钢结硬质合金多流连铸工艺及设备制造技术

本发明专利技术属于钢结硬质合金多流连续铸造工艺及设备。使用该发明专利技术连续生产多根钢结硬质合金及其双金属复合材料线、棒材及其带材时，生产工艺简单，能耗低，生产效率高。该方法是在真空或惰性保护气体状态下，将硬质化合物颗粒和基体金属材料在上段有衬炉体内的高温渣池内熔化和熔融，在下段多流水冷结晶器内经电磁搅拌和超声波振动处理后，快速凝固和结晶成高质量的锭型，且不影响上段有衬炉体内的正常冶金反应，使二相材料的混合更加均匀，并达到了冶金结合，实现了产品的致密化，启动抽锭设备，即可同时连续制造出与结晶器内腔形状相同的多根钢结硬质合金及其双金属复合材料线、棒材及带材产品。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钢结硬质合金连续铸造工艺及设备，特别是一种大长度高性能钢结硬质合金及其双金属复合材料的多流连铸工艺及设备。
技术介绍
文献《钢结硬质合金》一书(株洲硬质合金厂著，冶金工业出版社1982年出版)，详细论述了目前国内外钢结硬质合金的生产工艺及设备，所述的生产工艺及设备为粉末冶金烧结工艺和设备，即将铁粉和各种所需成份的合金粉按所需比例配制，并加入所需比例的增强颗粒，经混合、球磨、压制和浇结。该工艺生产工序繁多，工艺复杂，生产周期长，技术难度大，设备庞大，生产成本高。所生产的产品孔隙度大，二相材料结合力弱，产品性能差，且仅能生产短长度的小型部件，无法制造大长度及大体积的工件，实际应用受到限制。中国专利技术专利专利号ZL01134145.9号《硬质相增强金属基复合材料生产工艺及设备》，该专利技术专利虽然解决了上述缺陷，但该工艺尚存在以下不足1、只能生产高比重硬质合金颗粒的增强金属基复合材料，无法生产低比重及易氧化的增强颗粒金属基复合材料。2、只能制造单根金属基复合材料，无法同时制造多根金属基复合材料，尤其是小型线棒材产品。3、加热方式单一(电阻式)。4、能耗高，电能有效利用率只有25-45％。5、无保护装置，原料受大气污染，所制造的产品含氧量(气)量高，产品性能差，限制了易氧化硬质颗粒在增强金属基复合材料上的应用。采用连续铸造工艺，制造钢结硬质合金，特别是连续铸造多根钢结硬质合金线、棒材和带材及其双金属线、棒材和带材复合材料的制造工艺，目前尚未见国内外有关此方面的报导。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种生产工艺简单、生产效率高、能耗低，可以同时制造低比重及易氧化的硬质化合物基钢结硬质合金，并且可以连续铸造的方法，制造多根钢结硬质合金线、棒材和带材及其双金属复合材料的生产工艺。解决其技术问题的设备方案是该设备有一密封套，密封套的外面连接有惰性气体罐、真空泵、控制阀，在密封套的里面安装有带有孔洞的工作平台，在工作平台孔洞的上面安装有复合结晶器，复合结晶器的外面安装有电磁感应加热器和电磁搅拌器，在复合结晶器的下面安装有引铸板，在引铸板上安装有超声波振动器，在引铸板的下面连接有抽锭设备，在复合结晶器的上面安装有带有升降装置的电极把持器，在电极把持器上安装有非自耗电极，在复合结晶器上部两侧分别安装有颗粒送料器、粉末送料器，金属液中间包。复合结晶器包括水冷结晶器、有衬炉体、金属液位检测器，水冷结晶器为一空心状的水套，在水套的侧下方和侧上方分别连接有冷却水进水管和冷却水出水管，水套内侧顶部安装有金属液位检测器，在水冷结晶器的上部连接有有衬炉体，有衬炉体由耐火材料制作，在耐火材料炉衬内镶有用NB制作的耐渣蚀的内衬，或在有衬炉体的内表面直接涂覆一层MoSi2等抗高温涂层材料。在复合结晶器中的水冷结晶器内腔安装有多流组合式水冷结晶器或芯棒。在多流组合式水冷结晶器的下面连接有多流引锭板，在多流引锭板上安装有多流引锭杆，在芯棒的上部安装有感应加热器，在电极把持器上连接有电源M，在引铸板上连接有电源N，并组成M、K、N电回路。电源M、N、K为低电压大电流，其电压和电流均可在大范围内调节。金属液中间包括耐火材料包体、感应加热器、金属液体流量控制器、流槽。解决其技术问题采用的工艺方案是首先将引铸板或多流组合式结晶器推入复合结晶器内的水冷结晶器顶部，将按所需要求比例配制混合好的一种或数种硬质化合物增强颗粒倒入颗粒送料器内，将金属粉末和各种合金粉末按基体材料所需化学成份配制，经混料机混合均匀后倒入粉末送料器内，或将所需成份的基体金属材料直接制成的粉末或颗粒倒入粉末送料器内，也可将基体金属按所需化学成份配制熔化成液态后，直接倒入金属液体中间包内，将所配好的单元或多元材料组成的保护熔渣或固体电渣料倒入复合结晶器内，关闭密封套，启动真空泵，将密封套内抽成真空，或抽成真空后，向密封套内再充入惰性气体，将非自耗电极插入其中，启动电源K，用电阻热将保护熔渣或固体电渣引燃熔化成液态，或启动电磁感应加热电源进行加热熔化，启动颗粒粉末送料器，或打开金属液流量控制器，使硬质颗粒、基体金属混合粉末或颗粒或金属液，按所预定的流量流入复合结晶器内，经复合结晶内的高温液体保护熔渣或液体电渣和电磁感应加热器加热熔化和熔融，启动电磁搅拌器，使二相材料在复合结晶器内混合均匀后在水冷结晶器内凝固和结晶成钢结硬质合金，启动超声波振动装置，对钢结硬质合金材料进行超声波处理，以改善结晶组织，提高产品性能。启动抽锭设备，将抽锭设备以连续状向下移动抽锭或以抽一停一抽的短周期间歇状向下移动抽锭工艺进行，即可使生产连续进行，生产出所需长度的并与结晶器内腔形状相同的钢结硬质合金或低比重及易氧化的硬质化合物基钢结硬质合金。当生产硬质合金线、棒材和带板产品时，只需将连接在多流引锭板上的多流引锭杆推入多流结晶器内，重复上述工艺，即可生产出所需长度和所需根数的与结晶器内腔形状相同的钢结硬质合金、线、棒材和带材产品。多流结晶器由2-7流水冷结晶器组成。其形状为圆形、方行、矩形、和异形形状。在复合结晶器内安装芯棒，重复上述工艺，即可生产出双金属硬质化合物基钢结硬质合金复合材料。通过改变颗粒下料器和粉末下料器的下料速度，使二种下料设备按照不同的速度下料，就可以制造轴向梯度复合材料。改变颗粒和粉末下料器内材料的化学成份，即可生产出所需长度和根数的高速钢、合金钢及其它各种成份的金属材料和双金属复合材料的线、棒材及带材产品和异型产品。复合结晶器中的熔渣为单元物质或者多元物质所组成的渣系，其物质为Na2B4O7、CaF2、AL2O3、CaO、MgO、MnO、TiO2、RE、RexOy等。基体金属为任何成份的黑色金属、金属间化合物、有色金属；增强颗粒为各种碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物、氧化物等难熔化合物，其含量10％-90％。有益效果上述方案中，使用该专利技术可以连续铸造方式生产钢结硬质合金，特别是以连续铸造方式生产多根钢结硬质合金及其双金属复合材料线、棒材及带材时，生产工艺简单、生产效率高、能耗低、产品质量好且易于控制。由于该方法中是将整个生产过程在真空状态或真空低压惰性气体保护状态下进行，因而可以同时制造各种低比重及易氧化的硬质化合物基钢结硬质合金及其双金属复合材料。由于采用复合结晶器生产，使需要保温的保护熔渣或电渣熔池和钢结硬质合金液体始终处于由耐火材料制成的有衬炉体内，减少或避免了渣池侧表面散热，提高了热效率，更有利于增强渣池的冶金反应，获得高质量的混合金属液体，减少了电耗，提高了电能利用率，而熔化后的基体金属和表面熔融后的增强颗粒，二相材料是在水冷结晶器内经电磁搅拌和超声波振动处理后，直接快速凝固和结晶成高质量的锭型，且不影响上段有衬炉体内的正常冶金反应，使二相材料的混合更加均匀，二相材料结合力强，达到完全冶金结合，实现了产品的致密化，从而可以制造出高性能的金属复合材料。由于采用多流结晶器技术，可以同时生产出与结晶器内腔形状相同的多根钢结硬质及其双金属复合材料线、棒材产品。通过改变材料的合金成份还可以制造各种高速钢、合金钢及其它各种成份的金属材料和双金属复合材料的线、棒材和带材产品和异型产品。附图说明图1为本专利技术第一实施例的结构图。图2为本专利技术第二实施例的结构图。图3为本专利技术第三实施例的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢结硬质合金多流连铸工艺，其特征是：首先将引铸板或多流组合式结晶器推入复合结晶器内的水冷结晶器顶部，将按所需比例配制好的一种或数种硬质化合物颗粒倒入颗粒送料器内，将金属粉末和各种合金粉末按基体金属材料所需化学成份配制，经混料机混合均匀后倒入粉末送料器内，或将各种所需成份的金属材料直接制成的粉末或颗粒倒入粉末送料器内，或将熔化成液体的基体金属液倒入安装有金属液体流量控制器的耐火材料金属液中间包内，将所配制好的一元或多元材料组成的保护熔渣或电渣料倒入复合结晶器的耐火材料制作的有衬炉体内，关闭密封套，启动真空泵，将密封套内抽成真空，或抽成真空后，向密封套内再冲入惰性气体，将非自耗电极插入其中，启动电源Ｋ，用电阻热将保护熔渣或固体电渣引燃、熔化成液态，或启动电磁感应加热电源进行加热熔化，启动颗粒送料器、粉末送料器或安装有金属液体流量控制器的金属液中间包，将其按所预定的流量流入复合结晶器内，经复合结晶器内的高温液体熔渣或液体电渣和电磁感应加热器加热熔化和熔融，启动电磁搅拌器，使二相材料在复合结晶器的水冷结晶器内混合均匀后凝固和结晶成钢结硬质合金，启动超声波振动装置，对钢结硬质合金材料进行超声波处理，以改善结晶组织，启动抽锭设备，将抽锭设备以连续状向下移动抽锭或以抽一停一抽的短周期间歇状向下移动抽锭工艺进行抽锭，即可连续生产出所需长度的并与结晶器内腔形状相同的各种硬质化合物基钢结硬质合金。当生产硬质合金线、棒材和带材产品时，只需将连接在多流引锭板上的多流引锭杆推入多流结晶器内，重复上述工艺，即可生产出所需长度和所需根数的并与结晶器内腔形状相同的各种硬质化合物基钢结硬质合金线、棒材和带材产品和异型产品。...

【技术特征摘要】
1.一种钢结硬质合金多流连铸工艺，其特征是首先将引铸板或多流组合式结晶器推入复合结晶器内的水冷结晶器顶部，将按所需比例配制好的一种或数种硬质化合物颗粒倒入颗粒送料器内，将金属粉末和各种合金粉末按基体金属材料所需化学成份配制，经混料机混合均匀后倒入粉末送料器内，或将各种所需成份的金属材料直接制成的粉末或颗粒倒入粉末送料器内，或将熔化成液体的基体金属液倒入安装有金属液体流量控制器的耐火材料金属液中间包内，将所配制好的一元或多元材料组成的保护熔渣或电渣料倒入复合结晶器的耐火材料制作的有衬炉体内，关闭密封套，启动真空泵，将密封套内抽成真空，或抽成真空后，向密封套内再冲入惰性气体，将非自耗电极插入其中，启动电源K，用电阻热将保护熔渣或固体电渣引燃、熔化成液态，或启动电磁感应加热电源进行加热熔化，启动颗粒送料器、粉末送料器或安装有金属液体流量控制器的金属液中间包，将其按所预定的流量流入复合结晶器内，经复合结晶器内的高温液体熔渣或液体电渣和电磁感应加热器加热熔化和熔融，启动电磁搅拌器，使二相材料在复合结晶器的水冷结晶器内混合均匀后凝固和结晶成钢结硬质合金，启动超声波振动装置，对钢结硬质合金材料进行超声波处理，以改善结晶组织，启动抽锭设备，将抽锭设备以连续状向下移动抽锭或以抽一停一抽的短周期间歇状向下移动抽锭工艺进行抽锭，即可连续生产出所需长度的并与结晶器内腔形状相同的各种硬质化合物基钢结硬质合金。当生产硬质合金线、棒材和带材产品时，只需将连接在多流引锭板上的多流引锭杆推入多流结晶器内，重复上述工艺，即可生产出所需长度和所需根数的并与结晶器内腔形状相同的各种硬质化合物基钢结硬质合金线、棒材和带材产品和异型产品。2.根据权利要求1所述的钢结硬质合金多流连铸工艺，其特征是所述的硬质化合物为各种碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硼化物等难熔化合物，其形状为颗粒、晶须，其含量为10％-90％；基体金属材料为含有各种合金元素和稀土及稀土氧化物元素的各种成份的黑色金属、金属间化合物；复合结晶器中的熔渣为单元物质或者多元物质所组成的渣系，其物质为Na2B4O7、RexOy、RE、CaF2、AL2O3、CaO、MgO、TiO2等氟化物、氧化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁刚，丁家伟，
申请(专利权)人：丁刚，丁家伟，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]