[发明专利]一种包覆材料固/液复合双重凝固连铸成形设备与方法

权利要求书

1.一种包覆材料固/液复合双重凝固连铸成形设备，其特征在于，由芯材导引定位装置（2）、芯材保护装置（3）、坩埚（5）、加热器（6）、导流管（7）、反向凝固器（8）、水冷结晶器（9）、二次冷却装置（10）、牵引机构（11）、引锭杆（13）组成；芯材导引定位装置（2）、芯材保护装置（3）、反向凝固器（8）、水冷结晶器（9）、二次冷却装置（10）和牵引机构（11）沿引锭方向依次配置于同一轴线上；芯材导引定位装置（2）为从动件，安装在芯材保护装置（3）的上部，起到精确对中定位和导引约束芯材（1）的作用，在牵引机构（11）的带动下，实现将芯材（1）连续输送穿过芯材保护装置（3）、反向凝固器（8）、水冷结晶器（9）以及二次冷却装置（10），芯材导引定位装置（2）的运动速度受到主动件牵引机构（11）的制约；芯材保护装置（3）对通过其内部的芯材（1）起到密封、隔热、防氧化和对中定位作用，对反向凝固器（8）中的包覆层金属熔体（4）进行侧封以避免溢出，并通过芯材保护装置（3）将芯材（1）与包覆层金属熔体（4）隔开；坩埚（5）用于盛装包覆层金属熔体（4）；加热器（6）安装于坩埚（5）周围或者嵌入坩埚（5）壁中或者缠绕在坩埚（5）外表面，用于对坩埚（5）和包覆层金属熔体（4）进行加热与保温；导流管（7）分别与芯材保护装置（3）底部外表面和坩埚（5）底部内表面连接，均匀分布在芯材保护装置（3）底部出口的下部周围，坩埚（5）中的包覆层金属熔体（4）通过导流管（7）进入反向凝固器（8）及水冷结晶器（9）中；反向凝固器（8）由导流管（7）出口侧腔体和该腔体顶部所对应的芯材导引定位装置（2）底部所构成，使包覆层金属熔体（4）在未预热芯材（1）表面发生强制反向凝固，实现包覆层金属熔体（4）在芯材（1）表面的薄层凝固；芯材保护装置（3）、导流管（7）和反向凝固器（8）部分或全部位于坩埚（5）内；水冷结晶器（9）与反向凝固器（8）紧密相连，保证从反向凝固器（8）中进入水冷结晶器（9）的包覆层金属熔体（4）实现快速正向凝固；二次冷却装置（10）位于水冷结晶器（9）与牵引机构（11）之间，对包覆材料（12）实现进一步的冷却；牵引机构（11）安装在二次冷却装置（10）之后，用于实现对包覆材料（12）的连续拉出；引锭杆（13）头端与芯材（1）前部连接，放置于反向凝固器（8）中，引锭杆（13）头端的顶部紧贴芯材保护装置（3）底部，引锭杆（13）头端的侧面紧贴导流管（7）出口，在连铸开始前起到阻塞包覆层金属熔体（4）流入反向凝固器（8）中的作用，连铸刚开始时堵住水冷结晶器（9）的出口，使包覆层金属熔体（4）在反向凝固器（8）和水冷结晶器（9）内与芯材（1）复合，然后在牵引机构（11）的作用下不断拉出，实现包覆材料（12）的连铸成形。

2.如权利要求1所述的一种包覆材料固/液复合双重凝固连铸成形设备，其特征在于，所述坩埚（5）用中间包取代；在所述水冷结晶器（9）出口附近设置的所述二次冷却装置（10）的基础上再次实施冷却。

3.如权利要求1所述的一种包覆材料固/液复合双重凝固连铸成形设备，其特征在于，所述芯材保护装置（3）采用石墨、陶瓷或金属制作；所述加热器（6）采用外部热源或感应加热器。

4.如权利要求1所述的一种包覆材料固/液复合双重凝固连铸成形设备，其特征在于，在所述芯材保护装置（3）中放置隔热材料。

5.如权利要求1所述的一种包覆材料固/液复合双重凝固连铸成形设备，其特征在于，在位于所述导流管（7）下部的所述坩埚（5）底部开设二次导流管。

6.如权利要求1所述的一种包覆材料固/液复合双重凝固连铸成形设备，其特征在于，将所述坩埚（5）放置于空气或真空或氮气或惰性气体或还原性气体保护的环境中；整个连铸成形过程采用人工控制或计算机控制；连铸方法是下拉式、弧形式或上引式中的任何一种。