鋼結硬質合金制造設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鋼結硬質合金制造設備，包括電渣爐，所述電渣爐包括自耗電極、電源、水冷結晶器和底水箱，水冷結晶器設置在底水箱上，自耗電極設置在水冷結晶器上端，所述水冷結晶器內設有渣池和金屬熔池，電源的兩端分別與水冷結晶器外殼和安裝在自耗電極上的電極把持器電連接，所述自耗電極的外周設有多根薄壁密封鋼管，所述薄壁密封鋼管中裝有預混合粉體；還包括超聲波陣子、超聲波發生器、電磁攪拌器，所述超聲波陣子設置在水冷結晶器的外表面，電磁攪拌器設置在水冷結晶器的外側，超聲波陣子與超聲波發生器連接。通過電磁攪拌顆粒分散和超聲振動均勻細化作用，可制備出孔隙少、致密高、無夾雜、顆粒分布均勻的鋼結硬質合金。
【專利說明】
鋼結硬質合金制造設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種合金制造設備，具體是一種鋼結硬質合金制造設備。
【背景技術】
[0002]隨著經濟和科技的不斷發展，對現代工程結構材料性能的要求越來越高，越來越多樣化。鋼結硬質合金就是以鋼為粘結相，以難熔金屬碳化物(WC、TiC、Al203、SiC、B4C等)作硬質相的復合材料。其組織特點是微細的硬質相晶粒均勻彌散的分布于鋼基體中。鋼結硬質合金的硬質相主要賦予材料以高硬度和高耐磨性，使其獲得良好的可加工性和可熱處理性，具有優異的物理性能和化學穩定性。目前常用的鋼結硬質合金的制備方法主要有粉末冶金法、鑄造法、原位復合法和彌散混合法。其中，鑄造法的設備、工藝簡單，成本最低，是目前鋼結硬質合金制備應用最多的一種工藝。但是一般添加的顆粒為微米級甚至是納米級，具有比表面積大、活性高、易團聚、體積密度小等特點，采用普通鑄造法工藝和通常的鑄造設備制造鋼結硬質合金，對增強體與基體的潤濕性要求高，顆粒在鋼液中容易出現團聚，不易分散，易產生偏析、夾渣、增強體分布不均及出現氣孔等缺陷，嚴重影響鋼結硬質合金的整體性能。
【發明內容】
[0003]針對上述現有技術存在的問題，本實用新型提供一種鋼結硬質合金制造設備，通過電磁攪拌顆粒分散和超聲振動均勻細化作用，可制備出孔隙少、致密高、無夾雜、顆粒分布均勻的鋼結硬質合金。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:該種鋼結硬質合金制造設備，包括電渣爐，所述電渣爐包括自耗電極、電源、水冷結晶器和底水箱，水冷結晶器設置在底水箱上，自耗電極設置在水冷結晶器上端，所述水冷結晶器內設有渣池和金屬熔池，電源的兩端分別與水冷結晶器外殼和安裝在自耗電極上的電極把持器電連接，所述自耗電極的外周設有多根薄壁密封鋼管，所述薄壁密封鋼管中裝有預混合粉體;還包括超聲波陣子、超聲波發生器、電磁攪拌器，所述超聲波陣子設置在水冷結晶器的外表面，電磁攪拌器設置在水冷結晶器的外側，超聲波陣子與超聲波發生器連接。
[0005]進一步，所述超聲波陣子為多個，多個超聲波陣子均勻對稱分布在水冷結晶器的外表面。
[0006]進一步，還包括抽錠裝置，所述抽錠裝置固定在底水箱下部。
[0007]與現有技術相比，本實用新型通過電渣爐、超聲波陣子、超聲波發生器和電磁攪拌器相結合的方式，在電渣爐對金屬混合顆粒進行精煉和凈化時，電磁攪拌器通過電磁力的作用，使混合顆粒在水冷結晶器內的金屬熔池和渣池中產生強烈的攪拌，進行分散;另外設置在水冷結晶器外表面的超聲波陣子，在超聲波發生器的作用下，超聲波陣子帶動水冷結晶器產生超聲波振動，并傳遞到熔融的液態鋼液中，利用超聲波振動產生的聲空化和聲流等次級效應，提高顆粒與鋼液之間的潤濕性，使顆粒在鋼液中進一步分散，并促進鋼液中氣體的逸出；最后通過水冷結晶器對熔體進行快速冷卻結晶，控制增強顆粒和熔體晶粒的長大，進行細化處理，使二相或多相材料達到完全的冶金結合，最終制備出孔隙少、致密高、無夾雜、顆粒分布均勻的鋼結硬質合金。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的結構剖視圖。
[0009]圖中:1、電極把持器，2、自耗電極，3、薄壁密封鋼管，4、水冷結晶器，5、電源，6、渣池，7、超聲波陣子，8、電磁攪拌器，9、金屬熔池，10、鋼結硬質合金，11、底水箱，12、抽錠裝置。
【具體實施方式】
[0010]下面將對本實用新型作進一步說明。
[0011]如圖1所示，本實用新型包括電渣爐，所述電渣爐包括自耗電極2、電源5、水冷結晶器4和底水箱11，水冷結晶器4設置在底水箱11上，自耗電極2設置在水冷結晶器4上端，所述水冷結晶器4內設有渣池6和金屬熔池9，電源5的兩端分別與水冷結晶器4外殼和安裝在自耗電極2上的電極把持器I電連接，所述自耗電極2的外周設有多根薄壁密封鋼管3，所述薄壁密封鋼管3中裝有預混合粉體;還包括超聲波陣子7、超聲波發生器、電磁攪拌器8，所述超聲波陣子7設置在水冷結晶器4的外表面，電磁攪拌器8設置在水冷結晶器4的外側，超聲波陣子7與超聲波發生器連接。
[0012]作為本實用新型的一種改進，所述超聲波陣子7為多個，多個超聲波陣子7均勻對稱分布在水冷結晶器4的外表面;采用多個超聲波陣子7均勻對稱設置使顆粒在鋼液中分布更均勻。
[0013]作為本實用新型一種改進，還包括抽錠裝置12，所述抽錠裝置12固定在底水箱11下部;如需制備長尺寸的鋼結硬質合金10，啟動抽錠裝置12向下移動，即可連續進行，并制造出所需長度的鋼結硬質合金10。
[0014]首先按所需鋼基體成份配制相應數量的各種合金元素，在中頻感應電爐中用普通鑄造法制成自耗電極2;選擇微米或納米級的碳化物、氮化物、硼化物、氧化物顆粒中的一種或者多種與基體金屬粉末和晶粒長大抑制劑混合，放入高能攪拌球磨機內進行高能球磨，制備成混合均勻的預混合粉體，再裝入多根薄壁密封鋼管3中密封。
[0015]將鑄造好的自耗電極2安裝在電極把持器I上，同時將多根裝有顆粒預混合粉體的薄壁密封鋼管3焊接在自耗電極2上，將所需成份的液體熔渣倒入水冷結晶器4內形成渣池6，啟動電源5，將安裝在電極把持器I上的已焊接好裝有顆粒預混合粉體的薄壁密封鋼管3的自耗電極2插入液態渣池6內進行電渣熔鑄，使裝有顆粒預混合粉體的薄壁密封鋼管3與自耗電極2同時在渣池6內熔化;熔化后含有增強顆粒的復合金屬液滴流經渣池6，受到渣池6的合成渣洗精煉，并下落到金屬熔池9內。
[0016]此時啟動電磁攪拌器8和超聲波發生器，混合顆粒在電磁力的作用下在金屬熔池9和渣池6中產生強烈的攪拌，同時多個超聲波陣子7發生超聲波振動，并傳遞到熔融的液態鋼液中，利用超聲波振動產生的聲空化和聲流等次級效應，提高顆粒與鋼液之間的潤濕性，使顆粒在鋼液中進一步分散均勻，并促進鋼液中氣體的逸出。接著在水冷結晶器4的快速冷卻下迅速凝固和結晶成型，使二相或多相材料達到完全的冶金結合，底水箱11上即得到與水冷結晶器4內腔形狀相同的鋼結硬質合金10。如需制備長尺寸的鋼結硬質合金10，啟動抽錠裝置12向下移動，即可連續進行，并制造出所需長度的鋼結硬質合金10。
【主權項】
1.一種鋼結硬質合金制造設備，包括電渣爐，所述電渣爐包括自耗電極(2)、電源(5)、水冷結晶器(4)和底水箱(11)，水冷結晶器(4)設置在底水箱(11)上，自耗電極(2)設置在水冷結晶器(4)上端，所述水冷結晶器(4)內設有渣池(6)和金屬熔池(9)，電源(5)的兩端分別與水冷結晶器(4)外殼和安裝在自耗電極(2)上的電極把持器(I)電連接，其特征在于，所述自耗電極(2)的外周設有多根薄壁密封鋼管(3)，所述薄壁密封鋼管(3)中裝有預混合粉體；還包括超聲波陣子(7)、超聲波發生器、電磁攪拌器(8)，所述超聲波陣子(7)設置在水冷結晶器(4)的外表面，電磁攪拌器(8)設置在水冷結晶器(4)的外側，超聲波陣子(7)與超聲波發生器連接。2.根據權利要求1所述的一種鋼結硬質合金制造設備，其特征在于，所述超聲波陣子(7)為多個，多個超聲波陣子(7)均勻對稱分布在水冷結晶器(4)的外表面。3.根據權利要求1所述的一種鋼結硬質合金制造設備，其特征在于，還包括抽錠裝置(12)，所述抽錠裝置(12)固定在底水箱(11)下部。
【文檔編號】C22B9/187GK205603655SQ201620156550
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月1日
【發明人】張寧, 張春紅, 邵浩彬, 強穎懷, 丁剛
【申請人】徐州工程學院