[发明专利]一种泡沫钢的水平连铸系统及泡沫钢制备工艺

说明书

本发明涉及一种泡沫钢的水平连铸系统及泡沫钢制备工艺，所述水平连铸系统包括钢包、电极加热装置、水平连铸装置及电磁搅拌系统；本发明能够实现孔隙率1％～90％泡沫钢制备，其工艺流程短，成材率高，生产效率高，可实现方坯和圆坯连铸；通过连铸生产的泡沫钢，金属框架强度高，可以满足后续深加工的要求。

技术领域

本发明涉及泡沫钢生产技术领域，尤其涉及一种泡沫钢的水平连铸系统及泡沫钢制备工艺。

背景技术

金属泡沫材料是一类密度极低的材料，其具备的相对质量小、比表面积高、比力学性能好、阻尼性能优良等特点，使其成为了一种新型的结构—功能一体化材料。由于泡沫金属同时兼备优异的物理、化学性能和功能与结构的双重属性，使其被广泛的应用于电化学、建筑、机械、冶金、环保、医学、原子能、交通运输、航空航天和石油化工等领域，同时也在涉及吸振、消声、过滤、分离、隔热阻火、热交换、电磁屏蔽、生物工程和催化剂反应工程等诸多领域有着较好的应用前景。

自1948年美国科学家Sosnik通过气化熔融铝中添加汞制备出泡沫铝以来，材料研究者们对泡沫金属的制备工艺、结构性能及开发应用等方面做了一系列的研究工作。国外研究者们对泡沫金属的研究远早于国内，但主要围绕着泡沫铝的制备工艺进行研究。制备方法主要有粉末冶金法、电沉积法、金属沉积法以及熔体发泡法等。国内研究者们大约从20世纪80年代后期开始泡沫金属的研发，经过20多年的不懈努力，已经初步掌握部分泡沫金属的制备工艺。实验室开发成熟的泡沫金属主要有铝、镍、钛、锌等，但是泡沫金属的工业化和稳定生产仍是难点，尤其是钢质泡沫金属，尚处于实验室开发阶段。

公开号为CN101381822B的中国发明专利公开了一种“熔体发泡制备多孔泡沫钢的方法及其装置”。先将发泡剂平铺于坩埚底部，将不锈钢钢网罩在上面，以防止发泡剂上浮；然后将坩埚放入加热炉内加热至发泡剂开始分解温度以下50～100℃，将熔化后的钢水倒入坩埚内，利用保温加热装置将坩埚内钢水温度调节在发泡剂开始分解温度以上250～350℃范围之内，保温搅拌1～2min后，取出坩埚空冷至室温，得到多孔泡沫钢材料。该方法仅限于实验室开发，制得泡沫钢样品的尺寸较小，不利于推广到工业化生产。

公开号为CN101205576的中国专利申请公开了“一种通孔泡沫钢的制备方法”，采用熔点低于钢的不同直径的铜金属球烧结为前驱体，以钢为渗流体，通过压力渗流的方法渗入到前驱体中，冷却得到复合体，加热复合体使前驱体金属铜从复合体中熔除，得到通孔泡沫钢。该方法中熔除前驱体增加了工艺难度且无法判断铜前驱体是否还有残留，影响泡沫钢力学性能，且不利于工业化生产。

另外，由于气体在钢水中容易聚集上浮，在常规钢种冶炼中气体为钢中缺陷，因此目前还没有通过连铸制备泡沫钢的工艺。

发明内容

本发明提供了一种泡沫钢的水平连铸系统及泡沫钢制备工艺，能够实现孔隙率1％～90％泡沫钢制备，其工艺流程短，成材率高，生产效率高，可实现方坯和圆坯连铸；通过连铸生产的泡沫钢，金属框架强度高，可以满足后续深加工的要求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种泡沫钢的水平连铸系统，包括钢包、电极加热装置、水平连铸装置及电磁搅拌系统；所述水平连铸装置由钢包回转台、连铸中包、结晶器、二次冷却装置及牵引机构组成，钢包回转台设于连铸中包入口端的上方，用于放置钢包并带动钢包水平转动，浇铸前的钢包内设电极加热装置，钢包回转台上的钢包通过长水口与连铸中包相连；连铸中包置于基座上，其出口端的底部设供气元件，出口端与结晶器相连，沿连铸方向，结晶器的下游依次设二次冷却装置及牵引机构；所述电磁搅拌系统包括中包电磁搅拌装置、结晶器电磁搅拌装置、二冷区电磁搅拌装置及凝固末端电磁搅拌装置；所述中包电磁搅拌装置设于连铸中包出口端的顶部，所述结晶器电磁搅拌装置设于结晶器的外侧，所述二冷区电磁搅拌装置设于二次冷却装置下游的连铸坯移动路径外侧，所述凝固末端电磁搅拌装置设于牵引机构下游的连铸坯移动路径外侧；所述电磁搅拌系统设有水冷装置。