專利名稱：鎂合金連鑄結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種冶金技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)備，具體是一種鎂合金連鑄結(jié)晶器。
背景技術(shù)：
鎂合金是目前密度最小的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有髙的比強度和比剛度，而且地球表層鎂資源豐富，因此科學(xué)家們正在致力于開發(fā)可以應(yīng)用在電子、航天、汽車等領(lǐng)域的鎂合金。目前國內(nèi)外絕大部分都采用壓鑄方法制造鎂合金零件，但該法容易在鎂合金零件內(nèi)部產(chǎn)生氣孔以及夾雜而降低了其力學(xué)性能；其次壓鑄成本比較高；最后由于壓鑄本身的局限性使得生產(chǎn)大尺寸零件挑戰(zhàn)比較大，因此鎂合金在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定程度的限制。而連鑄具有改善鎂合金的顯微組織、提高其力學(xué)性能、降低其制備成本的特點，且生產(chǎn)效率高，制備大尺寸鑄坯也相對比較簡單，因此鎂合金連鑄技術(shù)已經(jīng)成為鎂合金研究領(lǐng)域的一個熱點。結(jié)晶器被喻為連鑄的"心臟"，可見其在連鑄過程中起著重要作用。不同合金體系對結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)有不同的要求，目前國內(nèi)外鎂合金連鑄結(jié)晶器結(jié)構(gòu)都沿用傳統(tǒng)的鋁合金連鑄所用的結(jié)晶器結(jié)構(gòu)。
經(jīng)過對現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?00810010647.7，名稱為鎂合金錠坯的油滑電磁立式半連續(xù)鑄造方法與結(jié)晶器。該鎂合金結(jié)晶器包括金屬內(nèi)套、冷卻系統(tǒng)、勵磁線圈、潤滑油環(huán)和保護氣體，該結(jié)晶器的優(yōu)點是可以提高鎂合金表面質(zhì)量，降低鎂合金鑄錠的表面車削量，提高鑄造速度。而該結(jié)晶器存在的缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價相對較高，且該結(jié)晶器采用傳統(tǒng)鋁合金連鑄的冷卻方式以及全金屬型結(jié)晶器，會造成一次冷卻速度過大以及冷卻不均勻的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致結(jié)晶器內(nèi)部鎂合金熔體液穴高度增加不利于鎂合金連鑄坯的宏觀偏析。雖然該結(jié)晶器采用電磁場方法一定程度上降低了鎂合金連鑄坯中的宏觀偏析，但也提高了其生產(chǎn)成本。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提供一種鎂合金連鑄結(jié)晶器，有利于消除連鑄坯的宏觀偏析，改善連鑄坯的表面質(zhì)量，且結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。
本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本實用新型包括石墨環(huán)、金屬內(nèi)套、金屬外套、進水管，通過石墨環(huán)和金屬內(nèi)套之間的緊密配合形成的一個絕熱腔體，金屬內(nèi)套和金屬外套之間包圍形成的一個冷卻水腔體，在冷卻水腔體內(nèi)壁下側(cè)均勻分布二次冷卻水出口。
所述的石墨環(huán)，由強度大于30MPa的石墨加工而成，為一個空心環(huán)，內(nèi)徑與所要連鑄的鎂合金鑄坯的直徑相同，其上下外徑的差值在10-40皿之間。
所述的金屬內(nèi)套，是用導(dǎo)熱系數(shù)大于237W/m2.K的鋁合金或者是銅合金加工而成。
所述的金屬外套，采用不銹鋼lCrl7Ni8合金加工而成。
所述的絕熱腔體，是由金屬內(nèi)套與石墨環(huán)緊密配合并在橫軸線上側(cè)包圍形成的一個環(huán)形腔，環(huán)形腔高度在10-30mm之間，徑向長度在10-40mm之間。
所述的冷卻水腔體，是在金屬內(nèi)套和金屬外套之間通過螺紋、螺栓或者密封膠配合連接形成的。
所述的進水管有兩個，焊接在金屬外套外壁上，進水管的直徑根據(jù)連鑄鑄坯尺寸的大小可以選用四分管、六分管或者八分管，長度在150-350mm。
所述的二次冷卻水出口，直徑在l-5mm之間，兩兩相鄰二次冷卻水出口的間距在5-15mm之間，二次冷卻水出口軸線與結(jié)晶器豎直軸線之間的夾角在30-60度之間。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果該結(jié)晶器通過在金屬內(nèi)套和石墨環(huán)之間包圍成一個氣腔阻礙了結(jié)晶器上側(cè)熔體導(dǎo)熱，達到降低結(jié)晶器內(nèi)部熔體初始凝固點下降的目的，最終使得結(jié)晶器內(nèi)部液穴高度降低，從而達到減少鎂合金連鑄宏觀偏析的目的，另外一方面由于連鑄過程的初始凝固點下降，大大的減少連鑄坯表面偏析瘤的出現(xiàn)，而且由于本結(jié)晶器沒有采用外加電磁場方法消除宏觀偏析因此極大的降低了鎂合金連鑄坯的生產(chǎn)成本。另外由于本結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低。

圖1為鎂合金連鑄結(jié)晶器示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例做詳細說明本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
如圖1所示，本實施例包括石墨環(huán)l、金屬內(nèi)套2、金屬外套3、進水管4，通過石墨環(huán)1和金屬內(nèi)套2之間的緊密配合形成一個絕熱腔體5，金屬內(nèi)套2和金屬外套3之間包圍形成一個冷卻水腔體6，在冷卻水腔體6內(nèi)壁下側(cè)均勻分布二次冷卻水出口 7。
所述的石墨環(huán)l，由強度大于30MPa的石墨加工而成，為一個空心環(huán)，內(nèi)徑與所要連鑄的鎂合金鑄坯的直徑相同，其上下外徑的差值在10-40mm之間。
所述的金屬內(nèi)套2，是用導(dǎo)熱系數(shù)大于237W/m2.K的鋁合金或者是銅合金力口工而成。
所述的金屬外套3，采用不銹鋼1Crl7Ni8合金加工而成。
所述的絕熱腔體5，是由金屬內(nèi)套2與石墨環(huán)1緊密配合并在橫軸線上側(cè)包圍形成的一個環(huán)形腔，環(huán)形腔高度在10-30mm之間，徑向長度在10-40mm之間。
所述的冷卻水腔體6，是在金屬內(nèi)套2和金屬外套3之間通過螺紋、螺栓或者密封膠配合連接形成的。
所述的進水管4有兩個，焊接在金屬外套3外壁上，進水管4的直徑根據(jù)連鑄鑄坯尺寸的大小可以選用四分管、六分管或者八分管，長度在150-350mm。
所述的二次冷卻水出口7，直徑在1-5ram之間，兩兩相鄰二次冷卻水出口7的間距在5-15ram之間，二次冷卻水出口 7軸線與結(jié)晶器豎直軸線之間的夾角在30-60度之間。
本實施例將該結(jié)晶器機構(gòu)通過澆注水口安裝在中間包下部，并利用金屬內(nèi)套2外沿將其固定在連鑄平臺。在連鑄開始時，從進水管4注入冷卻水，此時冷卻
水流量應(yīng)該較小，避免合金熔體冷卻過快而導(dǎo)致凝固的鎂合金連鑄坯"咬住"結(jié)晶器而中斷連鑄，反之若注入的冷卻水太小將導(dǎo)致鎂合金沒有完全凝固而出現(xiàn)"拉漏"事故。隨著連鑄速度的增加，冷卻水流量也應(yīng)該逐漸的增加。當連鑄達到穩(wěn)定連鑄速度時冷卻水的流量也相應(yīng)達到最大。本實施例通過石墨環(huán)1 和結(jié)晶器金屬內(nèi)套2之間配合，圍成一個空氣絕熱腔體5，阻礙了結(jié)晶器上側(cè)熔 體導(dǎo)熱，達到降低結(jié)晶器內(nèi)部熔體初始凝固點下降的目的，從而降低了結(jié)晶器 內(nèi)部熔體液穴高度，最后達到降低鎂合金連鑄坯內(nèi)部宏觀偏析和減少鎂合金連 鑄坯表面偏析瘤的目的。另外本結(jié)晶器采用均勻分布二次冷卻水出口 7，因此二 次冷卻場十分的均勾，有利于消除連鑄坯的宏觀偏析和改善連鑄坯的表面質(zhì)量。 本實用新型主要適用鎂合金連鑄，也適用于其它導(dǎo)熱系數(shù)大于200W/m2.K， 結(jié)晶潛熱小于300 KJ/Kg的合金。
權(quán)利要求1、一種鎂合金連鑄結(jié)晶器，包括石墨環(huán)、金屬內(nèi)套、金屬外套、進水管，其特征在于通過石墨環(huán)和金屬內(nèi)套之間的緊密配合形成一個絕熱腔體，金屬內(nèi)套和金屬外套之間包圍形成一個冷卻水腔體，在冷卻水腔體內(nèi)壁下側(cè)圓環(huán)等距離分布二次冷卻水出口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金連鑄結(jié)晶器，其特征是，所述的石墨環(huán)，由強度大于30MPa的石墨加工而成，為一個空心環(huán)，內(nèi)徑與所要連鑄的鎂合金鑄坯的直徑相同，其上下外徑的差值在10-40mm之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金連鑄結(jié)晶器，其特征是，所述的金屬內(nèi)套，是用導(dǎo)熱系數(shù)大于237W/m2. K的鋁合金或者是銅合金加工而成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎂合金連鑄結(jié)晶器，其特征是，所述的金屬外套，采用不銹鋼1Crl7Ni8合金加工而成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金連鑄結(jié)晶器，其特征是，所述的絕熱腔體，是由金屬內(nèi)套與石墨環(huán)緊密配合并在橫軸線上側(cè)包圍形成的一個環(huán)形腔，環(huán)形腔高度在10-30mm之間，徑向長度在10-40ram之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金連鑄結(jié)晶器，其特征是，所述的冷卻水腔體，是在金屬內(nèi)套和金屬外套之間通過螺紋、螺栓或者密封膠配合連接形成的。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金連鑄結(jié)晶器，其特征是，所述的進水管有.兩個，焊接在金屬外套外壁上，進水管的直徑根據(jù)連鑄鑄坯尺寸的大小可以選用四分管、六分管或者八分管，長度在150-350mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金連鑄結(jié)晶器，其特征是，所述的二次冷卻水出口， 二次冷卻水出水口直徑在l-5mm之間，兩兩相鄰二次冷卻水出水口的間距在5-15mm之間，二次冷卻水出口軸線與結(jié)晶器豎直軸線之間的夾角在30-60度之間。
專利摘要一種鎂合金連續(xù)鑄造結(jié)晶器，屬于冶金領(lǐng)域。包括石墨環(huán)、金屬內(nèi)套、金屬外套、進水管，通過石墨環(huán)和金屬內(nèi)套之間的緊密配合形成一個絕熱腔體，金屬內(nèi)套和金屬外套之間包圍形成一個冷卻水腔體，在金屬內(nèi)套冷卻水腔體下側(cè)均勻分布二次冷卻水出口。本實用新型主要用于鎂合金連鑄，也適用于其它導(dǎo)熱系數(shù)大于200W/m².K，結(jié)晶潛熱小于300kJ/kg的合金連鑄，都可以有效的減少連鑄坯中合金元素的宏觀偏析，從而有效的提高連鑄坯的力學(xué)性能。
文檔編號B22D11/04GK201427179SQ20092007778
公開日2010年3月24日 申請日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
發(fā)明者丁文江, 王鋒華, 杰 董, 鄭興偉, 麗 靳 申請人:上海交通大學(xué)