一种圆环状铸锭铸造设备及其铸造方法技术

本发明专利技术公开了一种圆环状铸锭铸造设备及其铸造方法，属于冶金铸造领域。本设备包括浇注系统、轧制系统、铸造模具和支撑柱；所述铸造模具包括内环和外环，内环和外环之间形成模腔；所述支撑柱穿过内环并与内环螺纹连接；所述浇注系统固定安装在支撑柱上部，向模腔内注入熔体；所述轧制系统固定安装在支撑柱上，包括水平设置于模腔内的轧辊，能够有效地减少大型圆环状铸锭制备时的各种缺陷，增加铸锭组织成分的均匀性，从而提高铸锭的机械性能。本铸造方法采用上述一种圆环状铸锭铸造设备，通过连续层铺熔体与轧制平整方法制备大型圆环状铸锭，该方法能够快速制备大型圆环状铸锭且制备出的铸锭的机械性能极佳。

【技术实现步骤摘要】
一种圆环状铸锭铸造设备及其铸造方法
本专利技术属于冶金铸造领域，更具体地说，涉及一种铸锭铸造设备及其铸造方法。
技术介绍
铸造冶金生产中常用的制造方法，它是将熔炼的金属液体浇注入模具内，经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。铸造制造成本低，工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸坯，在机械制造中占有很大的比重，如机床行业60-80％的零件为铸造制得，汽车行业60-80％的零件为铸造制得。在铸造中，铸造工艺、铸坯的微观组织、结构和性能都会对后续加工的进行和最终产品的质量产生重要的甚至是决定性的影响。常规铸造通常为一次浇注完成大型铸坯，熔体先从相对温度较低、传热较快、与模壁接触的外层开始凝固并相应出现溶质分配的现象，最后凝固的心部富含溶质元素与低熔点的杂质元素，从而在较大程度上出现宏观偏析。另外，采用常规的铸造工艺还容易出现缩孔、疏松、气泡和热应力等铸造缺陷，严重影响大型铸坯的质量。对于大型铸锭尤其是圆环状大型铸锭的铸造，一般都需要通过钢包及中间钢包等浇注设备将钢水注入到相应形状和尺寸的钢锭模或结晶器中，使之凝固成钢锭或钢坯，一次浇铸成型，其容易出现上述内容中提到的缩孔、疏松、气泡和热应力等缺陷。如中国专利申请号为：CN201611268089.5，公开日为：2017年6月13日的专利文献，公开了一种镍基高温合金的真空铸造方法，包括模具，模具底部设有水冷铜盘，水冷铜盘内有循环冷却水通道，使熔体形成一个自下而上的纵向温度梯度，模具第一边和第二边一侧设有水雾冷喷头，第三边和第四边的拐角连接处设有电阻加热体，使熔体形成一个从一侧到另一侧的横向温度梯度，以上的纵向温度梯度和横向温度形成一个斜向温度梯度，使固液界面从第一边和第二边连接处的底部向第三边和第四边连接处的顶部推进，最后凝固部位位于第三边和第四边连接处附近，将缩孔缩松集中于此。该方案将缩孔缩松的缺陷集中在铸锭的两侧，减少切割工序，提高了铸锭的生产效率，但是其仍然存在大型铸锭一次成型时的缺陷问题，且其方案也并不适用于圆环状铸锭。又如中国专利申请号为：CN201610428323.X，公开日为：2016年8月31日的专利文献，公开了一种可调式圆环铸造模具，包括上模板和下模板，所述上模板和下模板相扣合形成一个圆柱形空腔，所述空腔中设置有中模块，所述中模块包括一个圆柱形的中柱和圆环形的中模板，所述中柱表面设置有凸起的螺纹，所述中模板与圆柱形空腔的横截面形状大小相等，所述中模板的圆心处为通孔，所述通孔的内径与所述中柱的直径相等，所述通孔的内壁上有与所述中柱表面的螺纹相咬合的凹纹，所述中模板通过通孔套装在中柱上。该专利技术所提供的一种可调式圆环铸造模具，可以通过调节中模块来改变型腔大小，铸造出厚度不同的圆环铸件，降低生产成本。但是，其仅仅只能对圆环铸件的高度进行调节，并没有其他解决大型圆环铸件在铸造时可能产生的缺陷问题。
技术实现思路
1、要解决的问题针对现有的铸造设备在生产大型圆环状铸锭时，容易出现缩孔、疏松、气泡和热应力等缺陷的问题，本专利技术提供一种圆环状铸锭铸造设备，能够有效地减少大型圆环状铸锭制备时的各种缺陷，增加铸锭组织成分的均匀性，从而提高铸锭的机械性能。本专利技术还提供一种圆环状铸锭铸造方法，采用上述一种圆环状铸锭铸造设备，能够快速制备大型圆环状铸锭且制备出的铸锭的机械性能极佳。2、技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种圆环状铸锭铸造设备，包括浇注系统、轧制系统、铸造模具和支撑柱；所述铸造模具包括内环和外环，内环和外环之间形成模腔；所述支撑柱穿过内环并与内环螺纹连接；所述浇注系统固定安装在支撑柱上部，向模腔内注入熔体；所述轧制系统固定安装在支撑柱上，包括水平设置于模腔内的轧辊。作为技术方案的进一步改进，所述浇注系统包括储料装置和熔体通道；所述储料装置固定安装在支撑柱的顶端；所述熔体通道的一端连通储料装置，另一端通至模腔。作为技术方案的进一步改进，所述浇注系统还包括布流器；所述布流器与熔体通道通至模腔的一端固定连接，位于模腔内，其上设有出水口。作为技术方案的进一步改进，所述出水口布置在布流器的侧面，其具有多个，沿铸造模具的径向均匀分布。作为技术方案的进一步改进，所述熔体通道具有多个，沿模腔的周向均匀布置。作为技术方案的进一步改进，所述储料装置为中间包，所述熔体通道为长水口。作为技术方案的进一步改进，所述轧制系统还包括轧辊支架；所述轧辊支架的上端固定连接支撑柱的上部，下端安装轧辊。作为技术方案的进一步改进，还包括旋转装置，所述旋转装置用于控制铸造模具沿支撑柱转动。一种圆环状铸锭铸造方法，采用上述一种圆环状铸锭铸造设备，其步骤为：一、铸造前，调整铸造模具至设定的位置，接着，浇注系统向模腔内注入熔体，同时，铸造模具沿支撑柱转动并下降；二、熔体在模腔内逐渐凝固形成铸件且铸件随铸造模具的下降增加高度，同时，轧辊对不断注入的熔体进行整平轧制，至铸造模具下降至设定高度后，浇注系统和铸造模具停止工作，制得大型铸锭。作为技术方案的进一步改进，所述铸造模具每沿支撑柱转动一圈，模腔内的铸件高度增加2-50mm，铸造模具的下降速度与铸件高度的增加速度相同。3、有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术一种圆环状铸锭铸造设备，通过支撑柱将浇注系统、轧制系统和铸造模具巧妙地结合在一起，当浇注系统向铸造模具的模腔内注入熔体时，铸造模具通过螺纹沿支撑柱转动并下降，熔体在模具内则受冷迅速凝固，形成具备一定高度且高度逐渐增加的铸件，同时，轧制系统的轧辊随着铸造模具的转动对注入模腔内的未凝固的熔体进行平整，对初步冷却凝固的熔体则进行轧制，而随着铸造模具的下降，熔体不断层铺在凝固的铸件上，同时轧辊也不断对新注入的熔体进行整平和轧制，从而使最终成型的铸锭的组织成分均匀，内部晶粒细化，有效地减少甚至消除了铸锭心部的缺陷，提高了铸锭的机械性能，且该设备的结构布置合理，大大增加了圆环状铸锭的生产效率；(2)本专利技术一种圆环状铸锭铸造设备，沿铸造模具的周向均匀布置的多个布流器，且布流器的侧面沿铸造模具的径向均匀分布有出水口，使得熔体能够均匀地分布在模腔内，铸锭各个位置的高度均匀，从而使铸锭组织成分均匀，提高铸锭的机械性能；(3)本专利技术一种圆环状铸锭铸造设备，其轧辊具有多个，能够同时对铸件的多个位置进行平整轧制，提高轧辊的整体轧制效果，消除大型铸锭生产时的缩孔、缩松等缺陷，提高成形铸锭的质量；(4)本专利技术一种圆环状铸锭铸造设备，通过控制支撑柱上的螺纹位置，能够控制铸造模具的最高位置，防止铸造模具的底部与布流器和轧辊发生碰撞，对设备造成损坏；(5)本专利技术一种圆环状铸锭铸造方法，采用上述一种圆环状铸锭铸造设备，能够快速稳定地制备大型圆环状铸锭，消除制备大型铸锭时的组织缺陷，制备出机械性能极佳的铸锭。附图说明图1为铸造设备的轴测结构图；图2为铸造设备的主视结构图；图3为浇注系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆环状铸锭铸造设备，其特征在于：包括浇注系统(100)、轧制系统(200)、铸造模具(300)和支撑柱(400)；所述铸造模具(300)包括内环(310)和外环(320)，内环(310)和外环(320)之间形成模腔(330)；所述支撑柱(400)穿过内环(310)并与内环(310)螺纹连接；所述浇注系统(100)固定安装在支撑柱(400)上部，向模腔(330)内注入熔体；所述轧制系统(200)固定安装在支撑柱(400)上，包括水平设置于模腔(330)内的轧辊(210)。/n

【技术特征摘要】
1.一种圆环状铸锭铸造设备，其特征在于：包括浇注系统(100)、轧制系统(200)、铸造模具(300)和支撑柱(400)；所述铸造模具(300)包括内环(310)和外环(320)，内环(310)和外环(320)之间形成模腔(330)；所述支撑柱(400)穿过内环(310)并与内环(310)螺纹连接；所述浇注系统(100)固定安装在支撑柱(400)上部，向模腔(330)内注入熔体；所述轧制系统(200)固定安装在支撑柱(400)上，包括水平设置于模腔(330)内的轧辊(210)。


2.根据权利要求1所述的一种圆环状铸锭铸造设备，其特征在于：所述浇注系统(100)包括储料装置(110)和熔体通道(120)；所述储料装置(110)固定安装在支撑柱(400)的顶端；所述熔体通道(120)的一端连通储料装置(110)，另一端通至模腔(330)。


3.根据权利要求2所述的一种圆环状铸锭铸造设备，其特征在于：所述浇注系统(100)还包括布流器(130)；所述布流器(130)与熔体通道(120)通至模腔(330)的一端固定连接，位于模腔(330)内，其上设有出水口(131)。


4.根据权利要求3所述的一种圆环状铸锭铸造设备，其特征在于：所述出水口(131)布置在布流器(130)的侧面，其具有多个，沿铸造模具(300)的径向均匀分布。


5.根据权利要求4所述的一种圆环状铸锭铸造设备，其特征在于：所述熔体通道(120)具有多个，沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋长江，李想，陈卓，张云虎，翟启杰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31