却通道实现了冷却功能，锥台设计增大导向传热，使金属液能够顺序凝固。从而改善液态金属浇注凝固的铸态组织，减小凝固金属的缩孔大小和缩短凝固金属的缩孔深度。复合结构的模底座由支撑基板和导热底板构成，其导热底板可采用高传热钢板或铜板等材料实现，锭模直接坐放在导热底板上。模底座的结构中的冷却通道用于通入冷媒，加速导热板冷却性能，进而冷切锭模下部，实现上热下冷的定向凝固，必要时复合锥台锭模锥形中空冷媒强冷,减少金属锭凝固缩孔、疏松等凝固缺陷。锭模下面大主要作用是增加锭模与模底座的接触面积，传导金属液凝固热量，实现凝固过程热量定向传导，达到金属液定向凝固目的。而锭模上部冒口端模壁加厚储热，实现金属锭上面最后凝固液态金属向下回填金属锭底部的体积收缩。同时锭模顶部的冒口还可加保温冒口耐材等保温发热材料。垫板与锭模内沿轮廓相适配时，可保护锭模下沿，并防止高温金属液烫坏锭模下沿。金属锭与垫板可在凝固过程中与垫板融为一体。而当所述垫板由耐火砖拼接而成时，则便于金属的脱模。为了提高冷却效率，当所述冷却接口与冷却液循环泵连接，所述冷却通道内的冷却介质为液体，此时在液体冷媒的循环作用下，使模底座实现对金属锭的冷却凝固作用。另外，为了降低故障率，所述冷却接口也可与高压气源连接，并通过气体散热的方式来实现模底座的冷却散热功能，加速底部热量导出，实现上热下冷的定向凝固。
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为本发明模底座与锭模整体结构示意图；
图2为本发明复合锭模内部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明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作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。
根据图1、图2所示，一种浇注定向凝固工艺，其包括:模底座1，所述模底座1由支撑基板2及覆盖在所述支撑基板2顶部的导热底板3构成；所述支撑基板2与所述导热底板3之间设有第一冷却通道4，并且所述支撑基板2任意的一侧设有与所述第一冷却通道4连通的第一冷却接口5；锭模6，所述锭模6设置在所述模底座1顶部。
通过上述设置的锭模6和模底座1结构，可用于真空浇注成型，也适用于非真空浇注成型。模底座1通过第一冷却通道4实现了冷却功能，使金属液能够顺序凝固。从而改善液态金属浇注凝固的铸态组织，减小凝固金属的缩孔大小和缩短凝固金属的缩孔深度。复合结构的模底座1由支撑基板2和导热底板3构成，其导热底板3可采用高传热钢板或铜板等材料实现，锭模6直接坐放在导热底板3上。模底座1的结构中的第一冷却通道4用于通入冷媒，加速导热底板3冷却性能，进而冷切锭模6下部，实现上热下冷的定向凝固，减少金属锭凝固缩孔、疏松等凝固缺陷。
其中，所述锭模6为下大上小的锥台形结构。锭模6的锥台型设计,以利于储热和传导热量，同时还增加金属锭与模底座1的接触面积，传导金属液凝固热量，实现凝固过程热量定向传导，达到金属液定向凝固目的。而锭模6上部冒口端模壁加厚储热，实现金属锭上面最后凝固液态金属向下回填金属锭底部的体积收缩。同时锭模6顶部的冒口还可加保温冒口耐材等保温发热材料。
该工艺结构中还包括垫板8，所述垫板8设置在所述导热底板3顶部。所述垫板8与所述浇注腔底部轮廓相适配，用于保护锭模下缘和传导热量，同时还防止或减少高温金属液对模底座1的烫伤及粘连等问题。其中垫板8材质可以与浇注材质相同，也可选用与浇注材质不同的金属板或耐火砖。当所述垫板8与所述浇注腔7内的浇注材质相同，金属锭与垫板8可在凝固过程中与垫板8融为一体。而当所述垫板8由普通钢板、铁板等其他材质的金属板或耐火砖拼接而成时，则便于金属的脱模。
在冷却方面，所述锭模6的内壁与外壁之间为空腔结构，并且所述空腔内设有第二冷却通道10，所述锭模6任意的一侧设有与所述第二冷却通道10连通的第二冷却接口9。其中，所述第一冷却接口5及所述第二冷却接口9分别与冷却液循环泵连接，所述第一冷却通道4及所述第二冷却通道10内的冷却介质为液体。另外，还可根据冷却需求，将所述第一冷却接口5及所述第二冷却接口9分别与高压冷却气源连接，所述第一冷却通道4及所述第二冷却通道19内的冷却介质为低温气体。
该设置中，在冷却介质的循环作用下，使模底座1实现对金属锭的冷却凝固作用，从而加速锭模6底部热量导出，实现上热下冷的定向凝固。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种浇注定向凝固工艺，其特征在于,包括:
模底座，所述模底座由支撑基板及覆盖在所述支撑基板顶部的导热底板构成；所述支撑基板与所述导热底板之间设有第一冷却通道，并且所述支撑基板任意的一侧设有与所述第一冷却通道连通的第一冷却接口；
锭模，所述锭模设置在所述模底座顶部。
2.根据权利要求1所述的浇注定向凝固工艺，其特征在于：所述锭模为下大上小的锥台形结构。
3.根据权利要求2所述的浇注定向凝固工艺，其特征在于：还包括垫板，所述垫板设置在所述导热底板顶部。
4.根据权利要求3所述的浇注定向凝固工艺，其特征在于：所述垫板与所述浇注腔底部轮廓相适配，用于保护锭模下缘和传导热量。
5.根据权利要求3所述的浇注定向凝固工艺，其特征在于：所述垫板材质与浇注材质相同。
6.根据权利要求3所述的浇注定向凝固工艺，其特征在于：所述垫板材质为与浇注材质不同的金属板、耐火砖。
7.根据权利要求2所述的浇注定向凝固工艺，其特征在于：所述锭模的内壁与外壁之间为空腔结构，并且所述空腔内设有第二冷却通道，所述锭模任意的一侧设有与所述第二冷却通道连通的第二冷却接口。
8.根据权利要求7所述的浇注定向凝固工艺，其特征在于：所述第一冷却接口及所述第二冷却接口分别与冷却液循环泵连接，所述第一冷却通道及所述第二冷却通道内的冷却介质为液体。
9.根据权利要求7所述的浇注定向凝固工艺，其特征在于：所述第一冷却接口及所述第二冷却接口分别与高压冷却气源连接，所述第一冷却通道及所述第二冷却通道内的冷却介质为低温气体。
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