一種水平連鑄裝置及連鑄方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水平連鑄裝置及連鑄方法，該裝置可以實(shí)現(xiàn)銅及銅合金、鋁及鋁合金以及鑄鐵等的無氧化水平連鑄。該水平連鑄裝置包括密封焊接的爐殼、石墨坩堝、石墨加熱體、石墨或耐火材料流管、鑄型石墨套、水冷環(huán)狀結(jié)晶器、流管加熱器、第一壓緊裝置、第二壓緊裝置。爐體處于氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛中，石墨坩堝下端設(shè)有熔液出口，并與流管密封連接，鑄型石墨套安裝在流管內(nèi)孔中，水冷環(huán)狀結(jié)晶器緊密包圍鑄型石墨套，第一、第二壓緊裝置固定流管和鑄型石墨套。熔液依靠重力和牽引過程中的吸引力從坩堝轉(zhuǎn)移到鑄型石墨套，在石墨套中冷卻結(jié)晶后，經(jīng)牽引機(jī)水平牽引，形成所需要的產(chǎn)品。本發(fā)明具有產(chǎn)品適應(yīng)性廣、表面質(zhì)量好、產(chǎn)品氧含量低等特點(diǎn)。
【專利說明】一種水平連鑄裝置及連鑄方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬及其合金、黑色金屬及其合金連鑄鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種水平連鑄裝置及連鑄方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水平連續(xù)鑄造是一種先進(jìn)的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結(jié)晶器的特殊金屬型中，凝固結(jié)殼了的鑄件，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器的另一端拉出，它可獲得任意或特定的長度的鑄件?？梢詫?shí)現(xiàn)棒材、管材、板材的連續(xù)鑄造。傳統(tǒng)的水平連鑄，主要采用工頻有芯感應(yīng)熔化爐和保溫爐，只適合單一金屬或合金的連續(xù)鑄造，更換金屬或合金的品種非常困難，且對金屬及合金的適應(yīng)性差，鑄造產(chǎn)品的氧含量高，不能適用于特種有色合金或?qū)Ξa(chǎn)品的物理化學(xué)指標(biāo)有特殊要求的產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提供一種水平連鑄裝置及連鑄方法，解決傳統(tǒng)鑄造方法更換鑄造品種困難、產(chǎn)品氧含量高及不能實(shí)現(xiàn)特種合金的連續(xù)鑄造等問題，可實(shí)現(xiàn)冷型或熱型連續(xù)鑄造，產(chǎn)品氧含量低，物理化學(xué)指標(biāo)優(yōu)良。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]一種水平連鑄裝置，包括密封的爐殼和緊靠爐殼內(nèi)的爐襯，爐殼上端設(shè)置有爐蓋，所述的爐殼內(nèi)部設(shè)置有石墨坩堝，石墨坩堝內(nèi)部上端設(shè)有保護(hù)套，石墨坩堝的周圍固定有加熱體，加熱體通過電極引出密封裝置和引出電極引出到爐殼的外面，石墨坩堝下部開有孔洞，流管插入石墨坩堝下部的孔洞中，且與石墨坩堝密封連接，流管依靠第一壓緊裝置與石墨坩堝固定；流管前端設(shè)置有凹孔，鑄型石墨套插入流管前端的凹孔中，通過第二壓緊裝置壓緊固定，鑄型石墨套外面包圍有結(jié)晶器組件；所述的鑄型石墨套前端上下各開有兩個小孔，一個小孔中固定有流管測溫?zé)犭娕迹硪粋€小孔中固定氮?dú)馔ㄈ牍?；流管的外面安裝有流管加熱器；所述的引出電極前端的孔洞中插入有冷卻裝置。
[0006]所述的石墨坩堝放置在坩堝定位支撐塊上，石墨坩堝上面靠爐蓋壓緊，側(cè)面設(shè)置有坩堝頂緊裝置頂緊固定。
[0007]所述的引出電極為前端設(shè)有孔洞的水冷石墨電極，所述的冷卻裝置包括冷卻水進(jìn)口、冷卻水出口和冷卻管，冷卻管插入水冷石墨電極前端的孔洞中，外部冷卻循環(huán)水通過冷卻水進(jìn)口進(jìn)入冷卻管，再通過冷卻水出口流出。
[0008]所述的水平連鑄裝置的爐膛中還設(shè)置有熔液泄漏監(jiān)測裝置和爐膛熱電偶。
[0009]所述的流管與石墨坩堝結(jié)合面通過鉻火泥密封面密封。
[0010]所述的流管為石墨或耐火材料流管，流管外安裝有石墨制成的流管加熱器，流管加熱器通過石墨電極引出；所述的加熱體為石墨加熱體。
[0011]爐體側(cè)下面設(shè)有兩個快速開閉的側(cè)快開蓋，所述的爐體側(cè)面設(shè)有兩個可打開的側(cè)
密封蓋。[0012]所述的結(jié)晶器組件包括鑄型石墨套外面包圍的水冷結(jié)晶器，水冷結(jié)晶器通過結(jié)晶器進(jìn)出水軟管與外部循環(huán)冷卻水連接。
[0013]所述的水冷結(jié)晶器為圓形水冷環(huán)狀結(jié)晶器，結(jié)晶器進(jìn)出水軟管的進(jìn)出水口之間通過隔板分割，防止水短路。
[0014]一種基于水平連鑄裝置的水平連鑄方法，包括以下步驟:
[0015]I)將需要熔煉的金屬放入石墨坩堝中，并控制溶化后的金屬熔液液面在保護(hù)套以下；
[0016]2)將氮?dú)馔ㄟ^氮?dú)馔ㄈ牍芤?m3/h的流量通入爐內(nèi)20min，以置換爐內(nèi)的空氣為
氮?dú)猓?br> [0017]3)給加熱體通電，開始加熱，并將氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)為0.5m3/h,維持爐膛壓力在2000-4000Pa左右；將爐膛溫度設(shè)定為1250°C，直至坩堝內(nèi)金屬完全熔化；其中，所述加熱體的加熱最高溫度為1600-1800°C ；
[0018]4)給流管加熱器通電，開始加熱，將流管溫度設(shè)定為980°C，直至溫度達(dá)到設(shè)定值；
[0019]5)增加水冷結(jié)晶器冷卻水流量,并啟動牽引機(jī)，以90mm/min速度、拉-停-推-停的節(jié)奏牽引引錠桿，金屬熔液經(jīng)水冷結(jié)晶器冷卻凝固后出料，即得到金屬鑄件。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0021]本發(fā)明提供的水平連鑄裝置及連鑄方法，通過設(shè)置密封的爐殼使整個爐膛處于密封狀態(tài)，且爐膛內(nèi)部充滿氮?dú)庖员Ｗo(hù)石墨構(gòu)件不被氧化，同時也降低了產(chǎn)品的氧含量；設(shè)有流管加熱器和熔液泄漏監(jiān)測裝置可以獨(dú)立控制流管的溫度，以適應(yīng)不同的被熔融金屬，實(shí)現(xiàn)冷型或熱型水平連鑄。同時，通過采用石墨坩堝作為熔液的載體，由于石墨具有強(qiáng)度高、易加工、與熔液不侵潤等特點(diǎn)，使得石墨坩堝適用于幾乎所有金屬及其合金的熔化，因此克服了現(xiàn)有技術(shù)只適合單一金屬或合金的連續(xù)鑄造問題。
[0022]同時，采用石墨加熱體進(jìn)行加熱，可使加熱溫度達(dá)到1600-1800°C。并采用水冷環(huán)狀結(jié)晶器緊密包圍鑄型石墨套，已達(dá)到很好的冷卻效果。
[0023]本發(fā)明所涉及的水平連鑄裝置，采用保護(hù)氣氛下的電阻加熱方式，幾乎適用于熔點(diǎn)不超過1800°C的全部有色黑色金屬及其合金，熔液可以排空，便于隨時更換鑄造品種，處于保護(hù)氣氛之中，產(chǎn)品含氧量低，具有優(yōu)良的物理化學(xué)指標(biāo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明水平連鑄裝置結(jié)構(gòu)外形圖；
[0025]圖2為本發(fā)明水平連鑄裝置結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0026]圖3為本發(fā)明流管及加熱器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明水冷石墨電極結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]其中:1_爐蓋；2-爐殼；3_引出電極；4_側(cè)密封蓋；5_側(cè)快開蓋；6_結(jié)晶器組件；7-爐膛熱電偶；8-爐襯；9_電極引出密封裝置；10-坩堝頂緊裝置；11-爐壁水冷環(huán)；12_石墨坩堝；13_坩堝定位支撐塊；14_流管；15_第一壓緊裝置；16_第二壓緊裝置；17_加熱體；18_保護(hù)套；19_鉻火泥密封面；20_流管加熱器；21_鑄型石墨套；22_水冷結(jié)晶器；23-結(jié)晶器進(jìn)出水軟管；24_氮?dú)馔ㄈ牍埽?5_流管測溫?zé)犭娕迹?6_冷卻水進(jìn)口 ；27_冷卻水出口 ；28-冷卻管；29-水冷石墨電極。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0030]參見圖1至圖4，一種水平連鑄裝置，包括密封焊接的爐殼2和緊靠爐殼2內(nèi)的爐襯8 ;石墨坩堝12位于爐殼2的內(nèi)部，放置在坩堝定位支撐塊13上，上面靠爐蓋I壓緊，側(cè)面靠坩堝頂緊裝置10頂緊固定；石墨坩堝12下部開有孔洞，流管14插入石墨坩堝12下部的孔洞中，流管14與石墨坩堝12的結(jié)合面通過鉻火泥密封面19密封。流管14依靠第一壓緊裝置15與石墨坩堝12固定。石墨坩堝12內(nèi)部上端設(shè)有耐火材料保護(hù)套18，正常生產(chǎn)過程中，熔液液面在保護(hù)套18之內(nèi)，隔絕石墨坩堝12與空氣的接觸，防止石墨坩堝與空氣接觸造成氧化侵蝕。加熱體17固定在石墨坩堝12的周圍，通過電極引出密封裝置9和引出電極3引出到爐殼2的外面。其中，流管14為石墨或耐火材料流管；所述的加熱體17為石墨加熱體。
[0031]參見圖3，鑄型石墨套21插入流管14前端的凹孔中，通過第二壓緊裝置16壓緊固定。鑄型石墨套21外面包圍水冷結(jié)晶器22，水冷結(jié)晶器22通過結(jié)晶器進(jìn)出水軟管23與外部循環(huán)冷卻水連接。鑄型石墨套21靠近內(nèi)壁前端上下各開有兩個小孔，一個固定流管測溫?zé)犭娕?5，另一個固定氮?dú)馔ㄈ牍?4，來通入氮?dú)獗Ｗo(hù)鑄型石墨套以防氧化；流管加熱器20安裝在流管14的外面。石墨或耐火材料流管外設(shè)有石墨制成的流管加熱器20,并通過石墨電極引出。
[0032]其中，鑄型石墨套21外包圍水冷環(huán)狀結(jié)晶器22，結(jié)晶器可以為圓形和其它各種形狀，結(jié)晶器上有結(jié)晶器進(jìn)出水軟管23，進(jìn)出水口之間通過隔板分割，防止水短路。
[0033]本實(shí)施例水冷石墨電極29的具體實(shí)施如圖4所示:所述的引出電極3為前端設(shè)有孔洞的水冷石墨電極29，由冷卻水進(jìn)口 26、冷卻水出口 27和冷卻管28組成的冷卻裝置插入水冷石墨電極29前端的孔洞中，圓周方向緊密接觸以加強(qiáng)冷卻效果。外部冷卻循環(huán)水通過冷卻水進(jìn)口 26進(jìn)入冷卻管28，再通過冷卻水出口 27流出。
[0034]同時，所述的爐體側(cè)面設(shè)有兩個可打開的側(cè)密封蓋4，方便石墨加熱體的維修更換。
[0035]爐體側(cè)下面設(shè)有兩個快速開閉的側(cè)快開蓋5，可在熔液泄漏后打開，將熔液導(dǎo)流到爐體外面接料盤。
[0036]此外,所述的爐殼上還設(shè)置有爐壁水冷環(huán)11，用來冷卻爐殼外壁，降低爐殼表面的溫度。同時，所述的爐膛中設(shè)置有爐膛熱電偶7和熔液泄漏監(jiān)測裝置，該監(jiān)測裝置采用熱電偶，當(dāng)熔液泄露后，遭遇熱電偶，其溫度會急劇上升。
[0037]本發(fā)明提供的裝置可以實(shí)現(xiàn)銅及銅合金、鋁及鋁合金以及鑄鐵等的無氧化水平連鑄。熔液依靠重力和牽引過程中的吸引力從坩堝轉(zhuǎn)移到鑄型石墨套，在石墨套中冷卻結(jié)晶后，經(jīng)牽引機(jī)水平牽引，形成所需要的產(chǎn)品。本發(fā)明具有產(chǎn)品適應(yīng)性廣、表面質(zhì)量好、產(chǎn)品氧含量低等特點(diǎn)。
[0038]本實(shí)施例銅合金的水平連鑄方法，使用上述的水平連鑄裝置，包括以下步驟:
[0039]I)將需要熔煉的銅合金放入石墨坩堝中，并保證熔化后銅合金液面在保護(hù)套內(nèi)。[0040]2)將氮?dú)馔ㄟ^氮?dú)馔ㄈ牍芤?m3/h的流量通入爐內(nèi)20min，以置換爐內(nèi)的空氣為氮?dú)狻?br> [0041]3)給加熱體通電，開始加熱，并將氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)為0.5m3/h,維持爐膛壓力在2000-4000Pa左右；將爐膛溫度設(shè)定為1250°C，直至坩堝內(nèi)金屬完全熔化；其中，采用石墨作為加熱體，所述加熱體的加熱最高溫度為1600-1800°C。
[0042]4)給流管加熱器通電，開始加熱，將流管溫度設(shè)定為980°C，直至溫度達(dá)到設(shè)定值。
[0043]5)增加結(jié)晶器冷卻水流量,并啟動牽引機(jī)，以90mm/min速度、拉-停-推-停的節(jié)奏牽引引錠桿，銅液經(jīng)結(jié)晶器冷卻凝固后出料，即得到銅合金鑄件。
[0044]本發(fā)明所涉及的水平連鑄裝置，采用保護(hù)氣氛下的電阻加熱方式，幾乎適用于熔點(diǎn)不超過1800°C的全部有色黑色金屬及其合金，熔液可以排空，便于隨時更換鑄造品種，處于保護(hù)氣氛之中，產(chǎn)品含氧量低，具有優(yōu)良的物理化學(xué)指標(biāo)。解決了傳統(tǒng)鑄造方法不能實(shí)現(xiàn)特種合金的連續(xù)鑄造問題及更換鑄造品種困難、產(chǎn)品氧含量高等問題，可實(shí)現(xiàn)冷型或熱型連續(xù)鑄造，產(chǎn)品氧含量低，物理化學(xué)指標(biāo)優(yōu)良。
[0045]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種水平連鑄裝置，其特征在于，包括密封的爐殼(2)和緊靠爐殼(2)內(nèi)的爐襯(8)，爐殼(2)上端設(shè)置有爐蓋(1)，所述的爐殼(2)內(nèi)部設(shè)置有石墨坩堝(12)，石墨坩堝(12)內(nèi)部上端設(shè)有保護(hù)套(18)，石墨坩堝(12)的周圍固定有加熱體(17)，加熱體(17)通過電極引出密封裝置(9)和引出電極(3)引出到爐殼(2)的外面，石墨坩堝(12)下部開有孔洞，流管(14)插入石墨坩堝(12)下部的孔洞中，且與石墨坩堝(12)密封連接，流管(14)依靠第一壓緊裝置(15)與石墨坩堝(12)固定；流管(14)前端設(shè)置有凹孔，鑄型石墨套(21)插入流管(14)前端的凹孔中，通過第二壓緊裝置(16)壓緊固定，鑄型石墨套(21)外面包圍有結(jié)晶器組件(6);所述的鑄型石墨套(21)前端上下各開有兩個小孔，一個小孔中固定有流管測溫?zé)犭娕?25)，另一個小孔中固定氮?dú)馔ㄈ牍?24);流管(14)的外面安裝有流管加熱器(20)；所述的引出電極(3)前端的孔洞中插入有冷卻裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平連鑄裝置，其特征在于，所述的石墨坩堝(12)放置在坩堝定位支撐塊(13)上，石墨坩堝(12)上面靠爐蓋(I)壓緊，側(cè)面設(shè)置有坩堝頂緊裝置(10)頂緊固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平連鑄裝置，其特征在于，所述的引出電極(3)為前端設(shè)有孔洞的水冷石墨電極(29)，所述的冷卻裝置包括冷卻水進(jìn)口(26)、冷卻水出口(27)和冷卻管(28)，冷卻管(28)插入水冷石墨電極(29)前端的孔洞中，外部冷卻循環(huán)水通過冷卻水進(jìn)口(26)進(jìn)入冷卻管(28)，再通過冷卻水出口(27)流出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平連鑄裝置，其特征在于，所述的水平連鑄裝置的爐膛中還設(shè)置有熔液泄漏監(jiān)測裝置和爐膛熱電偶(7 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平連鑄裝置，其特征在于，所述的流管(14)與石墨坩堝(12)結(jié)合面通過鉻火泥密封面(19)密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平連鑄裝置，其特征在于，所述的流管(14)為石墨或耐火材料流管，流管(14)外安裝有石墨制成的流管加熱器(20)，流管加熱器(20)通過石墨電極引出；所述的加熱體(17)為石墨加熱體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平連鑄裝置，其特征在于，爐體側(cè)下面設(shè)有兩個快速開閉的側(cè)快開蓋(5)，所述的爐體側(cè)面設(shè)有兩個可打開的側(cè)密封蓋(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平連鑄裝置，其特征在于，所述的結(jié)晶器組件(6)包括鑄型石墨套(21)外面包圍的水冷結(jié)晶器(22)，水冷結(jié)晶器(22)通過結(jié)晶器進(jìn)出水軟管(23)與外部循環(huán)冷卻水連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的水平連鑄裝置，其特征在于，所述的水冷結(jié)晶器(22)為圓形水冷環(huán)狀結(jié)晶器，結(jié)晶器進(jìn)出水軟管(23)的進(jìn)出水口之間通過隔板分割，防止水短路。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1~8所述裝置的水平連鑄方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將需要熔煉的金屬放入石墨坩堝中，并控制溶化后的金屬熔液液面在保護(hù)套以下； 2)將氮?dú)馔ㄟ^氮?dú)馔ㄈ牍芤?m3/h的流量通入爐內(nèi)20min，以置換爐內(nèi)的空氣為氮?dú)猓? 3)給加熱體通電，開始加熱，并將氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)為0.5m3/h，維持爐膛壓力在2000-4000Pa左右；將爐膛溫度設(shè)定為1250°C，直至坩堝內(nèi)金屬完全熔化；其中，所述加熱體的加熱最高溫度為1600-1800°C ； 4)給流管加熱器通電，開始加熱，將流管溫度設(shè)定為980°C，直至溫度達(dá)到設(shè)定值； 5)增加水冷結(jié)晶器冷卻水流量,并啟動牽引機(jī)，以90mm/min速度、拉-停-推-停的節(jié)奏牽引引錠桿，金屬 熔液經(jīng)水冷結(jié)晶器冷卻凝固后出料，即得到金屬鑄件。
【文檔編號】B22D11/16GK103736950SQ201410029883
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】趙吉澤, 呂靜茹 申請人:西安科唯電熱科技有限公司