專利名稱：鎂合金專用水平連鑄機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水平連鑄機組，尤其涉及一種專用于鎂合金連續鑄造的水平連鑄機，屬于材料制備技術領域。
鎂及其合金具低比重、高比強度和比剛度以及較低的原材料價格等顯著優點，近二十年來鎂合金的研究和應用日益受到材料學界和工業界的重視。隨著人們環境保護意識的增強和節約能源的要求，汽車工業的發展趨勢是汽車的輕型化，在保證汽車原有功能要求的情況下，盡可能采用輕合金(鋁合金和鎂合金)零部件代替汽車中大量使用的鋼鐵零部件，在這種情況下，鎂合金日益成為鋼鐵部件的首選替代材料。鎂合金的各種成型技術和設備也相應發展起來，目前鎂合金零部件多數采用壓鑄法生產，但隨著鎂合金應用范圍的擴大，據估計鎂合金變形產品(如擠壓型材、軋制、沖壓、鍛造零件)將成為其發展趨勢，而生產各種擠壓型材等變形產品則必需優質的鎂合金連鑄坯料。
連鑄機組作為生產各種連鑄坯的必要設備，現有技術中已有研究。如生產鑄鋼的立式連鑄機、弧形連鑄機、水平連鑄機等，生產電工銅桿的上引連鑄機，生產鋁錠的立式半連續鑄造機和水平連鑄機等，但由于鎂合金具有非常活潑的化學性質，極易與氧反應產生氧化、燃燒，且鎂液與水接觸亦有發生“氫爆”的危險，目前生產鋼、銅、鋁的連鑄機由于沒有專用的防護措施無法避免鎂合金液與氧氣的接觸以及鎂液見水的可能性而不適用于鎂合金的連鑄。70年代曾有立式鎂合金連鑄機的報道，但這種連鑄機仍然采用直接噴水方式進行二次冷卻，一旦拉鑄失敗，易發生金屬鎂液與冷卻水接觸而導致“氫爆”的危險，同時，立式連鑄機的連鑄坯長度受其設備限制而很有限，生產效率低，實際上只是一種半連鑄生產，無法實現真正的連續鑄造。根據資料檢索，目前國際上尚未見鎂合金專用的水平連鑄機組的報道。
本發明的目的是開發一種鎂合金專用水平連鑄機，以安全、高效地完成鎂合金的熔煉、保護和連續澆注，并可拉制出各種形狀的優質鎂合金鑄坯。
為實現這樣的目的，本發明設計了一臺專門適用于鎂合金的連鑄機組，由熔化爐、澆注爐、反壓虹吸式輸液管、氣體保護機構、結晶器及鏈輪式牽引機構等幾部分組成，熔化爐采用電阻絲加熱，爐殼為鋼板焊接而成的四方形結構，爐體內放置帶有密封蓋和保護氣體輸入裝置的坩堝，爐體內坩堝下方設有覆蓋熔劑池，這樣可以保證鎂合金在完全封閉和氣體保護條件下熔煉，防止鎂合金在熔化過程中氧化和燃燒，一旦坩堝發生漏液也有保護措施；結晶器采用石墨導流套與紫銅內套以及鋼質外套構成的組合式結構，既便于結晶器的安裝、拆卸和替換，又有良好的冷卻效果；牽引機構采用直流電機帶動的鏈輪式結構，提供足夠的牽引力把鑄坯從結晶器內拉出，而且工作平穩，經濟實用。
以下通過附圖對本發明的技術方案作進一步詳細說明。
圖1是本發明的整體結構示意圖。
如圖所示，水平連鑄機由熔化爐、澆注爐、輸液管道、結晶器等部分組成，熔化爐中爐體1呈四方形結構，內襯保溫耐火磚，在爐體1底部設有一個容納覆蓋熔劑的熔池2，在熔池之上再放置熔化坩堝3，坩堝上裝有起密封作用的坩堝蓋4，坩堝蓋4與壓縮空氣輸入管5、保護氣體輸入管6及金屬液虹吸管7相連，虹吸管7一端插入坩堝內的金屬液，另一端則連接到澆注爐9內，在澆注爐9內設有一個緩流槽10。在虹吸管7頂部安裝有一個放氣閥8，澆注爐上裝有保護罩11，并配有一個保護氣體輸入裝置12。在澆注爐9的側部開有澆注口，并在澆注口外沿水平方向安裝有組合式結晶器15，結晶器15通過密封氈23和節流球閥13與澆注爐9連接。二次冷卻水噴嘴17通過波紋管16與結晶器相連，在結晶器15與二次冷卻水噴嘴17之間構成封閉環境，通過噴嘴上的導入孔14導入保護氣體，在高溫鑄坯18表面形成保護氣氛，并且二次冷水噴嘴17的位置可以沿水平方向自由調整。在連鑄坯18的下方設有水平方向的導軌20，導軌安裝在角鋼焊成的支架22上，由鏈輪21帶動，在導軌、鏈輪與引晶錠19的共同作用下，鎂合金鑄坯由結晶器內連續拉出。
由圖可見，一旦坩堝3由于長期使用及鎂液腐蝕作用而發生鎂合金液泄漏，泄漏的合金液直接漏入熔化爐底的熔池2內，熔池內的熔劑迅速將其覆蓋，避免發生燃燒等危險。坩堝蓋4起密封作用，把保護氣體封閉在坩堝3內，緩流槽10的作用則是減輕從虹吸管7流出來的金屬液對澆注爐熔體的沖擊。放氣閥8的作用是，當連鑄結束時，通過開啟放氣閥8可以讓虹吸管7內的熔體流回到熔化爐和澆注爐內。由密封氈23、節流球閥13和組合式水冷結晶器15組成的結晶器系統便于拆卸和安裝，以及替換不同尺寸和形狀的結晶器。二次冷卻水噴嘴17的位置可以沿水平方向自由調整，便于根據實際需要調節鑄坯的冷卻強度和結晶速度。
圖2為本發明中組合式水冷結晶器的結構示意圖。
圖中，水冷結晶器中前端是高純石墨套24，后端是銅內套25，銅內套25加工有冷卻水螺旋槽29，內套上還開有導油孔26。在銅內套外配合鋼質外套30，鋼質外套上面開有注油孔27和出水孔28。
由圖可見，高純石墨套24具有平穩導流和一定的保溫作用，可以避免合金液迅速冷卻，采用銅內套25的目的是利用其良好的導熱性能對合金液進行冷卻結晶，螺旋槽29的作用是使冷卻水由結晶器后端向前端流動，使結晶器具有合理的冷卻強度分布，并且通過注油孔27和導油孔26導入潤滑油對銅內套25內表面進行潤滑，減小連鑄坯18牽引時的阻力。整個結晶器經濟實用，拆卸方便，裝配靈活。
本發明結構緊湊合理，思路新穎，熔化的合金液在壓縮空氣的反壓作用下從熔化爐經輸液管道流入澆注爐內，并在虹吸作用下維持兩爐內金屬液面的平衡，澆注爐內的合金液從側面澆注口經球閥、石墨套流入預先插好引晶錠的結晶器內，在水冷結晶器和二次冷卻水直接冷卻的共同作用下凝固結晶，并由牽引機構帶動引晶錠沿水平方向向外拉出，當連鑄坯達到規定長度，關閉球閥，拉出鑄錠即可獲得一根合格的鑄坯。連鑄結束后，打開輸液管道上的放氣閥，管道內的合金液就可以流回兩個爐內。由于采用了氣體保護方式熔煉和反壓輸液，鎂合金液在完全隔離氧氣的條件下進行連續澆注和結晶，不氧化，不燃燒，采用組合式結晶器和滑動式二次冷卻水噴嘴，使鑄坯冷卻效果良好，鑄坯表面光潔，內部組織致密，而且整個系統使用安全，操作方便，生產效率高。
本發明適合于各種輕合金的連續鑄造，尤其適合于鎂合金的連續鑄造。
權利要求
1.一種鎂合金專用水平連鑄機，其特征在于由熔化爐、澆注爐、輸液管道、結晶器等部分組成，熔化爐中爐體(1)底部設有容納覆蓋熔劑的熔池(2)，熔池之上放置熔化坩堝(3)，坩堝上裝有密封坩堝蓋(4)，坩堝蓋(4)與壓縮空氣輸入管(5)、保護氣體輸入管(6)及金屬液虹吸管(7)相連，虹吸管(7)一端插入坩堝內的金屬液，另一端連接到澆注爐(9)內，澆注爐(9)內設有緩流槽10)，虹吸管(7)頂部安裝有放氣閥(8)，澆注爐上裝有保護罩(11)，并配有保護氣體輸入裝置(12)，澆注爐(9)側部開有澆注口，其外沿水平方向安裝有組合式結晶器(15)，結晶器(15)通過密封氈(23)和節流球閥(13)與澆注爐(9)連接，二次冷卻水噴嘴(17)通過波紋管(16)與結晶器相連，由鏈輪(21)帶動的水平導軌(20)安裝在支架(22)上。
2.如權利要求1所說的鎂合金專用水平連鑄機，其特征在于水冷結晶器(15)中，前端是高純石墨套(24)，后端是銅內套(25)，銅內套(25)加工有冷卻水螺旋槽(29)，內套上還開有導油孔(26)，在銅內套外配合鋼質外套(30)，鋼質外套上面開有注油孔(27)和出水孔(28)。
全文摘要
一種鎂合金專用水平連鑄機，爐體內放置帶有密封蓋和保護氣體輸入裝置的坩堝，坩堝下方設有覆蓋熔劑池，澆注爐側部澆注口的外沿水平方向安裝有組合式結晶器，結晶器采用石墨導流套與紫銅內套以及鋼質外套構成的組合式結構，牽引機構采用直流電機帶動的鏈輪式結構。本發明采用氣體保護方式熔煉和反壓輸液，鎂合金液在完全隔離氧氣的條件下連續澆注和結晶，不氧化，不燃燒，采用組合式結晶器和滑動式二次冷卻水噴嘴，使鑄坯冷卻效果良好，整個系統使用安全，高效可靠。
文檔編號B22D11/045GK1317383SQ0110571
公開日2001年10月17日 申請日期2001年3月22日 優先權日2001年3月22日
發明者彭立明, 曾小勤, 丁文江, 盧晨, 翟春泉 申請人:上海交通大學