机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了属于金属材料热加工技术领域的一种机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置与方法。该装置是将数个搅拌器通过夹持套安放在搅拌器布置架上。搅拌器布置架位于多流连铸平台的上方，而每个导流管都对应一根铸锭和一个搅拌器。其中，搅拌器是由搅拌电机、带挡圈的转轴和搅拌头组成。连铸开始后，将每个搅拌器放入对应的夹持套并紧固，使搅拌头能在连铸导流管或结晶器内对金属熔体施加连续稳定的强制均匀化搅拌，直至连铸结束，获得均匀细小、优良致密的连续铸锭组织。本方法与装置简单实用，容易与企业现有的普通连铸装备对接。

Device and method for continuous casting of homogeneous fine grain ingot by mechanical stirring

The invention discloses a device and method for mechanically stirring continuous homogeneous fine grain ingot in the field of metal material hot working technology. The device is arranged on the stirrer arrangement frame by a plurality of agitators through the clamping sleeve. The agitator arrangement frame is located above the multi stream continuous casting platform, and each diversion tube corresponds to an ingot and an agitator. The agitator is composed of a stirring motor, a rotating shaft with a guard ring and a stirring head. After the start of continuous casting, each holding clamp sleeve and agitator into corresponding, the stirring head can be applied to continuous and stable mandatory uniform stirring on the molten metal in continuous casting mold or diversion pipe, until the end of continuous casting, continuous casting organization to obtain uniform and fine, fine and compact. The method and the device are simple and practical, and easy to be butted with the existing common continuous casting equipment in the enterprise.

【技术实现步骤摘要】
机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置与方法
本专利技术属于金属材料热加工领域，特别涉及一种机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置与方法。
技术介绍
在冶金、铸造等金属材料热加工行业中，有时需要对金属熔体施加各种搅拌处理，以促进合金成份溶解，使熔体的温度、成分均匀化。这种对金属熔体或半固态浆料的剪切搅拌处理更能够控制并改善金属熔体的凝固过程，目的是获得具有均质细晶的理想流变组织铸件。中国专利号CN205046175的技术专利中公开了《一种金属熔体扰动隔离器装置》该装置对液面的稳定效果好，同时可以防止熔体的氧化、卷渣和卷气等污染；但是该装置结构复杂，且与熔体搅拌器采取套入连接，在熔体搅拌器转速极高且经常变化的连铸行业中，此种间隙配合会因不稳定而出现松动等破坏；以致设计寿命无法得到保证。同时在连铸行业中，目前熟知和采用的金属浆料搅拌处理技术是电磁搅拌；但是，这种设置在连铸结晶器外围的电磁搅拌器装置，在实际应用中造价高、占用体积大，与传统的多流连铸装备对接困难，因此还有待完善。
技术实现思路
根据以上技术背景，本专利技术公布了一种机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置，所述的装置包括：连铸平台、搅拌器布置架、夹持套和搅拌器，其特征在于，所述装置还包括：送吸气装置，其中搅拌器布置架位于连铸平台的上方，且搅拌器布置架的架腿与连铸平台固接，送吸气装置安装于搅拌器布置架上；所述连铸平台包括连铸流槽、导流管、结晶器和连铸锭；连铸平台内的每个导流管都有下方的结晶器和连铸锭以及上方的搅拌器与之对应；所述搅拌器由被夹块、搅拌电机、挡圈、转轴和搅拌头组成，其中被夹块与夹持套实现搅拌器相对于搅拌器布置架的轴向定位，搅拌电机带动搅拌头在熔体液面下方实现每分钟零至数万转的剪切与搅拌。所述转轴的上端与搅拌电机固接，下端与搅拌头固接；其中搅拌电机为调速电机；所述被夹块与搅拌电机的下端固接，且与转轴间隙配合所述夹持套的高低位置由在搅拌器布置架中的位置调节；通过这种调节和定制转轴长度，可以调整搅拌头在导流管或结晶器中对熔体搅拌位置的高低。所述挡圈为圆形，且与转轴的中部垂直固接；挡圈的直径≤5×转轴直径，且部分或全部浸没于熔体液面的下方，挡圈减少或消除了熔体液面的扰动与卷气。所述搅拌头和转轴均为耐热耐腐蚀的金属材料或陶瓷材料，其中搅拌头的截面形状包括矩形、圆形、椭圆形、菱形和三角形。所述搅拌头与上方转轴固接组成的轮廓为“⊥”形、“∟”形、“倒”形、“土”形、“＄”形和“ф”形。所述送吸气装置用于在熔体液面上方吹入惰性保护气体，或高速吸出周围气体以制造低压气氛。吹入的惰性保护气体包括氮气、氩气、氦气、含氟气体等，目的是防止金属熔体液面的氧化。防止金属熔体氧化和卷气的另外一种途径是利用此装置吸出液面周围气体，以造成液面上方的低压甚至真空气氛。一种机械搅拌连铸均质细晶铸锭的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、连铸前，在连铸平台上固定好搅拌器布置架，确认夹持套的中心线与导流管的中心线重合；调节好搅拌器布置架上每个夹持套的高度位置，使之夹持搅拌器后，搅拌头正好处于导流管或结晶器腔体内的指定搅拌位置。步骤2、向连铸流槽内浇入所需温度的金属熔体；开启送吸气装置，在熔体液面上方吹入惰性保护气体或高速吸出周围气体；待连铸起步后，在每个夹持套中放入低速旋转的搅拌器，并用夹持套夹紧搅拌器上的被夹块。步骤3、连续调节搅拌电机的转速直至所需转速，使搅拌头在导流管或结晶器腔内对正在连铸的金属熔体进行连续搅拌造成强制均匀凝固，从而生产具有均质细晶组织的铸锭。所述的金属熔体为金属合金熔液以及其它添加物的混合物，其中其它添加物包括中间合金和/或金属基复合材料。本专利技术的主要有益效果是：1、机械搅拌连铸的技术装备和工艺过程简单、工艺可控性强。针对企业现有的普通连铸平台，与安装电磁搅拌装备相比，本专利技术直接在传统连铸平台的上方放置搅拌器和搅拌器布置架，无须重新设计连铸水箱和结晶器布局，能够“零改造”与企业现有的普通连铸设备对接，从而实现在连铸的导流管或结晶器腔体内对金属熔体实施直接的机械搅拌，使技术改造成本显著降低。2、由于机械搅拌装置是设置在连铸结晶器内部，与电磁搅拌装置是设置在结晶器外部相比，占用连铸平台的截面积将减少一半以上，相应可以增加一倍以上的铸锭数量，显著提高均质细晶铸锭的生产效率。3、由于机械搅拌是施加在连铸棒心部区域的主动剪切，能完全克服电磁搅拌铸棒的“集肤”搅拌效应和金属熔体感应旋转的层流效应。从而显著均质化和细化铸锭组织、减少偏析和裂纹缺陷，具有更优质的熔体处理效果。附图说明图1为本专利技术机械搅拌连铸均质细晶铸锭装置的剖面侧视图。图2为本专利技术装置的俯视图。图3为本专利技术装置中搅拌器的侧视图。图中：1-连铸平台，2-搅拌器布置架，3-夹持套，4-搅拌器，5-搅拌电机，6-挡圈，7-转轴，8-搅拌头，9-熔体液面，10-连铸流槽，11-导流管，12-结晶器，13-连铸锭，14-中心线，15-送吸气装置，16-被夹块。具体实施方式本专利技术提供了一种机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置与方法,下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。如图1～3所示的实施例，机械搅拌连铸均质细晶铸锭装置包括四个搅拌器4和等数量的夹持套3，一个连铸平台1和一个搅拌器布置架2，以及两个送吸气装置15；其中搅拌器布置架2位于多流连铸平台1的上方，且搅拌器布置架2的架腿与连铸平台1固接，送吸气装置15在熔体液面9的上方吹入惰性保护气体，或切换工作模式高速吸出周围气体以制造低压气氛以减少金属熔体的氧化或卷气。连铸平台1包括连铸流槽10、四根导流管11、四个结晶器12和四个连铸锭13；连铸平台1内的每个导流管11都有下方的结晶器12和连铸锭13以及上方的搅拌器4与之对应，熔体液面9为连铸流槽10内金属熔体的液体表面。搅拌器4由搅拌电机5、被夹块16、挡圈6、转轴7和搅拌头8组成，其中被夹块16与夹持套3实现搅拌器4相对于搅拌器布置架2的轴向定位，搅拌电机5带动转轴7实现搅拌头8的剪切与搅拌，且搅拌电机5的转速可以在每分钟零至数万转之间进行连续调节。四个夹持套3分别位于搅拌器布置架2上每流连铸导流管11的上方，用于夹持搅拌器4，从而使每个结晶器12都对应一根连铸锭13和一个搅拌器4。夹持套3的中心线14总是与导流管的中心线14重合，但高低位置在搅拌器4布置架2中上下调节，这种调节与搅拌器4转轴7的设计长度相配合，就能根据需要调节搅拌头8在导流管11或结晶器12腔体内对熔体搅拌位置的高低。转轴7的上端与搅拌电机5固接，下端与搅拌头8固接；被夹块16与搅拌电机5的下端固接，且与转轴7间隙配合。挡圈6为圆形，且与转轴7的中部垂直固接；挡圈6的直径≤5×转轴直径，且部分或全部浸没于熔体液面9的下方，挡圈6与金属熔体扰动隔离器装置的用途相同，都减少甚至消除了搅拌器4在工作时对熔体液面的扰动与卷气。送吸气装置15在熔体液面9上方吹入惰性保护气体，或高速吸出周围气体以制造低压气氛。搅拌头8是实现对熔体、浆料或各种添加物搅拌、混合功效的核心构件，该构件的截面的形状包括矩形、圆形、椭圆形、菱形和三角形；搅拌头8与转轴7相同均为耐热、耐腐蚀的特殊金属材料或陶瓷材料，搅拌头8与上方的转轴7固接组成的轮廓为“⊥”形、“∟”形、“倒”形、“土”形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置，其特征在于，所述装置包括：连铸平台(1)、搅拌器布置架(2)、夹持套(3)、搅拌器(4)和送吸气装置(15)，其中搅拌器布置架(2)位于连铸平台(1)的上方，且搅拌器布置架(2)的架腿与连铸平台(1)固接，送吸气装置(15)安装于搅拌器布置架(2)上；所述连铸平台(1)包括连铸流槽(10)、导流管(11)、结晶器(12)和连铸锭(13)；连铸平台(1)内的每个导流管(11)都有下方的结晶器(12)和连铸锭(13)以及上方的搅拌器(4)与之对应；所述搅拌器(4)由被夹块(16)、搅拌电机(5)、挡圈(6)、转轴(7)和搅拌头(8)组成，所述转轴(7)的上端与搅拌电机(5)固接，下端与搅拌头(8)固接；挡圈(6)与转轴(7)的中部垂直固接；其中被夹块(16)与搅拌电机(5)的下端固接，且与转轴(7)间隙配合，被夹块(16)与夹持套(3)实现搅拌器(4)相对于搅拌器布置架(2)的轴向定位，搅拌电机(5)带动转轴(7)实现搅拌头(8)的剪切与搅拌。

【技术特征摘要】
1.一种机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置，其特征在于，所述装置包括：连铸平台(1)、搅拌器布置架(2)、夹持套(3)、搅拌器(4)和送吸气装置(15)，其中搅拌器布置架(2)位于连铸平台(1)的上方，且搅拌器布置架(2)的架腿与连铸平台(1)固接，送吸气装置(15)安装于搅拌器布置架(2)上；所述连铸平台(1)包括连铸流槽(10)、导流管(11)、结晶器(12)和连铸锭(13)；连铸平台(1)内的每个导流管(11)都有下方的结晶器(12)和连铸锭(13)以及上方的搅拌器(4)与之对应；所述搅拌器(4)由被夹块(16)、搅拌电机(5)、挡圈(6)、转轴(7)和搅拌头(8)组成，所述转轴(7)的上端与搅拌电机(5)固接，下端与搅拌头(8)固接；挡圈(6)与转轴(7)的中部垂直固接；其中被夹块(16)与搅拌电机(5)的下端固接，且与转轴(7)间隙配合，被夹块(16)与夹持套(3)实现搅拌器(4)相对于搅拌器布置架(2)的轴向定位，搅拌电机(5)带动转轴(7)实现搅拌头(8)的剪切与搅拌。2.根据权利要求1所述的一种机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置，其特征在于，其中搅拌电机(5)为调速电机。3.根据权利要求1所述的一种机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置，其特征在于，所述夹持套(3)的高低位置由在搅拌器布置架(2)中的位置调节。4.根据权利要求1所述的一种机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置，其特征在于，所述挡圈(6)为圆形；挡圈(6)的直径≤5×转轴直径，且部分或全部浸没于熔体液面(9)的下方，挡圈减少或消除熔体液面的扰动与卷气。5.根据权利要求1所述的一种机械搅拌连铸均质细晶铸锭的装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国钧，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11