高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器及其脫模方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器及其脫模方法，通過(guò)石墨緩沖裝配沖擊力，通過(guò)鋼玉內(nèi)套阻隔高溫合金熔體對(duì)石墨緩沖層的浸蝕，高溫合金熔體從結(jié)晶器底部導(dǎo)入結(jié)晶器內(nèi)凝固后從結(jié)晶器上方拉撥出成品型材，并采用超聲波小幅震動(dòng)的方法脫模，能夠連鑄成型空心高溫合金管型材，連鑄成型過(guò)程中高溫合金管殼體能順利地從結(jié)晶器內(nèi)襯上脫離，且各層之間緊密配合導(dǎo)熱率優(yōu)良，制造成本低廉，裝配工藝簡(jiǎn)單，安裝使用方便，安全可靠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器及其脫模方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器及其脫模方法，應(yīng)用于高溫合金管型材連續(xù)鑄造。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，高溫鑄造材料一般采用離心方法直接鑄造成型，由于高溫合金材料各元素比重不同，成型后材料分布不均勻，影響鑄造成型尺寸和性能，特殊場(chǎng)合下高溫鑄造合金管型材的長(zhǎng)度需要幾十米，只能采用分段鑄造成型后焊接拼裝，焊縫需進(jìn)行處理，工藝繁瑣，且焊接后的型材強(qiáng)度、性能、使用壽命均受到影響。
[0003]目前已公開(kāi)的公開(kāi)號(hào)為103706773A的一種空心鑄鐵管材及其垂直連鑄方法和專(zhuān)用設(shè)備，在爐外沒(méi)有鑄造高溫合金管連鑄裝備的感應(yīng)裝置，對(duì)合金熔體入口端的爐膛大小也沒(méi)有要求，其保溫爐的鐵水入口端為敞口，鐵水裸露，高溫合金澆鑄溫度高達(dá)1600 °C，相對(duì)于鑄鐵1300°C的澆鑄溫度，熱量散發(fā)很快導(dǎo)致熔液流動(dòng)性急劇變差，高溫合金熱傳導(dǎo)率也比鑄鐵差，不利于熔液澆鑄成型;其結(jié)晶器內(nèi)套材料為石墨，應(yīng)用于含炭量高的鑄鐵時(shí)很穩(wěn)定，而應(yīng)用于含炭量低的高溫合金時(shí)則會(huì)溶解浸蝕石墨結(jié)晶器，且高溫合金管材與結(jié)晶器內(nèi)襯易發(fā)生粘連導(dǎo)致不能脫模，因此這類(lèi)設(shè)備只能用于鑄鐵連鑄生產(chǎn)，很難滿足高溫合金連鑄需求，無(wú)法應(yīng)用于高溫合金管材連鑄成型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器及其脫模方法，能夠連鑄成型空心高溫合金管型材，連鑄成型過(guò)程中高溫合金管殼體能順利地從結(jié)晶器內(nèi)襯上脫離，且不會(huì)浸蝕結(jié)晶器內(nèi)襯，導(dǎo)熱率優(yōu)良。
[0005]本發(fā)明的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器，主體為多層套管緊密配合套裝成的管狀結(jié)構(gòu)，上端面設(shè)置有壓板;所述多層套管由外至內(nèi)依次為外護(hù)套、冷卻護(hù)套、緩沖護(hù)套、內(nèi)襯套，各層套管之間互相為過(guò)盈配合，上端通過(guò)壓板定位固定;所述主體上端面均勻設(shè)置有通過(guò)螺紋連接固定的超聲波振動(dòng)器，相鄰超聲波振動(dòng)器在圓周位置上的夾角為90°，超聲波振動(dòng)器與同一超聲波發(fā)生器連接，超聲波發(fā)生器輸出的超聲波通過(guò)超聲波振動(dòng)器耦合到結(jié)晶器上；
所述外護(hù)套、冷卻護(hù)套為焊接鋼套，冷卻護(hù)套內(nèi)部設(shè)置有冷卻水流通管道，冷卻水流通管道具有通過(guò)焊接固定并穿過(guò)外護(hù)套與外部供水連接的進(jìn)水口和出水口；
所述內(nèi)襯套內(nèi)孔為錐面，錐面的錐頂角角度為3°?4°，錐面圓度誤差為±0.1，直線度為±0.05，表面光潔度不低于Λ8級(jí)；內(nèi)襯套的外表面為圓柱面，圓度誤差為±0.2，直線度為±0.1;所述內(nèi)襯套上端設(shè)置有法蘭結(jié)構(gòu)，壓板通過(guò)法蘭結(jié)構(gòu)定位固定內(nèi)襯套、緩沖護(hù)套、冷卻護(hù)套，內(nèi)襯套材料為99.9%的剛玉；
所述緩沖護(hù)套材料為高純度石墨，厚度約為1mm;
所述超聲波發(fā)生器振動(dòng)幅度為微米級(jí)，功率為3000W，具有8個(gè)卡槽。
[0006]本發(fā)明的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器脫模方法，通過(guò)上述高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器經(jīng)過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)，具體步驟包括:
a、組裝好的結(jié)晶器裝配至保溫爐上，結(jié)晶器與保溫爐之間的接觸面采用耐火泥密封；
b、熔化的高溫合金熔體從保溫爐的澆口倒入保溫爐，并經(jīng)保溫爐底部通道從結(jié)晶器底部進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)部，并開(kāi)啟外部冷卻水進(jìn)水口和出水口；
c、熔體進(jìn)入結(jié)晶器停留一段時(shí)間，停留時(shí)間由高溫合金管材的壁厚和管徑確定;根據(jù)高溫合金管型材的厚度要求確定，高溫合金管材的厚度為8mm時(shí)，停留時(shí)間為80s;厚度為I Omm時(shí)，停留時(shí)間I OOs;厚度12mm時(shí)，停留時(shí)間120s，厚度越小，停留時(shí)間越短；
d、啟動(dòng)超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器輸出的超聲波通過(guò)超聲波振動(dòng)器耦合到結(jié)晶器上，使得結(jié)晶器上產(chǎn)生超聲波頻率的振動(dòng)，其振動(dòng)幅度為微米級(jí);在高頻超聲波的小幅振動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)凝固的高溫合金管型材殼與結(jié)晶器內(nèi)襯的分離；
e、啟動(dòng)拉拔機(jī)構(gòu)，把凝固的高溫合金管從結(jié)晶器中拉出；該過(guò)程持續(xù)到連鑄結(jié)束；
f、連鑄結(jié)束后，斷開(kāi)超聲波發(fā)生器電源，關(guān)閉外部冷卻水進(jìn)水口和出水口。
[0007]本發(fā)明的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器及其脫模方法，通過(guò)石墨緩沖裝配沖擊力，通過(guò)鋼玉內(nèi)襯套阻隔高溫合金熔體對(duì)石墨緩沖層的浸蝕，高溫合金熔體從結(jié)晶器底部導(dǎo)入結(jié)晶器內(nèi)凝固后從結(jié)晶器上方拉撥出成品型材，并采用超聲波小幅震動(dòng)的方法脫模，能夠連鑄成型空心高溫合金管型材，連鑄成型過(guò)程中高溫合金管殼體能順利地從結(jié)晶器內(nèi)襯上脫離，且各層之間緊密配合導(dǎo)熱率優(yōu)良，制造成本低廉，裝配工藝簡(jiǎn)單，安裝使用方便，安全可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明實(shí)施例剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]如圖所示，一種高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器，主體為多層套管緊密配合套裝成的管狀結(jié)構(gòu)，上端面設(shè)置有壓板3;所述多層套管由外至內(nèi)依次為外護(hù)套1、冷卻護(hù)套2、緩沖護(hù)套10、內(nèi)襯套9，各層套管之間互相為緊密接觸的過(guò)盈配合，使得各層之間的接觸不能存在間隙，從而使各層之間的接觸熱阻減至最低，加快高溫合金熔體熱量散發(fā)，減少凝固時(shí)間；所述主體上端面均勻設(shè)置有通過(guò)螺紋連接固定的超聲波振動(dòng)器5，相鄰超聲波振動(dòng)器5在圓周位置上的夾角為90°，超聲波振動(dòng)器5與同一超聲波發(fā)生器4連接，超聲波發(fā)生器4輸出的超聲波通過(guò)超聲波振動(dòng)器5耦合到結(jié)晶器上；
所述外護(hù)套1、冷卻護(hù)套2為焊接鋼套，冷卻護(hù)套2內(nèi)部設(shè)置有冷卻水流通管道7，冷卻水流通管道7具有通過(guò)焊接固定并穿過(guò)外護(hù)套I與外部供水連接的進(jìn)水口 6和出水口 8，通過(guò)水冷方式加快高溫合金熔體熱量散發(fā)速度，減少冷卻凝固停留時(shí)間，提高連續(xù)鑄造效率；
所述內(nèi)襯套9內(nèi)孔為錐面，有助于凝固成型后的高溫合金管材從結(jié)晶器內(nèi)拉出，錐面的錐頂角角度為3°?4°，圓度誤差為±0.1，直線度為±0.05，表面光潔度不低于Λ8級(jí)，能保證拉出的高溫合金管材表面光潔度不低于Λ6級(jí)；內(nèi)襯套9的外表面為圓柱面，圓度誤差為±0.2，直線度為±0.1，能順利套裝入緩沖護(hù)套內(nèi)部;所述內(nèi)襯套9上端設(shè)置有法蘭結(jié)構(gòu)，壓板3通過(guò)法蘭結(jié)構(gòu)定位固定內(nèi)襯套9、緩沖護(hù)套1、冷卻護(hù)套2，內(nèi)襯套9材料為99.9%的剛玉，剛玉材料在O?1800°C范圍內(nèi)相對(duì)高溫合金熔體化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生浸蝕、粘連，且導(dǎo)熱性能優(yōu)良，高溫合金熔體冷卻凝固時(shí)間短；
所述緩沖護(hù)套10材料為高純度石墨，厚度約為10mm，石墨具有良好潤(rùn)滑性能、導(dǎo)熱性能和自適應(yīng)性能，在結(jié)晶器裝配過(guò)程中能防止剛玉內(nèi)襯套被壓碎，裝配完成后緩沖護(hù)套與內(nèi)襯套緊密接觸無(wú)間隙，熱傳導(dǎo)效率高；
所述超聲波發(fā)生器4振動(dòng)幅度為微米級(jí)，功率為3000W，具有8個(gè)卡槽，結(jié)晶器在超聲波振動(dòng)器5耦合超聲波帶動(dòng)下振動(dòng)，在高頻超聲波的小幅振動(dòng)下，凝固的高溫合金管型材殼與結(jié)晶器內(nèi)襯套順利分離。
[0010]本發(fā)明的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器脫模方法，通過(guò)上述高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器經(jīng)過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)，具體步驟包括:
a、組裝好的結(jié)晶器裝配至保溫爐上，結(jié)晶器與保溫爐之間的接觸面采用耐火泥密封；
b、熔化的高溫合金熔體從保溫爐的澆口倒入保溫爐，并經(jīng)保溫爐底部通道從結(jié)晶器底部進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)部，并開(kāi)啟外部冷卻水進(jìn)水口和出水口；
c、熔體進(jìn)入結(jié)晶器停留一段時(shí)間，停留時(shí)間由高溫合金管材的壁厚和管徑確定，高溫合金管材的厚度為8mm時(shí)，停留時(shí)間為80s;厚度為I Omm時(shí)，停留時(shí)間I OOs;厚度12mm時(shí)，停留時(shí)間120s，厚度越小，停留時(shí)間越短；
d、啟動(dòng)超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器輸出的超聲波通過(guò)超聲波振動(dòng)器耦合到結(jié)晶器上，使得結(jié)晶器上產(chǎn)生超聲波頻率的振動(dòng)，其振動(dòng)幅度為微米級(jí);在高頻超聲波的小幅振動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)凝固的高溫合金管型材殼與結(jié)晶器內(nèi)襯的分離；
e、啟動(dòng)拉拔機(jī)構(gòu)，把凝固的高溫合金管從結(jié)晶器中拉出；該過(guò)程持續(xù)到連鑄結(jié)束；
f、連鑄結(jié)束后，斷開(kāi)超聲波發(fā)生器電源，關(guān)閉外部冷卻水進(jìn)水口和出水口。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器，主體為多層套管緊密配合套裝成的管狀結(jié)構(gòu)，上端面設(shè)置有壓板(3);所述多層套管由外至內(nèi)依次為外護(hù)套(1)、冷卻護(hù)套(2)、緩沖護(hù)套(10)、內(nèi)襯套(9)，各層套管之間互相為過(guò)盈配合，上端通過(guò)壓板(3)定位固定;其特征在于:所述主體上端面均勻設(shè)置有通過(guò)螺紋連接固定的若干超聲波振動(dòng)器(5)，相鄰超聲波振動(dòng)器(5)在圓周位置上的夾角為90°，超聲波振動(dòng)器(5)與同一超聲波發(fā)生器(4)連接，超聲波發(fā)生器(4)輸出的超聲波通過(guò)超聲波振動(dòng)器(5)耦合到結(jié)晶器上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器，其特征在于:所述外護(hù)套(1)、冷卻護(hù)套(2)為焊接鋼套，冷卻護(hù)套(2)內(nèi)部設(shè)置有冷卻水流通管道(7)，冷卻水流通管道(7)具有通過(guò)焊接固定并穿過(guò)外護(hù)套(I)與外部供水連接的進(jìn)水口(6)和出水口(8)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器，其特征在于:所述內(nèi)襯套(9)內(nèi)孔為錐面，錐面的錐頂角角度為3°?4°，錐面圓度誤差為±0.1，直線度為±0.05，表面光潔度不低于Λ8級(jí)；內(nèi)襯套(9)的外表面為圓柱面，圓度誤差為±0.2，直線度為±0.1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器，其特征在于:所述內(nèi)襯套(9)上端設(shè)置有法蘭結(jié)構(gòu)，壓板(3)通過(guò)法蘭結(jié)構(gòu)定位固定內(nèi)襯套(9)、緩沖護(hù)套(10)、冷卻護(hù)套⑵。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器，其特征在于:所述內(nèi)襯套(9)材料為99.9%的剛玉。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器，其特征在于:所述緩沖護(hù)套(10)材料為高純度石墨，厚度約為I Omm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器，其特征在于:所述超聲波發(fā)生器(4)振動(dòng)幅度為微米級(jí)，功率為3000W，具有8個(gè)卡槽。8.—種高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器脫模方法，通過(guò)權(quán)利要求1?7之一的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器經(jīng)過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)，具體步驟包括: a、組裝好的結(jié)晶器裝配至保溫爐上，結(jié)晶器與保溫爐之間的接觸面采用耐火泥密封； b、熔化的高溫合金熔體從保溫爐的澆口倒入保溫爐，并經(jīng)保溫爐底部通道從結(jié)晶器底部進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)部，并開(kāi)啟外部冷卻水進(jìn)水口和出水口； C、高溫合金熔體進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)停留一段時(shí)間，停留時(shí)間由高溫合金管材的壁厚和管徑確定； d、啟動(dòng)超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器輸出的超聲波通過(guò)超聲波振動(dòng)器耦合到結(jié)晶器上，使得結(jié)晶器上產(chǎn)生超聲波頻率的振動(dòng)，其振動(dòng)幅度為微米級(jí);在高頻超聲波的小幅振動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)凝固的高溫合金管型材殼與結(jié)晶器內(nèi)襯的分離； e、啟動(dòng)拉拔機(jī)構(gòu)，把凝固的高溫合金管從結(jié)晶器中拉出；該過(guò)程持續(xù)到連鑄結(jié)束； f、連鑄結(jié)束后，斷開(kāi)超聲波發(fā)生器電源，關(guān)閉外部冷卻水進(jìn)水口和出水口。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高溫合金管型材連鑄結(jié)晶器脫模方法，其特征在于:所述高溫合金熔體在結(jié)晶器內(nèi)停留時(shí)間根據(jù)高溫合金管型材的厚度要求確定，高溫合金管材的厚度為8mm時(shí)，停留時(shí)間為80s ；厚度為1mm時(shí)，停留時(shí)間10s;厚度12mm時(shí)，停留時(shí)間120s，厚度越小，停留時(shí)間越短。
【文檔編號(hào)】B22D11/04GK105855487SQ201610429473
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】孫楠
【申請(qǐng)人】江蘇華龍鑄鐵型材有限公司