一種鎂合金板坯dc鑄造的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎂合金DC鑄造的裝置及方法，具體涉及一種鎂合金板坯DC鑄造的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金由于易氧化和燃燒，所以其DC鑄造的難度較大，尤其是大尺寸錠坯，如大尺寸的板坯。目前工業(yè)上采用的鎂合金錠坯鑄造方法是鎂合金在熔煉爐或靜置爐內(nèi)凈化、靜置后，通過導(dǎo)流管引入到結(jié)晶器中或打開爐底部的流口流到結(jié)晶器內(nèi)。結(jié)晶器內(nèi)設(shè)有分流盤，熔體經(jīng)過分流盤流到結(jié)晶器內(nèi)。結(jié)晶器上部設(shè)有保護(hù)氣體管，可向液面噴射保護(hù)氣體。由于結(jié)晶器不封閉，所以保護(hù)氣體消耗量大，且鑄造大尺寸錠坯時(shí)，氣體保護(hù)不嚴(yán)密，熔體易氧化，氧化物夾雜其中裹入，造成夾雜缺陷，降低鑄錠額冶金質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致熔體燃燒，使鑄造操作十分危險(xiǎn)。常用的分流盤都是用金屬薄板制作，吊裝在熔體表面，不穩(wěn)定的同時(shí)也容易附著氧化物夾雜和燃燒。
[0003]近年來，鎂合金DC鑄造開發(fā)了一些新的方法。專利CN03133390.7在鎂合金DC鑄造時(shí)施加低頻磁場，顯著細(xì)化了鑄錠組織，且改善了合金元素的宏觀偏析；專利CN200710010641.5和CN200710010640.0在鎂合金立式和水平連鑄時(shí)，同時(shí)施加低頻磁場和超聲場，組織顯著細(xì)化的同時(shí)均勻化；專利CN200810010647.7在結(jié)晶器壁施加油潤滑，顯著提高了鑄錠表面質(zhì)量；專利CN201110236278.5施加低頻脈沖磁場，也取得了類似施加低頻磁場的效果。但是這些發(fā)明都沒有公開鎂合金DC鑄造布流裝置及方法。
[0004]DC鑄造時(shí)，布流是第一關(guān)，布流影響結(jié)晶器內(nèi)熔體的流場，因此也影響了結(jié)晶器內(nèi)熔體的溫度場，進(jìn)而影響鑄錠的組織、元素分布和鑄造內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)布流集中時(shí)，液穴深，鑄錠易開裂，合金元素宏觀偏析也嚴(yán)重；當(dāng)流口距結(jié)晶器壁太近，熔體要經(jīng)過較長途徑回流到鑄錠中部，隨著凝固的進(jìn)行而難以在中部匯合，易形成鑄錠中部冷隔和裂紋，嚴(yán)重時(shí)中部開裂，且在鑄錠的側(cè)邊易形成表面裂紋。當(dāng)多流布流時(shí)，由于兩側(cè)流量不等，鑄錠易熱裂，且流量低的一側(cè)易形成冷隔和裂紋。這在板坯鑄造時(shí)，尤其是大尺寸板坯DC鑄造時(shí)問題更顯嚴(yán)重。
[0005]在鋁合金DC鑄造時(shí)，人們開始注意布流的影響。近年發(fā)明了一些新的布流方法。但是鎂合金DC鑄造時(shí)的布流還沒有得到重視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的各種問題，并結(jié)合鎂合金鑄造的特點(diǎn)，本發(fā)明提供一種鎂合金板坯DC鑄造的裝置及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種鎂合金板坯DC鑄造的裝置，包括液位測定系統(tǒng)、布流系統(tǒng)和鑄造系統(tǒng)，液位測定系統(tǒng)包括激光液位測定儀、金屬盒體和探桿；布流系統(tǒng)包括導(dǎo)流管、上倉、下倉和分流盤；鑄造系統(tǒng)包括結(jié)晶器和引錠塊；
激光液位測定儀裝在金屬盒體中，激光液位測定儀和探桿通過埋入探桿中的導(dǎo)線相連，探桿從上倉頂殼靠結(jié)晶器邊緣處插入上倉腔內(nèi)，距鑄錠縱向中心線的距離為鑄錠厚度的1/3~1/4，探桿進(jìn)入上倉深度為10~30mm ;導(dǎo)流管通過上倉頂殼設(shè)置的導(dǎo)管孔插入到上倉腔內(nèi)，距分流盤底部20~30mm ;下倉坐落在結(jié)晶器上部，其上部與上倉底部持平，下倉上端與上倉通過添加石墨盤根的密封槽連接，下倉固定，上倉的頂殼上焊有調(diào)位板，調(diào)位板裝有調(diào)整螺栓，上倉通過調(diào)整螺栓可左右移動(dòng)10~20mm ;結(jié)晶器位于下倉正下方，兩者通過設(shè)置在下倉底部的緊固件和密封墊實(shí)現(xiàn)緊固密封；上倉腔內(nèi)通過分流盤與結(jié)晶器腔內(nèi)相通；結(jié)晶器的正下方設(shè)有引錠塊，引錠塊固定在鑄造機(jī)的移動(dòng)平臺(tái)上，移動(dòng)平臺(tái)可以按照預(yù)定的速度垂直向下運(yùn)動(dòng)。
[0007]所述上倉包括頂殼、殼體和布流過濾盤；頂殼比殼體突出，頂殼密封，其上焊有調(diào)位板，并設(shè)有激光液位測定儀插入口、導(dǎo)流管插入口、真空管、安裝高溫玻璃的分流腔觀察窗；其中分流腔觀察窗位于頂殼兩端靠近殼體上端處，數(shù)量為2 ;殼體上端設(shè)有安裝高溫玻璃的結(jié)晶器觀察窗，數(shù)量為2 ;高溫玻璃上裝有金屬提起環(huán)，高溫玻璃和觀察窗之間采用密封墊進(jìn)行密封；所述上倉由A3鋼板制成。
[0008]所述布流過濾盤裝于分流盤導(dǎo)管的正下方，為圓柱體結(jié)構(gòu)，包括底板、焊接在底板上的不銹鋼絲網(wǎng)、穩(wěn)固不銹鋼絲網(wǎng)的垂直支柱以及固定鋼絲網(wǎng)上端的上環(huán)，其中不銹鋼絲網(wǎng)的大小根據(jù)鑄錠大小決定，目數(shù)為20~100目；垂直支柱焊接在不銹鋼絲網(wǎng)上，數(shù)量為4，相鄰支柱的距離為1/4圓??；布流過濾盤與分流盤通過穿入過濾盤網(wǎng)孔和分流盤導(dǎo)管圓孔的鋼絲連接，2個(gè)布流過濾盤中心線到上倉中心線的距離相等，布流過濾盤用于將鎂合金熔體水平分布到結(jié)晶器中，過濾從上倉流進(jìn)的熔體中殘留的夾雜物，并減小從上倉流入的熔體對(duì)結(jié)晶器內(nèi)熔體的沖擊。
[0009]所述下倉包括方形殼體和下沿，方形殼體上端設(shè)有矩形密封槽，內(nèi)裝石墨盤根，實(shí)現(xiàn)上倉與下倉的密封連接，下沿鉆4個(gè)孔，用于與結(jié)晶器連接和密封；方形殼體長向壁設(shè)有保護(hù)氣體管，橫向壁兩側(cè)設(shè)有熱電偶插入口，插入口的設(shè)置以2只熱電偶插入后以結(jié)晶器中心線為軸對(duì)稱且頭部距離結(jié)晶器壁40~80mm為準(zhǔn)，下倉用于支撐上倉，并且施加保護(hù)氣體，防止熔體氧化；所述下倉由A3鋼板制成。
[0010]所述分流盤斷面呈矩形，其上端和上倉通過密封墊和緊固件實(shí)現(xiàn)密封和固定，底部設(shè)有2根帶圓孔的導(dǎo)管，2根導(dǎo)管中心線應(yīng)在鑄錠厚度方向的中心線上，且距離為鑄錠寬度的60~80%，導(dǎo)管長度為50~80mm，分流盤由304不銹鋼薄板制作，厚度為l~2mm，用于鎂合金液的凈化和分流。
[0011]所述結(jié)晶器內(nèi)焊接有水箱，結(jié)晶器下沿均勻分布噴水孔，水箱材質(zhì)為不銹鋼，通水時(shí)水先冷卻結(jié)晶器，然后從噴水孔中噴到鑄錠的凝固殼上，實(shí)現(xiàn)快速激冷，結(jié)晶器由鋁合金制成。
[0012]所述高溫玻璃和觀察窗之間、分流盤和上倉之間以及下倉和結(jié)晶器之間的密封墊由耐熱密封材料制成。
[0013]所述緊固件為螺栓、鉚釘、螺母、螺釘或螺柱。
[0014]采用所述鎂合金板坯DC鑄造的裝置進(jìn)行鑄造的方法，按照以下工藝步驟進(jìn)行: Cl)先將布流過濾盤通過鋼絲裝到分流盤導(dǎo)管下端，以及下倉和結(jié)晶器通過密封墊和緊固件進(jìn)行組裝；將組裝好的分流盤與上倉通過密封墊和緊固件組裝；將組裝好的上倉放在下倉上，調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓，使上倉與下倉的中心線重合；插入熱電偶、激光液位測定儀、導(dǎo)流管；調(diào)整引錠塊的位置，使引錠塊上移至結(jié)晶器內(nèi)；
(2)將上倉抽真空，控制真空度為0.01-0.05MPa，將熔煉、凈化后的溫度為680~750° C的鎂合金熔體通過導(dǎo)流管經(jīng)分流盤、布流過濾盤進(jìn)入結(jié)晶器中，待鎂合金液面上升至分流盤高度的2/3時(shí)，調(diào)整真空度維持液面穩(wěn)定在此高度，向下倉通入保護(hù)氣，保護(hù)氣壓力為0.1Mpa，通入冷卻水，開動(dòng)鑄造機(jī)，引錠塊下移，開始鑄造，并調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓，左右移動(dòng)上倉和分流盤的位置，以保持兩個(gè)熱電偶的溫差小于2°C ;
(3)根據(jù)鎂合金的品種和鑄錠尺寸控制鑄造速度，待鑄錠接近預(yù)定長度時(shí)，停止給入熔體；待上倉內(nèi)的熔體流凈時(shí)，停止抽真空；鑄錠的上表面降至結(jié)晶器的1/2高度時(shí)，停止鑄造機(jī)及停止通入冷卻水；待鑄錠全部凝固后，停止通入保護(hù)氣體，開動(dòng)鑄造機(jī)，鑄錠脫離結(jié)晶器，鑄造結(jié)束；
(4)鑄造結(jié)束后，將上、下倉卸開，待分流盤冷卻到室溫，根據(jù)步驟(I)的組裝過程拆開各部件，并清理布流過濾盤。
[0015]所述步驟(2)的保護(hù)氣體為氬氣。
[0016]鑄造過程中，如果結(jié)晶器內(nèi)有煙氣，可以將上倉觀察窗上的高溫玻璃提開，待煙氣消失后放回。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
1、采用本發(fā)明鎂合金板坯DC鑄造的布流裝置及布流方法鑄造鎂合金板坯，尤其是大尺寸板坯時(shí)，可以保護(hù)熔體不被氧化和燃燒，操作安全、易控制，且鑄錠不產(chǎn)生熱裂，表面質(zhì)量良好。
[0018]2、本發(fā)明裝置中的布流過濾盤作用是將鎂合金的熔體水平分布到結(jié)晶器中，并避免熔體對(duì)入流處的沖擊太大，而分流腔中的真空可以進(jìn)一步減少熔體的沖擊，保證熔體水平方向充滿結(jié)晶器，從而減少紊流，避免夾雜裹入，更主要的是可有效防止液穴過深而導(dǎo)致的鑄錠熱裂和合金元素分布不均。
[0019]3、采用本發(fā)明的布流裝置及布流方法制備的鎂合金鑄錠表面