一种镁合金板坯DC铸造的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种镁合金板坯DC铸造的装置及方法，所述装置包括液位测定系统、布流系统和铸造系统，液位测定系统包括激光液位测定仪、金属盒体和探杆；布流系统包括导流管、上仓、下仓和分流盘；铸造系统包括结晶器和引锭块。采用所述装置进行DC铸造的方法，工艺步骤为：（1）将装置的各部件按顺序组装，调整引锭块上移至结晶器内；（2）将上仓抽真空，引入镁合金熔体至结晶器，通入保护气体，开始铸造；（3）根据镁合金的品种和铸锭尺寸控制铸造速度，待铸锭接近预定长度时，停止铸造；（4）根据步骤（1）的组装过程拆开各部件。采用本发明专利技术装置及方法制备的镁合金铸锭表面光洁，无裂纹和冷隔，铸锭内部组织均匀，合金元素宏观偏析率低。

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金板坯DC铸造的装置及方法
本专利技术涉及镁合金DC铸造的装置及方法，具体涉及一种镁合金板坯DC铸造的装置及方法。
技术介绍
镁合金由于易氧化和燃烧，所以其DC铸造的难度较大，尤其是大尺寸锭坯，如大尺寸的板坯。目前工业上采用的镁合金锭坯铸造方法是镁合金在熔炼炉或静置炉内净化、静置后，通过导流管引入到结晶器中或打开炉底部的流口流到结晶器内。结晶器内设有分流盘，熔体经过分流盘流到结晶器内。结晶器上部设有保护气体管，可向液面喷射保护气体。由于结晶器不封闭，所以保护气体消耗量大，且铸造大尺寸锭坯时，气体保护不严密，熔体易氧化，氧化物夹杂其中裹入，造成夹杂缺陷，降低铸锭的冶金质量，严重时会导致熔体燃烧，使铸造操作十分危险。常用的分流盘都是用金属薄板制作，吊装在熔体表面，不稳定的同时也容易附着氧化物夹杂和燃烧。近年来，镁合金DC铸造开发了一些新的方法。专利CN03133390.7在镁合金DC铸造时施加低频磁场，显著细化了铸锭组织，且改善了合金元素的宏观偏析；专利CN200710010641.5和CN200710010640.0在镁合金立式和水平连铸时，同时施加低频磁场和超声场，组织显著细化的同时均匀化；专利CN200810010647.7在结晶器壁施加油润滑，显著提高了铸锭表面质量；专利CN201110236278.5施加低频脉冲磁场，也取得了类似施加低频磁场的效果。但是这些专利技术都没有公开镁合金DC铸造布流装置及方法。DC铸造时，布流是第一关，布流影响结晶器内熔体的流场，因此也影响了结晶器内熔体的温度场，进而影响铸锭的组织、元素分布和铸造内应力。当布流集中时，液穴深，铸锭易开裂，合金元素宏观偏析也严重；当流口距结晶器壁太近，熔体要经过较长途径回流到铸锭中部，随着凝固的进行而难以在中部汇合，易形成铸锭中部冷隔和裂纹，严重时中部开裂，且在铸锭的侧边易形成表面裂纹。当多流布流时，由于两侧流量不等，铸锭易热裂，且流量低的一侧易形成冷隔和裂纹。这在板坯铸造时，尤其是大尺寸板坯DC铸造时问题更显严重。在铝合金DC铸造时，人们开始注意布流的影响。近年专利技术了一些新的布流方法。但是镁合金DC铸造时的布流还没有得到重视。
技术实现思路
针对现有技术存在的各种问题，并结合镁合金铸造的特点，本专利技术提供一种镁合金板坯DC铸造的装置及方法。本专利技术的技术方案如下：一种镁合金板坯DC铸造的装置，包括液位测定系统、布流系统和铸造系统，液位测定系统包括激光液位测定仪、金属盒体和探杆；布流系统包括导流管、上仓、下仓和分流盘；铸造系统包括结晶器和引锭块；激光液位测定仪装在金属盒体中，激光液位测定仪和探杆通过埋入探杆中的导线相连，探杆从上仓顶壳靠结晶器边缘处插入上仓腔内，距铸锭纵向中心线的距离为铸锭厚度的1/3～1/4，探杆进入上仓深度为10～30mm；导流管通过上仓顶壳设置的导流管插入口插入到上仓腔内，距分流盘底部20～30mm；下仓坐落在结晶器上部，其上部与上仓底部持平，下仓上端与上仓通过添加石墨盘根的密封槽连接，下仓固定，上仓的顶壳上焊有调位板，调位板装有调整螺栓，上仓通过调整螺栓可左右移动10～20mm；结晶器位于下仓正下方，两者通过设置在下仓底部的紧固件和密封垫实现紧固密封；上仓腔内通过分流盘与结晶器腔内相通；结晶器的正下方设有引锭块，引锭块固定在铸造机的移动平台上，移动平台能够按照预定的速度垂直向下运动。所述上仓包括顶壳、壳体和布流过滤盘；顶壳比壳体突出，顶壳密封，其上焊有调位板，并设有激光液位测定仪插入口、导流管插入口、真空管、安装高温玻璃的分流腔观察窗；其中分流腔观察窗位于顶壳两端靠近壳体上端处，数量为2；壳体上端设有安装高温玻璃的结晶器观察窗，数量为2；高温玻璃上装有金属提起环，高温玻璃和观察窗之间采用密封垫进行密封；所述上仓由A3钢板制成。所述布流过滤盘装于分流盘导管的正下方，为圆柱体结构，包括底板、焊接在底板上的不锈钢丝网、稳固不锈钢丝网的垂直支柱以及固定钢丝网上端的上环，其中不锈钢丝网的大小根据铸锭大小决定，目数为20～100目；垂直支柱焊接在不锈钢丝网上，数量为4，相邻垂直支柱的距离为1/4圆弧；布流过滤盘与分流盘通过穿入过滤盘网孔和分流盘导管圆孔的钢丝连接，2个布流过滤盘中心线到上仓中心线的距离相等，布流过滤盘用于将镁合金熔体水平分布到结晶器中，过滤从上仓流进的熔体中残留的夹杂物，并减小从上仓流入的熔体对结晶器内熔体的冲击。所述下仓包括方形壳体和下沿，方形壳体上端设有矩形密封槽，内装石墨盘根，实现上仓与下仓的密封连接，下沿钻4个孔，用于与结晶器连接和密封；方形壳体长向壁设有保护气体管，横向壁两侧设有热电偶插入口，插入口的设置以2只热电偶插入后以结晶器中心线为轴对称且头部距离结晶器壁40～80mm为准，下仓用于支撑上仓，并且施加保护气体，防止熔体氧化；所述下仓由A3钢板制成。所述分流盘断面呈矩形，其上端和上仓通过密封垫和紧固件实现密封和固定，底部设有2根带圆孔的导管，2根导管中心线应在铸锭厚度方向的中心线上，且距离为铸锭宽度的60～80％，导管长度为50～80mm，分流盘由304不锈钢薄板制作，厚度为1～2mm，用于镁合金液的净化和分流。所述结晶器内焊接有水箱，结晶器下沿均匀分布喷水孔，水箱材质为不锈钢，通水时水先冷却结晶器，然后从喷水孔中喷到铸锭的凝固壳上，实现快速激冷，结晶器由铝合金制成。所述高温玻璃和观察窗之间、分流盘和上仓之间以及下仓和结晶器之间的密封垫由耐热密封材料制成。所述紧固件为螺栓、铆钉、螺母、螺钉或螺柱。采用所述镁合金板坯DC铸造的装置进行铸造的方法，按照以下工艺步骤进行：(1)先将布流过滤盘通过钢丝装到分流盘导管下端，以及下仓和结晶器通过密封垫和紧固件进行组装；将组装好的分流盘与上仓通过密封垫和紧固件组装；将组装好的上仓放在下仓上，调节调整螺栓，使上仓与下仓的中心线重合；插入热电偶、激光液位测定仪、导流管；调整引锭块的位置，使引锭块上移至结晶器内；(2)将上仓抽真空，控制真空度为0.01～0.05MPa，将熔炼、净化后的温度为680～750°C的镁合金熔体通过导流管经分流盘、布流过滤盘进入结晶器中，待镁合金液面上升至分流盘高度的2/3时，调整真空度维持液面稳定在此高度，向下仓通入保护气，保护气压力为0.1Mpa，通入冷却水，开动铸造机，引锭块下移，开始铸造，并调节调整螺栓，左右移动上仓和分流盘的位置，以保持两个热电偶的温差小于2℃；(3)根据镁合金的品种和铸锭尺寸控制铸造速度，待铸锭接近预定长度时，停止给入熔体；待上仓内的熔体流净时，停止抽真空；铸锭的上表面降至结晶器的1/2高度时，停止铸造机及停止通入冷却水；待铸锭全部凝固后，停止通入保护气体，开动铸造机，铸锭脱离结晶器，铸造结束；(4)铸造结束后，将上、下仓卸开，待分流盘冷却到室温，根据步骤(1)的组装过程拆开各部件，并清理布流过滤盘。所述步骤(2)的保护气体为氩气。铸造过程中，如果结晶器内有烟气，可以将上仓观察窗上的高温玻璃提开，待烟气消失后放回。本专利技术的有益效果为：1、采用本专利技术镁合金板坯DC铸造的布流装置及布流方法铸造镁合金板坯，尤其是大尺寸板坯时，可以保护熔体不被氧化和燃烧，操作安全、易控制，且铸锭不产生热裂，表面质量良好。2、本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金板坯DC铸造的装置，其特征在于包括液位测定系统、布流系统和铸造系统，液位测定系统包括激光液位测定仪、金属盒体和探杆；布流系统包括导流管、上仓、下仓和分流盘；铸造系统包括结晶器和引锭块；激光液位测定仪装在金属盒体中，激光液位测定仪和探杆通过埋入探杆中的导线相连，探杆从上仓顶壳靠结晶器边缘处插入上仓腔内，距铸锭纵向中心线的距离为铸锭厚度的1/3~1/4，探杆进入上仓深度为10~30mm；导流管通过上仓顶壳设置的导管孔插入到上仓腔内，距分流盘底部20~30mm；下仓坐落在结晶器上部，其上部与上仓底部持平，下仓上端与上仓通过添加石墨盘根的密封槽连接，下仓固定，上仓的顶壳上焊有调位板，调位板装有调整螺栓，上仓通过调整螺栓可左右移动10~20mm；结晶器位于下仓正下方，两者通过设置在下仓底部的紧固件和密封垫实现紧固密封；上仓腔内通过分流盘与结晶器腔内相通；结晶器的正下方设有引锭块，引锭块固定在铸造机的移动平台上，移动平台可以按照预定的速度垂直向下运动。

【技术特征摘要】
1.一种镁合金板坯DC铸造的装置，其特征在于包括液位测定系统、布流系统和铸造系统，液位测定系统包括激光液位测定仪、金属盒体和探杆；布流系统包括导流管、上仓、下仓和分流盘；铸造系统包括结晶器和引锭块；激光液位测定仪装在金属盒体中，激光液位测定仪和探杆通过埋入探杆中的导线相连，探杆从上仓顶壳靠结晶器边缘处插入上仓腔内，距铸锭纵向中心线的距离为铸锭厚度的1/3～1/4，探杆进入上仓深度为10～30mm；导流管通过上仓顶壳设置的导流管插入口插入到上仓腔内，距分流盘底部20～30mm；下仓坐落在结晶器上部，其上部与上仓底部持平，下仓上端与上仓通过添加石墨盘根的密封槽连接，下仓固定，上仓的顶壳上焊有调位板，调位板装有调整螺栓，上仓通过调整螺栓可左右移动10～20mm；结晶器位于下仓正下方，两者通过设置在下仓底部的紧固件和密封垫实现紧固密封；上仓腔内通过分流盘与结晶器腔内相通；结晶器的正下方设有引锭块，引锭块固定在铸造机的移动平台上，移动平台能够按照预定的速度垂直向下运动。2.根据权利要求1所述的一种镁合金板坯DC铸造的装置，其特征在于所述上仓包括顶壳、壳体和布流过滤盘；顶壳比壳体突出，顶壳密封，其上焊有调位板，并设有激光液位测定仪插入口、导流管插入口、真空管、安装高温玻璃的分流腔观察窗；其中分流腔观察窗位于顶壳两端靠近壳体上端处，数量为2；壳体上端设有安装高温玻璃的结晶器观察窗，数量为2；高温玻璃上装有金属提起环，高温玻璃和观察窗之间采用密封垫进行密封；所述上仓由A3钢板制成。3.根据权利要求2所述的一种镁合金板坯DC铸造的装置，其特征在于所述布流过滤盘装于分流盘导管的正下方，为圆柱体结构，包括底板、焊接在底板上的不锈钢丝网、稳固不锈钢丝网的垂直支柱以及固定钢丝网上端的上环，其中不锈钢丝网的大小根据铸锭大小决定，目数为20～100目；垂直支柱焊接在不锈钢丝网上，数量为4，相邻垂直支柱的距离为1/4圆弧；布流过滤盘与分流盘通过穿入过滤盘网孔和分流盘导管圆孔的钢丝连接，2个布流过滤盘中心线到上仓中心线的距离相等。4.根据权利要求1所述的一种镁合金板坯DC铸造的装置，其特征在于所述下仓包括方形壳体和下沿，方形壳体上端设有矩形密封槽，内装石墨盘根，实现上仓与下仓的密封连接，下沿钻4个孔，用于与结晶器连接和密封；方形壳体长向壁设有保护气体管，横向壁两侧设有热电偶插入口，插入口的设置以2只热电偶插...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建忠，乐启炽，张志强，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21