[发明专利]加热铸型气膜连续铸造方法

说明书

本发明涉及一种连续铸造方法，尤其涉及一种加热铸型气膜连续铸造方法，属于冶金、材料制备技术领域。

现有技术中，有采用加热铸型代替传统连铸中冷铸型，以消除铸型内壁形核的可能性。同时，在型外冷却器的冷却作用，使热流沿着拉铸方向由铸型出口向冷却区传输，从而形成了定向凝固条件。如美国专利4515204《ContinuousMetal Casting》，文献《连续铸造铜单晶棒材的工艺参数与性能》(许振明等，《人工晶体学报》1998年，27卷第3期)均对加热铸型连续铸造方法有较详尽介绍。使用这种方法可连续铸出金属单晶或具有定向凝固组织的铸锭，但是加热铸型在连铸时，铸棒的固液界面位于铸型出口处，当连铸速度过大时会经常发生泄漏事故，特别是在水平连铸和垂直下引法时，使连铸中断。因此，这种方法必须在很低的连铸速度下进行，效率很低。对密度大的金属(如铜)，在水平连铸时，金属液的表面张力不能维持本身的自重，固液界面必须控制在铸型内部，这样由于金属液与型壁接触，在铸棒表面易形成杂晶，降低铸棒的内部质量。当固液界面在铸型内部时，由于铸型与铸棒之间的摩擦，易产生拉裂等铸造缺陷。

本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种新型加热铸型气膜连续铸造方法，可平稳增加连铸速度，提高铸棒内部质量和表面光洁度，提高生产效率。

为实现这样的目的，本发明的技术方案中，在加热铸型出口处安装石墨环，石墨环与加热铸型密封，通过石墨环上的进气孔和进油孔，在铸棒与铸型间注入润滑油和气体(氮气、氩气)，使铸造过程中在铸棒表面形成气膜，避免铸棒与铸型的接触，减小铸棒与铸型的摩擦力，提高铸棒表面光洁度和内部质量。连铸时采用加热体把铸型加热，使温度超过金属的熔点，把引晶棒放在石墨环处，引入液态金属到铸型，在石墨环中通入油和气，开始连铸。本发明具体工艺过程如下：

1、在溶化炉中熔化所选的合金，过热100℃～200℃。

2、加热铸型的温度为连铸金属的熔点+50～100℃。

3、润滑油压为4～8Mpa，气体(氮气、氩气)的压力为4～8kg。

本发明在加热铸型出口端安放石墨环，并通过石墨环在铸棒与铸型间注入润滑油和气体，使铸造过程中在铸棒表面形成气膜，避免铸棒与铸型的接触，在铸棒表面不易形成杂晶。同时，使凝固过程中固液界面可以控制在铸型内的石墨环范围内，避免泄漏事故；又因为在连铸过程中铸棒与铸型间形成气膜，克服了连铸过程中的拉裂等铸造缺陷，提高表面光洁度和连铸速度。因此，采用此方法可制备出表面光洁度高、无杂晶的定向凝固或单晶铸棒，满足实际工况的要求。

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。

图1为本发明加热铸型气膜连续铸造方法装置示意图。

图中，1为加热体，2为铸型，3为液态金属，4为石墨环，5为固液界面，6为进油孔，7为进气孔，8为铸棒，9为冷却器，10为引晶棒。

图中，在加热铸型2的出口处安装石墨环4，石墨环4与加热铸型2密封，石墨环4两边对应开有进气孔7和进油孔6。

在连铸时首先采用加热体1把铸型2加热。当温度超过金属的熔点，把引晶棒10放在石墨环4处，引入液态金属到铸型，在石墨环中通入油和气，连铸开始。在引晶初始阶段，连铸速度要慢，逐步加速，平稳的过渡到所要求的速度，进入稳定阶段。

以下通过具体的实施例来进一步描述本发明的技术方案。实施例1：加热铸型铜单晶气膜连续铸造

在电阻炉熔炼，温度为1250℃，加热铸型的温度为1180℃，润滑油(Ggarctic Shc230)压力为5Mpa，通入氮气的压力为5kg。在加热铸型的出口处安装石墨环，石墨环与加热铸型密封，在连铸时首先采用加热体把铸型加热，温度为1180℃，把引晶棒放在石墨环处。提高液态金属的压头，把液态金属引入铸型，在石墨环中通入油和气，连铸开始。在引晶初始阶段，连铸速度要慢，逐步加速，平稳的过渡到所要求的速度，进入稳定阶段。连铸速度为40mm/min，可连续铸出内部无杂晶，表面光洁的铜单晶铸棒(φ8mm)。实施例2：加热铸型定向凝固铜气膜连续铸造