一種溫控型金屬鑄造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及金屬鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種溫控型金屬鑄造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。它在金屬的生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。隨著金屬材料種類和產(chǎn)品品種的不斷增加，應(yīng)用領(lǐng)域的快速拓展，以及高新技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的日益提高，世界面臨環(huán)境惡化、資源與能源短缺的現(xiàn)狀，對(duì)金屬鑄造過(guò)程的節(jié)能降耗、短流程、高效率、低成本以及鑄坯質(zhì)量的要求越來(lái)越高。
[0003]目前金屬鑄造所采用的鑄型主要有冷卻鑄型(簡(jiǎn)稱“冷型”)、加熱鑄型(簡(jiǎn)稱“熱型”)和兩相區(qū)鑄型。大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化多采用冷卻鑄型，即通過(guò)對(duì)鑄型四周施加循環(huán)水進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，使得鑄型溫度遠(yuǎn)低于金屬的固相線溫度以下，金屬熔體首先在鑄型的急冷作用下凝固，并逐漸向中心生長(zhǎng)，最終獲得從鑄坯表面往芯部的微觀組織分別為細(xì)小等軸晶、垂直于表面的柱狀晶和粗大等軸晶的鑄坯。這種工藝易形成樹(shù)枝狀晶，產(chǎn)生偏析、縮孔和疏松等缺陷，影響鑄件質(zhì)量。加熱鑄型是在鑄型出口附近對(duì)已凝固金屬進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，在凝固金屬與未凝固熔體間建立起沿拉坯方向的高溫度梯度，使其具備定向凝固條件，從而連續(xù)獲得具有單向凝固的連續(xù)柱狀晶或單晶組織的無(wú)限長(zhǎng)鑄坯。利用熱型連鑄方法可獲得表面光潔度好、具有連續(xù)柱狀晶，但能耗大、生產(chǎn)效率低。兩相區(qū)鑄造方法是將鑄型溫度控制在金屬的固液兩相區(qū)溫度范圍內(nèi)，并在兩相區(qū)鑄型出口附近對(duì)已凝固金屬進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，獲得鑄坯。該工藝能活動(dòng)優(yōu)良鑄坯，但不能用于純金屬和共晶合金的鑄造成形，且存在著鑄型加熱溫度高、能耗大、拉坯速度不能太快等不足。可見(jiàn)，開(kāi)發(fā)一種節(jié)約能源、生產(chǎn)效率和成材率高的鑄造設(shè)備和鑄造方法，提高金屬鑄還表面光潔度、內(nèi)部致密度，具有十分重要的意義。
[0004]中國(guó)專利201210434167.X提供了一種金屬鑄造裝置，所述的金屬鑄造裝置具有的熔鑄室內(nèi)設(shè)置有坩禍和鑄模；熔鑄室為在驅(qū)動(dòng)裝置作用下可擺動(dòng)一定角度的結(jié)構(gòu)；位于熔鑄室內(nèi)的坩禍和鑄模隨熔鑄室擺動(dòng)一定角度；使熔化的金屬在隨熔鑄室擺動(dòng)的過(guò)程中由坩禍流入鑄模的儲(chǔ)留腔內(nèi)；熔鑄室通過(guò)轉(zhuǎn)軸中心的進(jìn)氣孔(25)通入壓力氣體，將流入鑄模儲(chǔ)留腔內(nèi)的熔化的金屬壓入鑄模的鑄件成型空腔(10)，形成鑄件。該現(xiàn)有技術(shù)解決了澆注過(guò)程中各部件之間的相對(duì)移動(dòng)問(wèn)題，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在澆注過(guò)程中的起弧現(xiàn)象，但沒(méi)有解決如何高效、節(jié)能地生產(chǎn)出表面光澤好、組織致密的鑄件這一技術(shù)問(wèn)題。
[0005]中國(guó)專利201310140939.3提供了一種溫型鑄造方法，其特征為:鑄型通過(guò)加熱器進(jìn)行加熱，或者利用進(jìn)入鑄型之前的金屬熔體傳導(dǎo)的熱量加熱鑄型，使鑄型溫度保持在低于金屬的固相線溫度且高于冷卻鑄型溫度的范圍內(nèi)；通過(guò)鑄型出口附近設(shè)置的冷卻器對(duì)金屬進(jìn)行強(qiáng)制冷卻；用牽引機(jī)構(gòu)對(duì)金屬鑄坯進(jìn)行拉制。雖然該現(xiàn)有技術(shù)中提供了該溫型鑄造方法的裝置，但該裝置在鑄造過(guò)程中金屬液體中間和周邊的溫度不一樣，造成晶粒大小不均，最終會(huì)影響鑄件的強(qiáng)度?？梢?jiàn)，該技術(shù)也沒(méi)有徹底解決金屬鑄件質(zhì)量的問(wèn)題?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的鑄造中能耗高、鑄件內(nèi)部組織不致密、晶粒大小不均勻等的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種溫控型金屬鑄造裝置，采用本實(shí)用新型提供的裝置，鑄造出來(lái)的金屬鑄件表面光澤度高、內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密、晶粒大小均一、可塑性高、質(zhì)量高。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種溫控型金屬鑄造裝置，包括盛料裝置、均勻化裝置、拉伸裝置，其特征在于:所述盛料裝置包括坩禍、坩禍頂蓋、電磁攪拌器、導(dǎo)流管；所述均勻化裝置包括螺旋型管道、內(nèi)部保溫層、冷卻管道、外部保溫層；所述拉伸裝置包括加熱裝置和牽引機(jī)構(gòu)；所述電磁攪拌器包覆盛料裝置的周圍；所述均勻化裝置的上端連接盛料裝置下方的導(dǎo)流管；所述拉伸裝置連接均勻化裝置的下端。
[0008]進(jìn)一步，所述盛料裝置還包括導(dǎo)熱棒，所述導(dǎo)熱棒的下端為圓球面，所述導(dǎo)熱棒豎直插于坩禍的中心位置。
[0009]作為本實(shí)用新型可選的一種實(shí)施方式，所述導(dǎo)熱棒為石墨棒，且外部包覆有耐火材料層；
[0010]作為本實(shí)用新型可選的一種實(shí)施方式，所述導(dǎo)熱棒為碳化硅棒，且外部包覆有耐火材料層；
[0011]作為本實(shí)用新型可選的一種實(shí)施方式，所述導(dǎo)熱棒為高熔點(diǎn)金屬棒，如鎢棒、鉬棒、銥棒等，金屬棒外部包覆有耐火材料層，如氧化鋁纖維布；所述金屬棒內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)。在所述金屬棒的中間設(shè)有隔板，隔板將金屬棒的內(nèi)部中空管道分為兩部分，分隔開(kāi)的兩部分通道只在金屬棒下端的圓球端連通，從中空管道的一半通道通入高速循環(huán)水，從另一半通道流出；
[0012]或，所述金屬棒為雙層套管，外層套管為高熔點(diǎn)金屬管，內(nèi)層套管可為其他低熔點(diǎn)金屬管，如鋼管、銅管等，內(nèi)層金屬管外壁與外層金屬管內(nèi)壁用三個(gè)支架固定相連，三個(gè)支架互成120度角度，內(nèi)、外層金屬管只在金屬管下端的圓球端連通，從內(nèi)層金屬管道中通入高速循環(huán)水，從外層金屬管道中流出。
[0013]進(jìn)一步，所述加熱裝置包覆牽引機(jī)構(gòu)的上半部，所述加熱裝置采用電磁感應(yīng)加熱。
[0014]進(jìn)一步，所述均勻化裝置與水平面具有傾斜夾角，且?jiàn)A角為15-45度，優(yōu)選為30度。
[0015]進(jìn)一步，所述均勻化裝置的螺旋型管道內(nèi)壁設(shè)有螺旋紋，使其管道為螺旋通道，其螺旋通道可以為單螺旋結(jié)構(gòu)，也可為多螺旋結(jié)構(gòu)，如雙螺旋結(jié)構(gòu)，三螺旋結(jié)構(gòu)等。
[0016]進(jìn)一步，所述盛料裝置的坩禍、坩禍頂蓋為氧化鈣材質(zhì)或氧化鎂材質(zhì)。
[0017]進(jìn)一步，所述內(nèi)部保溫層為氧化鋁陶瓷纖維層；所述外部保溫層為耐火材料。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0019](1)本實(shí)用新型提供的溫控型金屬鑄造裝置，制備的金屬鑄件表面光澤度高、內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密、晶粒大小均一、無(wú)偏析和裂紋而且，可塑性高、質(zhì)量高，而且節(jié)約能源，簡(jiǎn)化工藝、生產(chǎn)效率高。
[0020](2)本實(shí)用新型提供的溫控型金屬鑄造裝置，幾乎可以應(yīng)用于所有的金屬鑄造成形，如純金屬、合金(如招合金、銅合金、鈦合金、鎂合金等)，不僅能用于金屬鑄件的成型，而且也能生產(chǎn)金屬線材、棒材、帶材、管材、板材等產(chǎn)品。
[0021 ] (3)本實(shí)用新型提供的溫控型金屬鑄造裝置，采用電磁攪拌，使得坩禍內(nèi)的金屬熔液各成分混合均勻，上下溫度場(chǎng)分布均勻，可以提高金屬鑄件晶粒的均勻化。
[0022](4)本實(shí)用新型提供的溫控型金屬鑄造裝置，在坩禍的中心區(qū)域設(shè)計(jì)了導(dǎo)熱棒，可以加強(qiáng)金屬熔液內(nèi)部的散熱，提高溫度場(chǎng)分布的均度，更利用金屬晶粒的細(xì)化。
[0023](5)本實(shí)用新型提供的溫控型金屬鑄造裝置，均勻化裝置的內(nèi)部采用螺旋管道，有利于金屬液體內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流，從而避免形成層流，進(jìn)一步達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，并且實(shí)現(xiàn)溫度場(chǎng)和成分場(chǎng)的均勻化分布。
[0024](6)本實(shí)用新型提供的溫控型金屬鑄造裝置，在牽引機(jī)構(gòu)的上部設(shè)置有加熱裝置，可在進(jìn)行牽引時(shí)使金屬鑄件處于最佳塑性的溫度區(qū)間，避免牽引時(shí)內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋而影響鑄件的整體性能。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型的溫控型金屬鑄造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是實(shí)用新型實(shí)施例3的溫控型金屬鑄造裝置的導(dǎo)熱棒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是實(shí)用新型實(shí)施例3的溫控型金屬鑄造裝置的導(dǎo)熱棒的截面示意圖；
[0028]圖4是實(shí)用新型實(shí)施例4的溫控型金屬鑄造裝置的導(dǎo)熱棒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5是實(shí)用新型實(shí)施例4的溫控型金屬鑄造裝置的導(dǎo)熱棒的截面示意圖；
[0030]圖1中附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0031]盛料裝置100、均勻化裝置200、拉伸裝置300 ;坩禍1、坩禍頂蓋2、電磁攪拌器3、導(dǎo)熱棒4、金屬液體5、導(dǎo)流管6、螺旋型管道7、內(nèi)部保溫層8、冷卻管道9、外部保溫層10、加熱裝置11、牽引機(jī)構(gòu)12 ；
[0032]圖2-5中附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0033]箭頭表示流體方向，X表示流體進(jìn)入方向，.表示流體出來(lái)方向。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0035]實(shí)施例1
[0036]如圖1所示，一種溫控型金屬鑄造裝置，包括盛料裝置100、均勻化裝置200、拉伸裝置300 ;其中，盛料裝置100包括坩禍1、坩禍頂蓋2、電磁攪拌器3、導(dǎo)流管6 ;均勻化裝置200包括螺旋型管道7、內(nèi)部保溫層8、冷卻管道9、外部保溫層10 ;拉伸裝置200包括加熱裝置11和牽引機(jī)構(gòu)12 ;電磁攪拌器3包覆盛料裝置的周圍。此外，盛料裝置100、均勻化裝置200、拉伸裝置300的連接關(guān)系為:均勻化裝置200的上端連接盛料裝置100下方的導(dǎo)流管6，拉伸裝置300連接均勻化裝置200的下端。
[0037]上述溫控型金屬鑄造裝置的盛料裝置100還可以包括導(dǎo)熱棒4，導(dǎo)熱棒