[发明专利]低塑性金属空心型材的连铸成形设备

说明书

技术领域

本发明属于冶金铸造技术领域，涉及一种铸造成形设备，特别涉及一种对低塑性金属铸造成空心型材的连续铸造成形设备。

背景技术

低塑性金属是结构材料家族中的重要成员，主要包括铸铁、高强耐热钢(巴氏合金)、铝硅合金、高强铝镁合金、高强铜基合金等。这些材料因塑性太低，无法援用热穿孔—旋压—冷拔的工艺制成空心型材。现有的成型方法主要是单件离心铸造或砂模铸造。对细直径薄壁的空心型材来说，这两种成型方法都不甚理想。砂模铸造的薄壁管内气孔、夹砂、夹渣较多，生产率低，废品率高；离心铸造的缺陷有三：一是难以生产直径小于100mm、壁厚小于8mm、长度大于300mm的管型材，也难以生产非圆形(椭圆、正方、六方、矩形等截面)型材；二是管壁厚度方向上成分不均匀。以铸铁为例，在离心铸管中，重元素被离心力甩到管壁外侧，轻元素(碳、硫、磷)聚集于管壁内侧而形成“黑斑”、“白斑”等金相缺陷；三是管壁心部最后凝固时因无铁水补缩而容易出现疏松组织。鉴于砂铸和离心铸造方法难以生产高致密高强度低塑性金属小直径薄壁空心型材的现状，在环、套、筒类重要零件的制造中，大量采用水平连铸实心型材，掏空后使用，材料的浪费显而易见。对于低塑性金属空心型材中最大量的铸铁管材，现有的生产方法是采用垂直下拉法或水平连铸法。两种方法的共同特征是采用一个复合式结晶器，即包括外结晶器和内结晶器，两者同心，之间形成一个环缝，铁水进入环缝中冷凝成管状铸坯并被拉拔出结晶器。其缺陷在于：1、管坯形成后的体积收缩箍紧了内结晶器，将石墨套拉断；2、环缝不能太小，否则会造成凝固“搭桥”现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种低塑性金属空心型材的连铸成形设备，解决了现有技术对低塑性金属铸造成空心型材时存在的问题，以满足制造小直径环/套/筒类高强度耐磨金属零件对铸件坯料的需要。

本发明所采用的技术方案是，低塑性金属空心型材的连铸成形设备，包括中频感应保温炉、炉盖、中频感应保温炉内放置的坩埚、穿过炉盖并插入坩埚内的浇注管、浇注管上端口对接的浇注杯以及中频感应保温炉出液口处设置的结晶器，还包括一升液管，升液管穿过炉盖，其下端竖直地插入中频感应保温炉和坩埚内，结晶器竖直地对接在升液管穿过炉盖的上端口，使熔体由下向上被引入结晶器的石墨套内。

本发明的特点还在于，

升液管和浇注管插入坩埚内的下端距坩埚的底部50mm左右。

还包括热电偶，热电偶穿过炉盖插入坩埚内。

还包括进/排气管，进/排气管穿过炉盖插入中频感应保温炉内。

进/排气管的外部端口还连接有气压控制系统，用于通过进气和排气来控制熔体液面的高低。

气压控制系统包括

信号采集器，用于将中频感应保温炉内熔体液面高低的信号采集，并送入A/D转换器，用于将信号采集器送入的信号进行转换，并送入PLC中央处理单元，用于根据接收A/D转换器送入的信号进行分析判断，发出进气或排气的指令信号，并送入第一D/A转换器，用于接收PLC中央处理单元发出的进气指令信号，对该信号进行信号转换后，送入进气控制电气比例阀，用于接收第一D/A转换器送入的信号，并发出进气信号；

第二D/A转换器，用于接收PLC中央处理单元发出的排气指令信号，对该信号进行信号转换后，送入出气控制电气比例阀，用于接收第二D/A转换器送入的信号，并发出出气信号；

进出气转换阀，用于接收进气控制电气比例阀或出气控制电气比例阀发出的进气或出气信号，进行进气或出气的转换，开启管道，疏通气流。

本发明的连铸成形设备将传统的低压铸造技术和水平连铸技术结合起来，发展出了一种垂直连铸技术，为低塑性高强金属空心型材的近终成型提供了一种方法。不仅在尺寸规格上填补了离心铸造所无法生产的小直径薄壁管材和四方、六方、椭圆等外形的空心型材，而且由于结晶器提供了强烈的冷却能力并实现了及时的补缩而组织致密、成分均匀、机械力学性能较离心铸管和砂铸管优越。

附图说明

图1是本发明设备的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明设备在初始引晶拉拔时引晶头、引锭杆、结晶器和牵引辊的相对位置图；

图3是本发明中采用压缩空气或惰性气体进行流量控制的原理框图。