本发明专利技术提供一种用于大高径比高温合金铸锭的铸模，包括中空的铸模单元，所述铸模单元上端开口且外套接有冒口单元，所述冒口单元由内至外依次设有浇冒口层及保温层，所述铸模单元由上至下依次设有第一区段、第二区段及第三区段，所述第一区段、第二区段及第三区段的内壁沿垂直方向齐平，所述第二区段的外壁相对于第一区段、第三区段沿水平方向内缩进。本发明专利技术进一步提供一种用于大高径比高温合金铸锭的铸模的应用。本发明专利技术提供一种用于大高径比高温合金铸锭的铸模及应用，能够显著减少铸件中心的缩孔缩松，提高铸锭质量和产品出品率，易于规模化生产，对生产效率无不利影响。对生产效率无不利影响。
【技术实现步骤摘要】
一种用于大高径比高温合金铸锭的铸模及应用
[0001]本专利技术属于高温合金材料制备的
，涉及一种用于大高径比高温合金铸锭的铸模及应用，具体涉及一种用于显著减少大高径比高温合金铸锭中二次缩孔的铸模及使用方法。
技术介绍
[0002]在实际生产过程中，高温合金母合金铸锭的真空感应冶炼工艺普遍采用模铸法，铸模材质通常为铸铁或者铸钢。铸铁及铸钢铸模的导热率较大，且镍基高温合金熔体粘度较大，流动性较差，对于高径比大的细长铸锭而言，由于侧向凝固距离远小于纵向凝固距离，在金属液浇注成型的中后期，铸锭侧向生长的柱状晶已经接触闭合，引起纵向合金液的补缩通道堵塞，导致铸锭沿铸锭中心形成二次缩孔。二次缩孔隐藏于合金铸锭内部，往往呈连续或不连续分布，无法完全切除。在精密铸造制备部件时，往往需要将母合金切成短棒，用于配重及方便重熔。母合金切割的过程将不可避免的将二次缩孔暴露出来，极易在缩孔中掺入水汽和杂质，导致铸件冶金质量不合格。
[0003]研究人员尝试了多种方法试图去解决铸锭内部缩孔控制难题，如专利ZL201410219667.0中通过在铸模内表面均匀涂覆一层Al2O3、CaO、MgO、ZrO的悬浮液，经200～300℃，时间3～4h的加热烘烤后使用。专利ZL201410219670.2中通过在模具管内表面均匀涂刷Al2O3、CaO、MgO的第一种悬浮液(配方A)，并在模具管上部的1/3～1/4型腔高度内表面均匀涂刷Al2O3、CaO、TiO2和漂珠的第二种悬浮液(配方B)，在提升铸锭表面光洁度同时起到了良好的补缩作用，有效减少了缩孔深度。上述两种工艺简单可行，但是最大的问题是其涂抹的悬浮液会污染高温合金熔体。
[0004]专利ZL201811281133.5中通过在真空感应炉铸锭室内使用环形加热炉对铸模进行整体加热至600～650℃，起到减少钢锭模与金属液温差的作用，从而减少缩孔。专利ZL201611268089.5通过设置加热和水冷装置，实现了在真空条件下将内部的二次缩孔集中引到边角附近，从而可以方便切除，一定程度上减少了内部二次缩孔。上述对铸模进行整体加热或同时分区域布置加热及冷却装置的方法缺点明显，一方面在真空冶炼炉中加热、冷却装置的布置操作困难，装置占据空间从而减少真空浇注室中可放置铸模数量，增加生产成本，且局部较热温度过高会引起铸锭组织变化，加重元素偏析，因此在实际工业生产中可行性差。
技术实现思路
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于大高径比高温合金铸锭的铸模及应用，通过铸模纵向厚度变化并与上端保温冒口相结合，调节合金液凝固时的热场分布，减小铸模内熔体在纵向方向上和横向方向上的凝固速度差，实现铸模内部金属熔体实现自下而上的顺序凝固。对大高径比的高温合金铸锭而言，可以保持畅通的补缩通道，显著减少大高径比高温合金铸锭中心二次缩孔，提高铸锭的工艺出品率和合格率；
同时铸模外形结构简单、易操作、可以多支铸模组成模组使用，易于规模化生产，对生产效率无不利影响。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种用于大高径比高温合金铸锭的铸模，包括中空的铸模单元，所述铸模单元上端开口且外套接有冒口单元，所述冒口单元由内至外依次设有浇冒口层及保温层，所述铸模单元由上至下依次设有第一区段、第二区段及第三区段，所述第一区段、第二区段及第三区段的内壁沿垂直方向齐平，所述第二区段的外壁相对于第一区段、第三区段沿水平方向内缩进。
[0007]优选地，所述铸模单元下端设有底座。
[0008]优选地，所述铸模单元呈管状，所述铸模单元的高径比为6.4～24。
[0009]更优选地，所述铸模单元的内径为50～125mm。
[0010]更优选地，所述铸模单元的高度为800～1200mm。
[0011]优选地，所述冒口单元的高径比为0.6～0.8。
[0012]优选地，所述冒口单元的厚度为15～30mm。
[0013]优选地，所述浇冒口层与保温层的厚度之比为1:1～1:4。
[0014]进一步优选地，所述浇冒口层的厚度为5
‑
10mm。
[0015]进一步优选地，所述保温层的厚度为5
‑
20mm。
[0016]优选地，所述冒口单元套接在所述第一区段外，所述第一区段外套接有冒口单元的部分高度占所述第一区段高度的1/4～1/2。
[0017]优选地，所述第一区段的高度占铸模单元高度的20～40％，所述第二区段的高度占铸模单元高度的30～50％，所述第三区段的高度占铸模单元高度的20～40％。
[0018]优选地，所述第一区段与第二区段的壁厚差为5～20mm，所述第一区段与第三区段的壁厚差为0～15mm。
[0019]更优选地，所述第一区段的壁厚为20～30mm。
[0020]更优选地，所述第二区段的壁厚为10～20mm。
[0021]更优选地，所述第三区段的壁厚为30～40mm。
[0022]本专利技术第二方面提供上述铸锭在大高径比高温合金铸锭中的用途。
[0023]优选地，所述高温合金铸锭的耐热温度为650
‑
1000℃。
[0024]优选地，所述高温合金铸锭的大高径比是指高径比为6.4
‑
24。
[0025]本专利技术第二方面提供一种用于大高径比高温合金铸锭的铸模的使用方法，包括：将所述铸模预热后，浇注入高温合金，以提供大高径比铸锭。
[0026]优选地，所述铸模的预热温度为150～300℃。
[0027]优选地，所述铸模的预热时间为30
‑
60min。
[0028]优选地，所述浇注温度为1450～1550℃。更优选地，所述浇注温度为1490～1510℃。
[0029]优选地，所述高温合金包括且不限于K417、K4222、DZ411合金。
[0030]更优选地，所述高温合金选自K417、K4222、DZ411合金中的一种。
[0031]所述高温合金是指耐650
‑
1000℃的合金材料。所述K417(使用温度为850～950℃)合金和K4222(使用温度为<1000℃)合金是指镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金合金。所述DZ411(使用温度<1000℃)合金是指镍基沉淀硬化型定向凝固柱晶高温合金。
[0032]所述高温合金铸锭的大高径比是指高径比为6.4
‑
24。
[0033]如上所述，本专利技术提供的一种用于大高径比高温合金铸锭的铸模及应用，具有以下有益效果：
[0034](1)本专利技术提供的一种用于大高径比高温合金铸锭的铸模及应用，基于铸模中高温合金熔体的凝固行为研究，通过铸模外壁自上而下设计具有的阶梯厚度设计和铸模外壁上端双层保温冒口相结合，使铸模内铸锭中心合金液形成自上而下的正温度梯度，且保持整个凝固过程中补缩通道畅通，实现自下而上的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铸模，其特征在于，包括中空的铸模单元，所述铸模单元上端开口且外套接有冒口单元，所述冒口单元由内至外依次设有浇冒口层及保温层，所述铸模单元由上至下依次设有第一区段、第二区段及第三区段，所述第一区段、第二区段及第三区段的内壁沿垂直方向齐平，所述第二区段的外壁相对于第一区段、第三区段沿水平方向内缩进。2.根据权利要求1所述的一种铸模，其特征在于，所述铸模单元下端设有底座。3.根据权利要求1所述的一种铸模，其特征在于，所述浇冒口层与保温层的厚度之比为1:1～1:4。4.根据权利要求1所述的一种铸模，其特征在于，所述冒口单元套接在所述第一区段外，所述第一区段外套接有冒口单元的部分高度占所述第一区段高度的1/4～1/2。5.根据权利要求1所述的一种铸模，其特征在于，所述第一区段的高度占铸模单元高度的20～40％，所述第二区段的高度占铸模单元高度的30～50％，所述第三区段的高度占铸模单元高度的20～40％。6.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝国梁，谭庆彪，孙宝德，疏达，汪东红，董安平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。