[发明专利]一种负压连铸装置与负压连铸方法

说明书

一种负压连铸装置与方法，属于金属铸造技术领域。本发明通过在连铸装置上安装抽气系统进行抽气，使导流管和铸型等共同构成的腔体内部形成负压，实现连铸过程中主动吸引金属熔体中和固液界面前沿的气体快速逸出金属熔体，有助于获得气体含量低的高质量金属铸坯。本发明的负压连铸装置结构简单、操作维修方便、生产效率高、适用范围广、制造成本低，能够安全、低成本、高效生产出各种规格、低气体含量、高质量的金属铸坯，特别适合于保温炉低于铸型的水平式连铸或下引式连铸。

技术领域

本发明属于金属铸造技术领域，特别是提供了一种负压连铸装置与负压连铸方法。

背景技术

众所周知，相对于模铸技术而言，连铸技术的出现是金属材料制备领域的重大突破和质的飞跃，具有金属收得率高、能耗低、生产环节缩短、所需人时少、设备投资省，有利于实现连续生产和高度自动化等一系列突出的优点，是一种典型的金属材料短流程高效制备技术。目前大多数金属材料基本上都采用了连铸技术进行规模化生产。随着高新技术的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，对连铸生产的金属铸坯的质量提出了越来越高的要求，尤其希望金属铸坯中的气体含量等制约金属产品性能提升的不利因素能够得到进一步控制和降低。

传统连铸技术主要包括普通下引连铸技术、虹吸管下引连铸技术、上引连铸技术和水平连铸技术。相比于现有的其他几种连铸技术而言，普通下引连铸技术在连铸过程中相对排气效果最好，金属铸坯内部气体含量最低、质量最高，但连铸过程易出现拉漏问题，安全性较差，且设备安装所需空间大、操作不方便，难以连续生产大尺寸金属铸坯；虹吸管下引连铸技术解决了普通下引连铸技术易发生的拉漏安全问题，但设备结构复杂、安装所需空间大、操作不方便，仍然难以连续生产大尺寸金属铸坯，且排气效果有所变差，金属铸坯内部气体含量有所增加、质量有所下降；上引连铸技术不会发生拉漏现象，但不利于排气，金属铸坯内部气体含量高、质量较差，且存在着冷却水可能进入金属熔体中的危险；水平连铸技术的设备结构简单、操作方便、拉漏或冷却水安全性易于控制，易于实现各种规格铸坯的连续生产，但排气效果较差，金属铸坯内部气体含量较高、质量较差。另外，在传统连铸技术中，金属熔体中及固液界面前沿处的气体在连铸过程中完全处于一种自然随机逸出而非主动吸引逸出的状态，导致气体排出到金属熔体外的速度较慢，使得金属铸坯中的气体含量难以精确控制，并且限制了拉坯速度的提高。特别地，即使是普通下引连铸技术，当生产中连铸的拉坯速度较高时，金属熔体中及固液界面前沿处的气体也有很大一部分来不及逸出，仍然会进入快速凝固的金属铸坯中，导致金属铸坯内部含有大量气体、质量变差；现有的其他几种连铸技术在这方面的问题更突出。传统连铸技术存在的这一缺陷成为了制约高质量金属铸坯生产的瓶颈问题，亟待改善。

综上所述，传统连铸技术存在着连铸过程中易拉漏或冷却水可能进入金属熔体等安全隐患，以及缺乏主动快速吸引金属熔体中和固液界面前沿处的气体逸出的方法而导致的排气效果较差等问题，难以低成本高效连续化生产满足更高使用要求的高质量金属铸坯。因此，开发一种新的连铸技术，安全、低成本、高效生产出各种规格、低气体含量、高质量的金属铸坯，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对传统连铸技术存在的不足，在连铸装置上安装抽气系统，将抽气系统与导流管相连通，在连铸开始前，通过抽气系统抽出导流管和铸型等内的气体，使导流管和铸型等共同构成的腔体与外部之间产生压力差，腔体内部形成负压，从而使得金属熔体能连续不断地从保温炉中流经导流管和引流道进入铸型，并在铸型内部或出口附近发生凝固，在引锭杆的作用下，实现连铸成形。特别是，由于连铸过程中导流管顶部负压区域的存在，成为主动快速吸引金属熔体中及固液界面前沿处的气体逸出的调控手段，促使气体能够快速排出到金属熔体之外，持续不断地减少金属熔体中的气体含量。本发明的目的在于提供一种负压连铸装置与方法，可解决传统连铸技术存在的连铸过程中易拉漏或冷却水可能进入金属熔体等安全隐患以及排气效果较差等问题，低成本高效连续化生产出低气体含量的高质量金属铸坯。