本發(fā)明屬于輕金屬合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種輕金屬合金高速澆鑄凝固成形裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前國(guó)內(nèi)外采用半連續(xù)或模鑄的方法鑄造輕金屬合金鑄坯，拉速很慢；以鎂合金為例，目前國(guó)內(nèi)外輕金屬合金半連鑄速度基本在1.3～6m/h之間，而鋼鐵鑄坯的連鑄速度起步拉速都在18m/h，提高輕金屬合金連續(xù)鑄造的拉速是解決制約輕金屬合金材料應(yīng)用推廣的主要因素之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題在于提供一種輕金屬合金高速澆鑄凝固成形裝置及方法，以提升輕金屬合金鑄坯的生產(chǎn)效率。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種輕金屬合金高速澆鑄凝固成形裝置，其特征在于，包括設(shè)有液面檢測(cè)器的結(jié)晶器，熔體輸送管經(jīng)浸入式水口與結(jié)晶器相連通，熔體輸送管上設(shè)有流量控制機(jī)構(gòu)；

液面檢測(cè)器檢測(cè)結(jié)晶器內(nèi)的熔體液面高度，并將檢測(cè)到的信息輸送給計(jì)算處理單元；計(jì)算處理單元將檢測(cè)數(shù)據(jù)處理后將流量控制信息發(fā)送給流量控制單元，流量控制單元向流量控制機(jī)構(gòu)發(fā)出流量調(diào)控指令，調(diào)節(jié)合金熔體經(jīng)浸入式水口流入結(jié)晶器的熔體流量，維持結(jié)晶器內(nèi)的液面高度；

結(jié)晶器的底部設(shè)有拉坯裝置，將凝固的鑄坯連續(xù)向下拉送。

所述的浸入式水口內(nèi)部設(shè)有電加熱裝置，對(duì)水口進(jìn)行加熱，同時(shí)對(duì)流入結(jié)晶器內(nèi)部的合金熔體進(jìn)行補(bǔ)熱。

所述的結(jié)晶器還設(shè)有結(jié)晶器蓋，結(jié)晶器蓋內(nèi)設(shè)置有結(jié)晶器內(nèi)壁潤(rùn)滑裝置，能向結(jié)晶器的內(nèi)壁噴灑潤(rùn)滑劑。

所述的結(jié)晶器與基礎(chǔ)相之間還設(shè)有結(jié)晶器振動(dòng)裝置，結(jié)晶器振動(dòng)裝置規(guī)律性的上下往復(fù)移動(dòng)，帶動(dòng)結(jié)晶器以同樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律上下運(yùn)動(dòng)。

所述的結(jié)晶器采用長(zhǎng)結(jié)晶內(nèi)壁，內(nèi)壁外側(cè)面設(shè)有連通冷卻水的水箱，通過(guò)水箱的水量控制以控制冷卻強(qiáng)度。

一種輕金屬合金高速澆鑄凝固成形方法，包括以下操作：

1)熔體輸送管輸送的合金熔體經(jīng)浸入式水口與結(jié)晶器相連通，在熔體輸送管上設(shè)置流量控制機(jī)構(gòu)；

2)檢測(cè)器檢測(cè)結(jié)晶器內(nèi)熔體液面的高度位置，將檢測(cè)到的信息輸送給計(jì)算處理單元；

所述計(jì)算處理單元對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理和判斷后，向流量控制單元發(fā)出流量增加還是減小的指令；

3)流量控制單元對(duì)輸入的指令進(jìn)行參數(shù)化運(yùn)算，向與熔體輸送管相連接的流量控制機(jī)構(gòu)發(fā)出流量開(kāi)度調(diào)節(jié)參數(shù)，指示流量控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行閥門(mén)開(kāi)度的調(diào)節(jié)；

4)流量控制機(jī)構(gòu)接到流量控制單元發(fā)出的信息指令后，調(diào)節(jié)合金熔體經(jīng)浸入式水口流入結(jié)晶器的熔體流量大小，以穩(wěn)定結(jié)晶器液面高度；

5)結(jié)晶器蓋將結(jié)晶器內(nèi)熔體與空氣隔離保護(hù)，其內(nèi)設(shè)置有結(jié)晶器內(nèi)壁潤(rùn)滑裝置，能向結(jié)晶器內(nèi)壁噴灑潤(rùn)滑劑；

6)結(jié)晶器采用長(zhǎng)結(jié)晶內(nèi)壁，增加熔體在結(jié)晶器內(nèi)的冷卻凝固長(zhǎng)度；結(jié)晶器內(nèi)壁外側(cè)面設(shè)有連通冷卻水的水箱，通過(guò)水箱的水量控制以控制冷卻強(qiáng)度；

7)結(jié)晶器內(nèi)凝固的鑄坯在拉坯裝置的作用下將鑄坯連續(xù)向下拉送。

所述的浸入式水口內(nèi)部設(shè)有電加熱裝置，對(duì)水口進(jìn)行加熱，同時(shí)對(duì)流入結(jié)晶器內(nèi)部的合金熔體進(jìn)行補(bǔ)熱；

澆鑄過(guò)程中，合金熔體從結(jié)晶器液面下方流入，有效避免與空氣直接接觸發(fā)生氧化，同時(shí)借助流入結(jié)晶器的熔體流暢沖刷力，攪動(dòng)結(jié)晶器液面下方熔體。

所述的結(jié)晶器內(nèi)壁潤(rùn)滑裝置，所噴的潤(rùn)滑劑順著結(jié)晶器內(nèi)壁下流到熔體液面與結(jié)晶器內(nèi)壁接觸縫隙后，接觸到高溫結(jié)晶器內(nèi)壁發(fā)生碳化，在鑄坯外表面和結(jié)晶器內(nèi)壁間形成碳膜。

所述的水箱根據(jù)上下冷卻強(qiáng)度需要分段給水冷卻；內(nèi)壁通過(guò)增加縫隙或采用滲透油介質(zhì)來(lái)潤(rùn)滑結(jié)晶器內(nèi)壁。

所述的結(jié)晶器與基礎(chǔ)相之間還設(shè)有結(jié)晶器振動(dòng)裝置，結(jié)晶器振動(dòng)裝置規(guī)律性的上下往復(fù)移動(dòng)，帶動(dòng)結(jié)晶器以同樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律上下運(yùn)動(dòng)，使鑄坯外表面與結(jié)晶器內(nèi)壁間相對(duì)發(fā)生上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)鑄坯坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁間的脫殼能力。

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：

1)計(jì)算處理單元、流量控制單元、熔體輸送管、流量控制機(jī)構(gòu)、浸入式水口、液位檢測(cè)器構(gòu)成結(jié)晶器閉環(huán)液面控制系統(tǒng)，能有效控制結(jié)晶器液面的高度。

2)浸入式水口內(nèi)部帶有電加熱裝置，對(duì)水口進(jìn)行加熱，同時(shí)對(duì)流入結(jié)晶器內(nèi)部的合金熔體進(jìn)行補(bǔ)熱，能提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。

3)正常澆鑄過(guò)程中，浸入式水口浸入結(jié)晶器液面下方，合金熔體從結(jié)晶器液面下方流入，一方面有效避免與空氣直接接觸發(fā)生氧化，另一方面借助流入結(jié)晶器的熔體流暢沖刷力，攪動(dòng)結(jié)晶器液面下方熔體，使熔體溫度梯度減少，打碎凝固邊緣初始結(jié)晶組織結(jié)構(gòu)，降低心部凝固縮孔和裂紋的出現(xiàn)幾率，提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。

4)結(jié)晶器蓋設(shè)置有結(jié)晶器內(nèi)壁潤(rùn)滑裝置，能自動(dòng)向結(jié)晶器內(nèi)壁噴灑潤(rùn)滑劑，減少鑄坯下移過(guò)程與結(jié)晶器內(nèi)壁間的摩擦力，起到潤(rùn)滑作用。

5)結(jié)晶器振動(dòng)帶動(dòng)結(jié)晶器也以同樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律上下運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)鑄坯坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁間的脫殼能力，改善鑄坯表面質(zhì)量，改善鑄坯凝固傳熱效果，提高鑄坯澆鑄速度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1為計(jì)算處理單元，2為流量控制單元，3為熔體輸送管，4為流量控制機(jī)構(gòu)，5為浸入式水口，6為液位檢測(cè)器，7為結(jié)晶器蓋，8為結(jié)晶器，9為結(jié)晶器振動(dòng)裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。

參見(jiàn)圖1，一種輕金屬合金高速澆鑄凝固成形裝置，包括設(shè)有液面檢測(cè)器6的結(jié)晶器8，熔體輸送管3經(jīng)浸入式水口5與結(jié)晶器8相連通，熔體輸送管3上設(shè)有流量控制機(jī)構(gòu)4；

液面檢測(cè)器6檢測(cè)結(jié)晶器8內(nèi)的熔體液面高度，并將檢測(cè)到的信息輸送給計(jì)算處理單元1；計(jì)算處理單元1將檢測(cè)數(shù)據(jù)處理后將流量控制信息發(fā)送給流量控制單元2，流量控制單元2向流量控制機(jī)構(gòu)4發(fā)出流量調(diào)控指令，調(diào)節(jié)合金熔體經(jīng)浸入式水口5流入結(jié)晶器8的熔體流量，維持結(jié)晶器8內(nèi)的液面高度；

結(jié)晶器8的底部設(shè)有拉坯裝置，將凝固的鑄坯連續(xù)向下拉送。

進(jìn)一步的所述的浸入式水口5內(nèi)部設(shè)有電加熱裝置，對(duì)水口進(jìn)行加熱，同時(shí)對(duì)流入結(jié)晶器內(nèi)部的合金熔體進(jìn)行補(bǔ)熱。

所述的結(jié)晶器8還設(shè)有結(jié)晶器蓋7，結(jié)晶器蓋7內(nèi)設(shè)置有結(jié)晶器內(nèi)壁潤(rùn)滑裝置，能向結(jié)晶器8的內(nèi)壁噴灑潤(rùn)滑劑。

所述的結(jié)晶器8與基礎(chǔ)相之間還設(shè)有結(jié)晶器振動(dòng)裝置9，結(jié)晶器振動(dòng)裝置9規(guī)律性的上下往復(fù)移動(dòng)，帶動(dòng)結(jié)晶器8以同樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律上下運(yùn)動(dòng)。

下面給出輕金屬合金高速澆鑄凝固成形方法，包括以下操作：

1)熔體輸送管輸送的合金熔體經(jīng)浸入式水口與結(jié)晶器相連通，在熔體輸送管上設(shè)置流量控制機(jī)構(gòu)；

2)檢測(cè)器檢測(cè)結(jié)晶器內(nèi)熔體液面的高度位置，將檢測(cè)到的信息輸送給計(jì)算處理單元；

所述計(jì)算處理單元對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理和判斷后，向流量控制單元發(fā)出流量增加還是減小的指令；

3)流量控制單元對(duì)輸入的指令進(jìn)行參數(shù)化運(yùn)算，向與熔體輸送管相連接的流量控制機(jī)構(gòu)發(fā)出流量開(kāi)度調(diào)節(jié)參數(shù)，指示流量控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行閥門(mén)開(kāi)度的調(diào)節(jié)；

4)流量控制機(jī)構(gòu)接到流量控制單元發(fā)出的信息指令后，調(diào)節(jié)合金熔體經(jīng)浸入式水口流入結(jié)晶器的熔體流量大小，以穩(wěn)定結(jié)晶器液面高度；

5)結(jié)晶器蓋將結(jié)晶器內(nèi)熔體與空氣隔離保護(hù)，其內(nèi)設(shè)置有結(jié)晶器內(nèi)壁潤(rùn)滑裝置，能向結(jié)晶器內(nèi)壁噴灑潤(rùn)滑劑；

6)結(jié)晶器采用長(zhǎng)結(jié)晶內(nèi)壁，增加熔體在結(jié)晶器內(nèi)的冷卻凝固長(zhǎng)度；結(jié)晶器內(nèi)壁外側(cè)面設(shè)有連通冷卻水的水箱，通過(guò)水箱的水量控制以控制冷卻強(qiáng)度；

7)結(jié)晶器內(nèi)凝固的鑄坯在拉坯裝置的作用下將鑄坯連續(xù)向下拉送。

進(jìn)一步的，浸入式水口內(nèi)部帶有電加熱裝置，對(duì)水口進(jìn)行加熱，同時(shí)對(duì)流入結(jié)晶器內(nèi)部的合金熔體進(jìn)行補(bǔ)熱，正常澆鑄過(guò)程中，合金熔體從結(jié)晶器液面下方流入，一方面有效避免與空氣直接接觸發(fā)生氧化，另一方面借助流入結(jié)晶器的熔體流暢沖刷力，攪動(dòng)結(jié)晶器液面下方熔體，使熔體溫度梯度減少，打碎凝固邊緣初始結(jié)晶組織結(jié)構(gòu)，降低心部凝固縮孔和裂紋的出現(xiàn)幾率，提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。

結(jié)晶器采用長(zhǎng)結(jié)晶內(nèi)壁，增加熔體在結(jié)晶器內(nèi)的冷卻凝固長(zhǎng)度，結(jié)晶器內(nèi)壁外側(cè)面有通水冷卻的水箱相結(jié)合，通過(guò)水量控制，可控制冷卻強(qiáng)度，改善鑄坯凝固冷卻效果。水箱可根據(jù)上下冷卻強(qiáng)度需要分段給水冷卻；內(nèi)壁可通過(guò)增加縫隙，或采用即能滲透油介質(zhì)、又能滿足金屬熔體凝固結(jié)晶需要的材料，以便通過(guò)滲透油介質(zhì)潤(rùn)滑結(jié)晶器內(nèi)壁。

結(jié)晶器蓋除了將結(jié)晶器內(nèi)熔體與空氣隔離保護(hù)外，還設(shè)置有結(jié)晶器內(nèi)壁潤(rùn)滑裝置，能自動(dòng)向結(jié)晶器內(nèi)壁噴灑潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑順著結(jié)晶器內(nèi)壁下流到熔體液面與結(jié)晶器內(nèi)壁接觸縫隙后，因接觸到高溫結(jié)晶器內(nèi)壁發(fā)生碳化，形成碳膜，在鑄坯外表面和結(jié)晶器內(nèi)壁間形成碳膜，減少鑄坯下移過(guò)程與結(jié)晶器內(nèi)壁間的摩擦力，起到潤(rùn)滑作用。

在澆鑄過(guò)程中，結(jié)晶器振動(dòng)裝置按照特定的上下振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)，帶動(dòng)結(jié)晶器也以同樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律上下運(yùn)動(dòng)，使鑄坯外表面與結(jié)晶器內(nèi)壁間相對(duì)發(fā)生上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)鑄坯坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁間的脫殼能力，改善鑄坯表面質(zhì)量，改善鑄坯凝固傳熱效果，提高鑄坯澆鑄速度。

以上給出的實(shí)施例是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明較優(yōu)的例子，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的技術(shù)特征所做出的任何非本質(zhì)的添加、替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。