[实用新型]一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置，属于金属材料制备技术领域，特别涉及到块体金属玻璃及非平衡凝固材料的连续制备技术。

背景技术

连续铸造技术在晶态金属材料的制备领域已经得到广泛应用，尤其是变形加工材料的主要成型手段，我国的连铸比已经超过90％。对现有的连续铸造技术进行改进，开发出新的成型装置，扩大连续铸造技术的应用范围，尤其是实现对块体非晶合金及非平衡凝固材料等新材料的连续成型，具有重要的研究价值和实际应用意义。水平连续铸造技术具有设备投资少、生产操作简便、劳动条件好、产品成本低等优点，在晶态合金的制备领域已有成熟的经验积累和长足的发展，尤其是在小截面尺寸的棒线材、板材及异型材的连续成型过程中得到广泛应用。由于非晶合金及亚稳态材料与普通金属的热物性和凝固方式存在显著差异，对这些材料进行连续成型时，会出现许多在普通连续铸造生产中未出现的技术难题，主要包括冷却速度和铸型长度的设计等问题。

由于合金性质不同，在铝合金及铜合金的水平连铸工艺中，一般采用石墨结晶器或内衬石墨套的水冷铜套，如“水平连铸石墨结晶器”(专利ZL200720183751.7)，“一种结晶器及使用了该结晶器的水平连铸机组”(专利ZL200710134832.2)，“一种水平连铸炉用石墨结晶系统”(专利ZL200620064441.9)，“水平连铸铜合金棒材的装置及工艺方法”(专利公开号CN1269270A)及“水平连铸结晶器”(专利ZL 92243340.2)等。而钢的水平连铸则采用较长的水冷铜或铜钴铍合金结晶器，如“水平连铸结晶器”(专利ZL02292123.0)，“水平连铸机的超长铜内套式结晶器”(ZL 95200537.9)，“线坯水平连铸装置”(专利ZL 95221999.9)，“由双金属复合的水平连铸用结晶器内套”(专利ZL 94238006.1)，“水平连铸导流型结晶器”(专利ZL 93219963)及“一种水平连铸方坯的结晶器”(专利ZL 92244001.8)等。由于非晶态材料成型需要大冷却速度，而使用石墨铸型或石墨内套导致铸型与金属液的换热效率下降、冷却速度降低，不利于非晶合金的形成；另外，合金熔体的非晶态转变过程凝固收缩小或者基本不发生收缩，采用钢连铸所使用的长结晶器时，会增加铸坯与铸型之间的摩擦阻力，同时金属熔体凝固过程中的三重点位置发生变化，导致熔体在进入结晶器前发生凝固，造成充型困难。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置。其目的是利用复合铸型具有较大的冷却速度，可以满足块体金属玻璃材料非晶相变的要求；通过调整真空室内的气体压力，简便地控制金属熔体成型压力，金属熔体充型性好，成型工艺参数容易控制。

本实用新型的技术解决方案是：一种金属水平连续铸造的复合式铸型装置，它主要包括由分隔板分隔的第一真空室和第二真空室，在第一真空室中设有一个带有熔化保温装置的坩埚，一个带有加热装置的石墨铸型固定安装在坩埚的下部。它还包括一个隔热环、一个水冷铜模和一个气体冷却装置，水冷铜模从第二真空室伸入第一真空室中并固定安装在分隔板上，在石墨铸型和水冷铜模之间设有隔热环并互相固定连接在一起，在石墨铸型与隔热环之间采用密封连接；气体冷却装置设置在第二真空室中；一个牵引杆依次穿过气体冷却装置、水冷铜模、隔热环进入石墨铸型中，牵引杆靠一个牵引装置作水平移动。

所述石墨铸型的长度在50～150mm之间，壁厚在5～25mm之间；水冷铜模长度在50～200mm之间，壁厚在10～40mm之间；石墨铸型和水冷铜模的内腔横截面采用相同的圆形、方形或环形几何形状。

所述气体冷却装置的内腔横截面与成型材料横截面形状相同，内壁表面设有细小分散的气体喷嘴，内壁与铸坯表面间的距离为5～10mm，长度为50～300mm。