金属连铸法及设备制造技术

本发明专利技术提供的是一种金属连铸法及设备，其特征在于将原料金属液注入用比该金属比重大、熔点低且不与其发生混熔，而且高温蒸气压低的物质为材料制成的液态结晶器内被悬浮成型、冷凝结晶成固态坯料拉出。由于液态结晶器的液相悬浮作用，能快速凝固、铸坯表面光洁，拉坯力小而且不出现拉断、裂纹现象。使连铸工艺更简单、设备投资小、产品质量好，可用于生产板坯、管坯、圆坯。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种金属连铸法及设备，属于连续铸造
目前，冶金业的连铸方法根据其机型设备，一般有这几种生产板坯或方坯的机型第一类1、立式连铸机；2、立弯式连铸机；3、孤形连铸机；4、水平连铸机。这几种机型共同的基本要素是金属形结晶器、二冷段拉坯机、矫直机、切割机及其附加设备，其设备高大复杂，铸坯尺寸大。经常发生拉断、漏钢、拉毛等不良情况。第二类1、轮式连铸机；2、带式连铸机。这类连铸机的基本思想是旨在铸造近终尺寸的坯料以简化工序，优点是坯料尺寸薄；安全可靠，缺点是用于金属凝固的结晶器设施还是较复杂。生产管坯或圆坯的机型生产管坯及圆坯的机型最有代表性的是旋转连铸机，这种连铸机的主要特点是；其主体部分如结晶器；二冷段各导辊和拉坯机的拉辊，在浇铸过程中都与铸坯一起绕垂直中心线旋转，铸坯在旋转中下行，这种方法，其铸坯质量好，但设备铸坯都处于旋转状态，构造复杂，投资费用大，维修及处理事故困难。总之，现有技术的基本特征是将金属熔液注入各种容器式的结晶器中，对容器壁进行次冷却，使金属液形成硬壳液芯状态，缓慢地从另一端拉出，再由二冷段冷却，使其全部凝固。普遍存在的缺点是设备高大复杂，拉速慢，易出现拉断拉漏现象。在本明的目的就是为了克服上述方法的不足而提供的一种用液态结晶器对厚料金属液进行悬浮成形，冷凝结晶成坯料的金属连铸法及设备。本专利技术的原理是这样的所谓液态结晶就是用比原料金属比重大、熔点低且不与其发生混熔，而且高温蒸气压低的物质为材料制成，在工作状态时，控制液态结晶器的温度在其材料的熔点以上，原料金属熔液凝固点以下，原料金属液被悬浮在表面，而且原料金属被冷凝成固态而液态结晶器仍呈液态，由于液态结晶器的液相悬浮作用，坯料被轻易地拉出。制造板坯时，在自然重力场中，使用水平板坯连铸槽；制造圆坯时，使用内衬液态结晶器的旋转圆坯连铸离心机，在离心力的作用下铸造。连铸管坯对，使用内衬液态结晶器的旋转管坯连铸离心机，在离心力的作用下连续铸造。根据其连铸的金属不同而异，可以使用的材料，如银或铅或银基合金或铅基合金等。本专利技术可以连铸钢铁、铝、铜及其他有色金属。本专利技术是这样实现的；在连铸板坯时，将金属液注入水平板坯连铸槽内，在重力的作用下，厚料金属由于比重小而被悬浮于液态结晶器上，展开成板状，用冷却器对液态结晶器进行冷却，控制液态结晶器的温度，使其在原料金属熔液的凝固点以下，在液态结晶器物质熔点以上，使原料金属液冷凝结晶成固态而液结晶器仍呈液态；同时在金属液的上表面喷气或喷水雾加速冷却；凝固后的板坯由牵引机匀速拉出。随着坯料的连续拉出，浇注也在连续进行，对液态结晶器的散热也正连续进行，因此使浇注——冷凝——拉出的三者速度控制在一平衡状态，就可以实行板坯的连铸。为了实现悬浮法连铸板坯，本专利技术设计了一种水平板坯连铸槽，其构成是浇注系统包括1、浇注口；2、浇注道；3、铸嘴；4、供料槽；5、拦渣板；6、溢流槽；水平液态结晶器槽包括7、槽壁；8、液态结晶器；9冷却器；10、热电偶温度计；11喷气嘴；12、拉出口。槽壁电不易被液态结晶器及原料金属液浸蚀的耐高温、耐浸蚀材料制成；液态结晶器盛于其中，槽内并装有冷却器，在槽一端设有供料槽，钢水包中的钢水浇入浇注口通过浇注道，由铸嘴进入供料槽，供料槽的上面有拦渣板，用来阻拦保护渣，使其不能进入液态结晶器。板坯的厚度通过液态结晶器的液面与溢流槽顶端的高度差来控制，过剩的金属液回流到溢流槽返回使用。喷气嘴用于对金属熔液上表面喷气或喷雾冷却。在连铸管坯时，将原料金属液注入内衬将原料金属注入衬液态晶体器的旋转管坯连铸离心机，在40—100倍重力的离心力的作用下，液态晶器首先被离心成紧贴的离心机内壁的液态悬浮层，连续浇注的原料金属液同样被离心悬浮在液态结晶器的内表面，形成管状，由外冷却对液态结晶器冷却，同时由内冷却器对金属液进行喷气或喷水雾加速冷却，控制温度范围在原料金属熔液的凝固点以下，液态结晶物质熔点以上，使液态结晶器呈液态而原料金属被凝固成坯料，然后由牵引机匀速拉出。控制浇住——冷凝——拉出的速度在一平衡状态同步进行，就实现了管坯的连续铸造。实现悬浮连续铸管的关键设备是内衬液态结晶的旋转管坯连铸离心机，其主要构成是动力源及支承机座；旋转机体。动力源及支承机座，动力源可使用调速电机，使转速在一定范围可调；支承机座的作用是支承旋转机体，使其可以自由旋转。当制造的管坯外径D＜60mm时，以使用轴承支承旋转机体为宜，在机座的两端用轴承支承机体；当管坯的外径D≥60mm时，在机座的两端分别用2～3个滚子支承旋转机体。旋转机体主要由1、机壳；2、液态结晶器套；3、液态结晶器；4、挡圈；5、供料涡轮；6、镇静槽；7、挡渣圈；8、内冷却器；9、外冷却器10、热电偶温度计构成。其备部件的结构及功能简述如下；1、机壳，是旋转机体的主体，由传动轮、除梯筒及托圈或轴肩组成，旋转管坯连铸离心机通过托圈或轴肩安装在机座的滚子或轴承上，其他备部件装配在机壳上，依靠动力源的驱动产生旋转运动；其中阶梯筒呈栅格状结转，以利对液态结晶器冷却及防止机壳温度过高。2、液态结晶器套，是薄壁圆筒结构，装配在机壳内，用导热性能好，高温强度好，不被液态结晶器物质浸害的材料制成；3、液态结晶器，就是用比原料金属熔点低、比重大、且不与其发生混熔，而且高温蒸气压低的物质为材料制成，由于离心力的作用，它形成一个紧贴在液态结晶器套内壁的液态浮圈，因为它比原料金属比重大，所以金属液被悬浮在其内表面；另外由于液态结晶器的物质熔点比原料金属熔点低，控制冷却速度，使液态结晶器的温度在液态结晶器物质的熔点以上，原料金属熔液凝固点以下，这样原料金属液被冷凝成固态而液态结晶器仍呈液态，由于液相悬浮作用，管坯能够相对于旋转运动径向静止而不旋转地沿轴向拉出；4、挡圈，安装在液态结晶器的拉出端，呈薄片环状，它的内径与液态结晶器的内径相同，其作用是控制液态结晶器的内径，来实现对管坯外径的控制，并阻挡液态结晶器液态物质外溢；5、供料涡轮，安装在机壳进料端，由涡壳、溢流圈、叶片组成，与机壳一起旋转，用高温陶瓷，尤其是以绝热性能好，耐金属熔体浸蚀，价格低廉的氧化物陶瓷为佳，如氧化铝、氧化镁、氧化锆等；供料涡轮的作用是，在供料管将原料金属熔液注入涡壳后，由叶片输送到镇静槽；溢流圈固定在涡壳内，其内径与管坯内径相同，它控制管坯的内径，镇静槽内过剩的金属液，在离心力的作用下，自动地向外溢流，回到涡壳内；6、镇静槽，在供料涡轮与液态结晶器之间，其作用是，在镇静槽内，原料金属液在40～100倍重力的离心力作用下，溶解的气体及其他杂质原来在重力场下所处的平衡状态被破坏，因而大量逸出，镇静槽的作用就是使原料金属液在离心力场中进一步镇静脱气除渣；7、挡渣圈，装在镇静槽内，其内径小于溢流圈，外经大于挡圈，作用于是阻挡镇静槽内浮起的渣质，使其不能进入液态结晶器的内表面。积累到一定数量的浮渣将会从溢流圈溢流到涡壳，用捞渣勺捞出；8、内冷却器，在液态结晶器内，被离心成环状的金属液，如果外表面先凝固而内表面还未凝固，金属液由于外表而用内冷却器对其内壁冷却，使其与外表面同步凝固；内冷却器用多排垂直于径向的喷气嘴，分布于略小于管坯内径的圆周上，导入不与金属液发生反应和被吸收的气体或水雾进行冷却，金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属板坯连铸法，其特征在于，将原料金属熔液连续注入内装用比该金属比重大、熔点低且不与其发生混熔，而且高温蒸气压低的物料为材料制成的液态结晶器（１）的水平板坯连铸槽内，控制液态结晶器（１）的温度，使其在液态结晶器（１）物质的熔点以上、原料金属熔液凝固点以下，原料金属熔液在重力的作用下，被悬浮在液态结晶器（１）表面，展开成板状，并在原料金属熔液上面喷气或喷雾冷却，冷凝成固态的板坯被连续匀速拉出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘代发，
申请(专利权)人：潘代发，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]