一種過(guò)共晶鋁硅合金連鑄過(guò)程中的熔體處理裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種過(guò)共晶鋁硅合金連鑄過(guò)程中的熔體處理裝置，它包括有導(dǎo)氣管、噴粉裝置，導(dǎo)流管、電磁攪拌器、結(jié)晶器、鑄錠、變質(zhì)劑、縫隙通道、噴粉孔、合金熔體、熱頂，其中，噴粉裝置頂部與導(dǎo)氣管連通，噴粉裝置為中空的管狀裝置，噴粉裝置底部側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)噴粉孔，噴粉孔與導(dǎo)流管內(nèi)壁之間形成縫隙通道，導(dǎo)流管底部安裝在結(jié)晶器上，導(dǎo)流管外側(cè)壁套裝有電磁攪拌器，熱頂內(nèi)腔盛有合金熔體，縫隙通道頂部與合金熔體連通。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：細(xì)化了初晶硅組織，減小變質(zhì)劑用量，降低了成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種過(guò)共晶鋁硅合金連鑄過(guò)程中的熔體處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于金屬材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種過(guò)共晶鋁硅合金連鑄過(guò)程中的熔體處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)共晶鋁硅合金坯料由于具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高耐磨、高耐熱性及較低的熱膨脹性等優(yōu)點(diǎn)，通常用來(lái)制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、轉(zhuǎn)子，斜盤(pán)等關(guān)鍵部件。但是過(guò)共晶鋁硅合金微觀組織中通常存在粗大初生硅及初生硅偏聚現(xiàn)象，嚴(yán)重降低了合金的力學(xué)性能。在普通鑄造下，初生硅一般都比較粗大，呈五瓣星形狀、板片狀、八面體和其它復(fù)雜形貌且棱角鋒利，嚴(yán)重割裂基體，這樣降低了過(guò)共晶鋁硅合金的力學(xué)性能和切削加工性能，尤其是塑性顯著降低。因此改善初生硅的形態(tài)和分布，細(xì)化初生硅的尺寸，減小其對(duì)基體性能的削弱作用，對(duì)于提高過(guò)共晶鋁硅合金的綜合性能具有非常重要的意義。
[0003]目前，在過(guò)共晶鋁硅合金坯料的連鑄過(guò)程中，常采用變質(zhì)處理的方法控制過(guò)共晶鋁硅合金的初晶硅的大小和形貌。中國(guó)專(zhuān)利201210042187.2公布了一種鋁合金變質(zhì)工藝，通過(guò)在鋁合金熔煉過(guò)程中向合金熔體中加入中間合金變質(zhì)劑，變質(zhì)劑在合金熔體中發(fā)生熔化，形成彌散分布的形核質(zhì)點(diǎn)，對(duì)初生硅的形核與生長(zhǎng)產(chǎn)生作用，使得合金中的初生硅的大小、形貌及分布發(fā)生改變。但是這種變質(zhì)工藝在連鑄過(guò)共晶鋁硅合金坯料時(shí)存在下列缺陷:
(I)變質(zhì)劑使用時(shí)多采用塊狀或絲狀的方式加入，導(dǎo)致變質(zhì)劑在熔體中的分布不均勻，往往達(dá)不到彌散分布的效果，變質(zhì)劑加入量較多，利用率低，變質(zhì)效果差。(2 )變質(zhì)過(guò)程往往在熔煉爐或靜置爐中進(jìn)行，變質(zhì)完畢后直到澆注完畢，變質(zhì)效果容易衰退。而且合金熔體經(jīng)過(guò)路程較長(zhǎng)，變質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)往往在流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生碰撞，形核質(zhì)點(diǎn)減少，嚴(yán)重影響變質(zhì)劑的變質(zhì)效果。(3)雖然經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理，但是獲得的過(guò)共晶鋁硅合金連鑄坯料初生硅尺寸和形貌沒(méi)有得到根本的改善，初生硅尺寸仍然很大，晶粒平均尺寸仍達(dá)到70微米以上，形貌較差，以板條狀為主。因此僅通過(guò)常規(guī)的變質(zhì)處理方法難以獲得優(yōu)質(zhì)的過(guò)共晶鋁硅合金坯料。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利200810239936.4公布了一種低成本快速制備過(guò)共晶鋁硅合金棒坯的方法。在惰性氣體保護(hù)下對(duì)過(guò)共晶鋁硅合金進(jìn)行熔煉；在高溫條件下采用復(fù)合變質(zhì)精煉熔體；然后對(duì)熔體進(jìn)行除氣處理；最后采用電磁攪拌方法進(jìn)行快速半連續(xù)鑄造。但是這種工藝存在初生硅偏聚、組織分布不均勻的問(wèn)題，也未能從根本上改善變質(zhì)劑在鋁合金熔體中的彌散分布狀況，初生硅的大小不均，形貌較差。也提到了采用電磁攪拌進(jìn)行半連續(xù)鑄造，但未提及電磁攪拌過(guò)程中產(chǎn)生的趨膚效應(yīng)如何避免，也未提到連鑄過(guò)程中在線變質(zhì)劑以及熔體的在線處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服過(guò)共晶鋁硅合金連鑄過(guò)程中存在的上述不足，提供一種過(guò)共晶鋁硅合金連鑄過(guò)程中的熔體處理裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案為:一種過(guò)共晶鋁硅合金連鑄過(guò)程中的熔體處理裝置，它包括有導(dǎo)氣管、噴粉裝置，導(dǎo)流管、電磁攪拌器、結(jié)晶器、鑄錠、變質(zhì)齊U、縫隙通道、噴粉孔、合金熔體、熱頂，其中，噴粉裝置頂部與導(dǎo)氣管連通，噴粉裝置為中空的管狀裝置，噴粉裝置底部側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)噴粉孔，噴粉孔與導(dǎo)流管內(nèi)壁之間形成縫隙通道，導(dǎo)流管底部安裝在結(jié)晶器上，導(dǎo)流管外側(cè)壁套裝有電磁攪拌器，熱頂內(nèi)腔盛有合金熔體，縫隙通道頂部與合金熔體連通。
[0007]所述的電磁攪拌器為旋轉(zhuǎn)電磁攪拌器、行波電磁攪拌器、螺旋式電磁攪拌器，或前述攪拌器組成的復(fù)合電磁攪拌器。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0009]第一、粉狀或粒狀變質(zhì)劑產(chǎn)生大量的“異質(zhì)”形核質(zhì)點(diǎn)，作為初生硅的結(jié)晶的“核心”，提高初生硅的有效形核率，細(xì)化初生硅，改變初生硅的形貌，細(xì)化了初晶硅組織，減小變質(zhì)劑用量，降低了成本。
[0010]第二、電磁攪拌器和氣流攪動(dòng)合金熔體，促進(jìn)變質(zhì)劑快速?gòu)浬?qiáng)化的同時(shí)，可促進(jìn)合金熔體溫度場(chǎng)和成分場(chǎng)的均勻化，非常有利于獲得細(xì)小的晶粒。
[0011]第三、噴粉裝置的設(shè)置避免電磁場(chǎng)的趨膚效應(yīng)的影響，電磁場(chǎng)的分布更加均勻，合金熔體溫度場(chǎng)和成分場(chǎng)也更加均勻。
[0012]第四、該方法集在線變質(zhì)一在線除氣一在線凈化，集物理細(xì)化和化學(xué)細(xì)化于一起，對(duì)過(guò)共晶鋁硅合金熔體進(jìn)行處理，有利于獲得高品質(zhì)的過(guò)共晶鋁硅合金坯料。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合所有附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例為:參見(jiàn)附圖1，本實(shí)施例所述的過(guò)共晶鋁硅合金連鑄過(guò)程中的熔體處理裝置包括有導(dǎo)氣管1、噴粉裝置2，導(dǎo)流管3、電磁攪拌器4、結(jié)晶器5、鑄錠6、變質(zhì)劑7、縫隙通道8、噴粉孔9、合金熔體10、熱頂11，其中，噴粉裝置2的材質(zhì)為硅酸鋁保溫材料，外壁光滑，外壁直徑為40mm。導(dǎo)流管3內(nèi)徑為60mm，結(jié)晶器5中石墨環(huán)內(nèi)徑為75mm。噴粉裝置2頂部與導(dǎo)氣管I連通，噴粉裝置2為中空的管狀裝置，管腔內(nèi)裝有AL-P粉狀變質(zhì)劑，粉狀變質(zhì)劑的大小為200目。噴粉裝置2底部側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)噴粉孔9，噴粉孔9與導(dǎo)流管3內(nèi)壁之間形成縫隙通道8，縫隙通道8寬度為10mm。導(dǎo)流管3底部安裝在結(jié)晶器5上，導(dǎo)流管3外側(cè)壁套裝有電磁攪拌器4，熱頂11內(nèi)腔盛有合金熔體10，縫隙通道8頂部與合金熔體10連通，電磁攪拌器4為旋轉(zhuǎn)電磁攪拌器、行波電磁攪拌器、螺旋式電磁攪拌器，或前述攪拌器組成的復(fù)合電磁攪拌器。
[0015]上述方案制備的A390鋁合金坯料，含硅量為17.2%。采用的變質(zhì)劑為粉狀鋁磷變質(zhì)劑，磷含量為4.5%。澆注之前，將噴粉裝置和變質(zhì)劑預(yù)熱到300°C。制備時(shí)，將820°C的A390鋁合金熔體導(dǎo)入熱頂中，熔體經(jīng)縫隙通道流向結(jié)晶器進(jìn)行連續(xù)鑄造。連鑄過(guò)程穩(wěn)定后，開(kāi)啟噴粉裝置，吹入的氮?dú)鈮毫?.05Mpa，氮?dú)饬髁繛?.lL/min，粉狀變質(zhì)劑吹入量150g/min。采用的電磁攪拌器的名義輸入功率是1.2kW，攪拌頻率為40Hz，連鑄穩(wěn)定后采用的連鑄工藝參數(shù)為:連鑄速度為300mm/min，冷卻水壓為0.35Mpa，縫隙通道內(nèi)熔體溫度為740-780 0C。連鑄結(jié)束獲得了組織細(xì)小、成分均勻的A390鋁合金鑄錠。
[0016]以上所述之實(shí)施例只為本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例，并非以此限制本實(shí)用新型的實(shí)施范圍，故凡依本實(shí)用新型之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種過(guò)共晶鋁硅合金連鑄過(guò)程中的熔體處理裝置，其特征在于:它包括有導(dǎo)氣管(I)、噴粉裝置(2)，導(dǎo)流管(3)、電磁攪拌器(4)、結(jié)晶器(5)、鑄錠(6)、變質(zhì)劑(7)、縫隙通道(8)、噴粉孔(9)、合金熔體(10)、熱頂(11)，其中，噴粉裝置(2)頂部與導(dǎo)氣管(I)連通，噴粉裝置(2 )為中空的管狀裝置，噴粉裝置(2 )底部側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)噴粉孔(9 )，噴粉孔(9)與導(dǎo)流管(3)內(nèi)壁之間形成縫隙通道(8)，導(dǎo)流管(3)底部安裝在結(jié)晶器(5)上，導(dǎo)流管(3 )外側(cè)壁套裝有電磁攪拌器(4 )，熱頂(11)內(nèi)腔盛有合金熔體(10 )，縫隙通道(8 )頂部與合金熔體(10)連通。
2.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)共晶鋁硅合金連鑄過(guò)程中的熔體處理裝置，其特征在于:電磁攪拌器(4)為旋轉(zhuǎn)電磁攪拌器、行波電磁攪拌器、螺旋式電磁攪拌器，或前述攪拌器組成的復(fù)合電磁攪拌器。
【文檔編號(hào)】B22D11/11GK203649346SQ201320858744
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】白月龍, 湯孟歐, 李大普, 李詩(shī), 劉振, 劉旭華, 王育槐, 梁合意, 吳世豪 申請(qǐng)人:湖南文昌科技有限公司