[发明专利]金属激动凝固的方法及设备

说明书

本发明涉及一种铸造金属的凝固方法及设备，特别是铸管生产中的生产方法及设备。

现有的各种铸造工艺，液态金属在铸型或连续、半连续铸造的结晶器中冷却、结晶、凝固的过程一般都处于一种比较平静的状态。这样的凝固过程（简称静态凝固），存在于液态金属中的气体、夹杂不易排除;凝固后的组织，其晶粒大小不均匀，晶粒形状不理想;凝固后的组织中心部分疏松等各种缺陷，因此影响了铸成品的成品率及机械性能。

本发明的任务是使用激动器，将液态金属的静态凝固变为激动状态下的冷却、结晶、凝固。

本发明可用两种方式来实现：其一将激动器产生的激动能直接传递给结晶器中的液态金属使之激动;其二使激动器将激动能传递给冷却介质，冷却介质将激动能传递给铸型或结晶器壁，铸型或结晶器壁再将激动能传递给液态金属，使液态金属激动起来，从而实现激动凝固。

由于液态金属由静态凝固变为激动凝固，存在于液态金属中的气体、夹杂等容易排除;凝固后的组织，其晶粒大小均匀，因而提高了产品质量和成品率，并提高了产品的机械性能，降低了产品成本。

本发明易于在各种有色、黑色金属的连续或半连续铸机上实现，特别是较薄或薄的管状、板状铸坯、铸管机上，效果更为显著。如在现有的半连续铸管机上应用，可提高所生产的普通灰铸铁管、球墨铸铁管的质量、耐压和机械性能。还可利用本发明生产高质量的其他材质的管状坯，以减少轧制道次，或直接生产其他材质的成品管。

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

图1是激动凝固型铸管机的结晶器装配图

图2是立式半连铸钢锭结晶器剖面图

图3是汽能激动器剖面图

图4是图3的A-A断面图

图5是电能激动器剖面图

图6是图5的B向视图

图1中件1是内结晶器的冷却水进水管，件2是内结晶的排水管，件3是金属浇昌口，件4是激动器，件5是金属型腔，件6是内结晶器壁，件7是外结晶器内壁，件8是形成承插管承口端内壁的承口芯，件9是升降机构的引管盘。实现激动凝固的过程如下：在金属型腔5内注入铸造金属液之前，由冷却水进水管1向内外结晶器连续不断的供给冷却水，激动器4将激动能通过冷却水传递给内结晶器壁6。然后将金属液连续不断的由浇昌口3注入金属型腔5，金属液在型腔5内被激动，并在激动中冷却、结晶、凝固，凝固成型的管被引管盘9连续不断引出金属型腔5，直到引出的管长达到要求的长度为止，这时停止向浇昌口3注入金属液。

图2中一个或多个激动器4安装在金属型腔5中，在向金属型腔5内注入铸造金属液时，激动器4直接将激动能传递给金属液，金属液在型腔5内被激动，并在激动中冷却、结晶、凝固。

图3中件10是蒸汽管，件11是保温管，件12是定位板。图4中件1是内结晶器进水管。

汽能激动器的工作过程如下：

压力为0.1～1.0MPa的蒸汽，例如0.5MPa的蒸汽，由蒸汽管10喷射入内结晶器的冷却水中，并在极短时间内迅速膨胀，使冷却水受压，随之又迅速被冷却水淹没而变成水，使冷却水所受压力消失。增压、失压的冷却水不断作用于结晶器壁6，结晶器壁6将作用力传递给金型型腔5内的液态金属，从而使液态金属在激动状态下冷却、结晶、凝固。

图5中件13是耐振动、耐热的绝缘管，件14是铜棒电极，件15是定位板，件16是接地电极。图16中件1是内结晶器进水管。

电能激动器的工作过程如下：将高压脉冲直流电（10kV～70kV）的正负电极分别接在铜棒电极14和接地电极16上，通过两电棒间的脉冲放电使水产生冲击波，并传递给结晶器壁6，从而使液态金属激动。

两种激动器产生的激动能量大小和每秒钟的激动次数均可进行调节。