[发明专利]无裂纹大规格镁合金扁锭的铸造装置及方法

说明书

一种无裂纹大规格镁合金扁锭的铸造装置及方法，装置包括结晶器；结晶器的一冷水箱下方固定连接一个三冷水箱，三冷水箱环绕在结晶器内套周围，三冷水箱的侧壁上设有三冷水孔朝向结晶器内套方向；方法为：(1)镁合金熔体准备铸造；(2)设置结晶器的预热温度T_m；(3)设置一冷水箱进水口的冷却水流量F_c；(4)通入保护气体；(5)启动连续供液装置，开始铸造，设置开拉时间t以及铸造时的最大铸造速度V_P；(6)完成铸造获得无裂纹大规格镁合金扁锭。本发明的装置及方法能够定量化制备出无裂纹的大规格扁锭；适用于大部分镁合金。

技术领域

本发明属于镁合金铸造技术领域，特别涉及一种无裂纹大规格镁合金扁锭的铸造装置及方法。

背景技术

DC(Direct Chilling)铸造即半连续铸造具有生产成本低、生产率高等一系列优点，是目前工业上生产制备镁合金铸锭的主要方法；DC铸造主要是通过水冷模具使熔体连续稳定凝固成锭坯。

随着工业上对大尺寸变形类结构件质量要求的不断提高，除了变形工艺的改进，高质量无裂纹大规格铸锭也是生产高性能变形结构件的重要条件；目前在我国用于生产最大规格镁合金薄板所需机加工后铸锭的厚度与宽度分别为400mm与1600mm，称为大规格镁合金扁锭；铸造规格的逐渐增大给实际铸造过程带来了一些如组织不均匀、宏观偏析较为严重、易裂等问题；这些困难包括铸造裂纹(包括热裂和冷裂)、晶粒粗大、横截面组织差别增加、宏观偏析严重等一系列问题；为了解决上述问题，中国发明专利ZL201710214267.4以及ZL201710214270.6等利用电磁外场的形式通过引入不同波形的电流改变熔体的流动从而细化组织，抑制宏观偏析提高铸锭质量；对于大规格坯料，尤其是具有矩形截面镁合金铸锭(包括扁锭或方锭)，在铸造过程中由于周向以及宽向的冷却速率与冷却时序不同而造成的铸造应力与应变，往往导致凝固过程中的热裂或者凝固后的冷裂问题。

发明内容

针对目前的具有面对称特点的矩形截面镁合金铸锭铸造过程中，由于铸造应力与应变带来的热裂或者凝固后的参与应力带来的裂纹问题，本发明提供一种无裂纹大规格镁合金扁锭的铸造装置及方法，消除凝固过程中的冷裂问题，同时解决大截面镁合金长铸锭铸造的连续工业实用性问题。

本发明的无裂纹大规格镁合金扁锭的铸造装置包括分流盘、气体保护喷管和结晶器；结晶器包括结晶器内套、油盖板、一冷水箱和电磁线圈；气体保护喷管设置在油盖板上方，气体保护喷管的出口朝向结晶器内套内部；一冷水箱和结晶器内套之间设有电磁线圈，结晶器内套的顶面上开设有油槽，密封油路的油盖板覆盖在油槽上方，油槽底部开设有出油孔与结晶器内套的内壁连通，油盖板上设有进油孔与油槽连通，进油孔上方连接导油管，导油管与针阀油杯装配在一起；结晶器内套下端开有二冷水孔；其中一冷水箱的下方固定连接一个三冷水箱，三冷水箱环绕在结晶器内套周围，三冷水箱的侧壁上设有三冷水孔朝向结晶器内套方向，三冷水箱的外部设有三冷水进口。

上述的三冷水箱上设有固定板，该固定板通过螺栓与一冷水箱底部固定在一起。

上述的三冷水箱外观为方环形，与结晶器内套内壁的形状相配合，由四个三冷水箱管道互相连通构成，每个三冷水箱管道的横截面为菱形，三冷水孔设置在三冷水箱管道的侧壁上，并且位于三冷水箱管道的上部。

上述的三冷水孔中，在结晶器内套的长度方向(即铸锭的宽度方向)上，各孔径在0.5～3.5mm之间且沿中心到边部逐渐减小，在结晶器内套的宽度方向(即铸锭的厚度方向)上，各孔径在0.5～3.5mm之间且沿中心到边部逐渐减小；在结晶器内套的长度方向(即铸锭的宽度方向)上，各孔径的轴线与水平面的夹角在15°～60°之间，且沿中心到边部逐渐增大，在结晶器内套的宽度方向(即铸锭的厚度方向)上，各孔径的轴线与水平面的夹角在15°～45°之间，且沿中心到边部逐渐增大。

本发明的无裂纹大规格镁合金扁锭的铸造方法是采用上述装置，按以下步骤进行：