[发明专利]一种金属铸锭的二维浇铸成型装置及方法

说明书

本发明涉及一种金属铸锭的二维浇铸成型装置及方法，排空真空气氛罐体，直到真空气氛罐体内的压力大于外界大气压，向冷却水腔内通水冷却；安放中间包，将铸车和中间包移到顶盖上部，并将水口对准顶盖中央的孔口，将预先熔炼好的金属熔体注入中间包内，对中间包内的金属熔体进行补充加热；启动移位系统，使得锭模处于水口的下方，然后开启冷却水管对锭模进行冷却；浇注金属熔体，金属熔体流入锭模，启动移位系统，锭模按照设定轨迹不停地移动，控制金属熔体在锭模内的温度场和凝固过程，直至锭模内充满金属熔体为止。优点是：工艺简单，能够通过模铸方式获得内部质量均匀的、细晶致密的金属铸锭，提高铸锭成材率，降低生产成本。

技术领域

本发明属于金属锭坯制备领域，尤其涉及一种金属铸锭的二维浇铸成型装置及方法。

背景技术

目前，大型金属铸锭的生产方法仍然以普通模铸为主。普通模铸大型金属铸锭时，将预先熔炼好的金属熔体浇注到锭模内进行冷却凝固成型。此时，随着铸锭三维尺寸的增加，锭模内的金属熔体凝固速度迅速减慢，特别是对一些导热性能较差的金属(例如合金钢、钛及其合金铸锭等)更是如此。由此带来一系列的质量问题，各种偏析加剧、柱状晶发达、心部组织粗大、心部疏松及缩孔增大、非金属夹杂物增多，导致铸锭质量大幅度下降。

为了提高铸锭的内部质量，电渣熔铸工艺被广泛使用，电渣熔铸的金属铸锭纯净度较高、成分比较均匀、偏析相对较小、组织致密，但电渣熔铸工艺的能耗高、电极熔化速度慢、生产率低、成本高，铸锭尺寸增大到一定程度后仍然存在很多质量问题。此外，渣系中含有氟化物时还会导致氟的大气污染。

为充分发挥模铸的优点，提高模铸金属铸锭的质量，中国专利公开文献CN101406937A提出了“一种抑制大型钢锭宏观偏析的内冷方法”，在钢锭型腔中预置低温钢棒，增加了钢锭内部的形核点，提高了大型钢锭的凝固速度，对大型钢锭的偏析具有明显的抑制作用。但该方法布料繁琐，棒料与锭重比例需要控制在0.8％-3％范围，细化组织的效果较弱。专利文献201210275772.1、201610316759.x、200910010862.1分别提出微包浇注逐层凝固和变成分离散浇注、多包梯次浇注的思想，将偏析控制在每一个铸层范围内，降低了铸锭整体的偏析程度。但这些方法存在浇包多、各包成分及浇注工艺参数控制难度大的问题。专利文献200910012229.6公开了一种以连铸坯为结晶器模腔进行复合铸造特厚板坯的方法，这种特厚板坯由2块或2块以上的连铸坯组成结晶器，并在其间浇注钢水凝固复合而成，该方法存在的明显缺点是板坯与凝固组织之间的界面容易氧化、分离，导致复合失效。申请号为201410742466.9的中国专利文献提出了“一种大型钢锭的还原浇铸复合方法及其装置”、申请号为201510138188.0的中国专利文献提出了“一种多芯还原多包共浇复合浇铸大型钢锭的方法及装置”、申请号为201710545204.7的中国专利文献提出了“一种双向冷却动态浇注复合铸锭的方法及其装置”，上述技术方案因为在钢液内部预置冷芯，缩短了钢液的凝固距离，提高了钢液凝固过程中的过冷度和形核率，因此能够加速钢液凝固，细化凝固组织，减少偏析程度，大幅度提高钢锭内部质量。然而，实际操作过程中，冷芯与钢液之间通常会出现孔隙，造成钢锭内部质量问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种金属铸锭的二维浇铸成型装置及方法，能够通过模铸方式获得细晶均质致密的金属铸锭，提高铸锭的内部质量，降低生产成本。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种金属铸锭的二维浇铸成型方法，包括如下步骤：

1)排空真空气氛罐体：在真空气氛罐体上面压上密封胶圈，然后盖上顶盖，再用螺栓锁紧顶盖，利用密封盲板封住顶盖中央的孔口，关闭排气管道；打开进气管道，从进气管道对真空气氛罐体进行抽真空排气，当真空气氛罐体内的气体被排空后，再通过进气管道向真空气氛罐体内充入惰性气体，直到真空气氛罐体内的压力大于外界大气压，向冷却水腔内通水冷却；