[发明专利]一种温控型金属铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属铸造技术领域，尤其涉及一种温控型金属铸造方法。

背景技术

金属铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。它在金属的生产中具有举足轻重的地位。随着金属材料种类和产品品种的不断增加，应用领域的快速拓展，以及高新技术的迅猛发展和人们生活水平的日益提高，世界面临环境恶化、资源与能源短缺的现状，对金属铸造过程的节能降耗、短流程、高效率、低成本以及铸坯质量的要求越来越高。

目前金属铸造所采用的铸型主要有冷却铸型(简称“冷型”)、加热铸型(简称“热型”)和两相区铸型。大规模产业化多采用冷却铸型，即通过对铸型四周施加循环水进行强制冷却，使得铸型温度远低于金属的固相线温度以下，金属熔体首先在铸型的急冷作用下凝固，并逐渐向中心生长，最终获得从铸坯表面往芯部的微观组织分别为细小等轴晶、垂直于表面的柱状晶和粗大等轴晶的铸坯。这种工艺易形成树枝状晶，产生偏析、缩孔和疏松等缺陷，影响铸件质量。加热铸型是在铸型出口附近对已凝固金属进行强制冷却，在凝固金属与未凝固熔体间建立起沿拉坯方向的高温度梯度，使其具备定向凝固条件，从而连续获得具有单向凝固的连续柱状晶或单晶组织的无限长铸坯。利用热型连铸方法可获得表面光洁度好、具有连续柱状晶，但能耗大、生产效率低。两相区铸造方法是将铸型温度控制在金属的固液两相区温度范围内，并在两相区铸型出口附近对已凝固金属进行强制冷却，获得铸坯。该工艺能活动优良铸坯，但不能用于纯金属和共晶合金的铸造成形，且存在着铸型加热温度高、能耗大、拉坯速度不能太快等不足。可见，开发一种节约能源、生产效率和成材率高的铸造设备和铸造方法，提高金属铸坯表面光洁度、内部致密度，具有十分重要的意义。

中国专利201310053924.3提供了一种金属型重力铸造方法：金属液重力浇铸到金属型模具后，在模具浇口杯位置使用挤压杆对所述模具型腔进行垂直向下挤压，使液体金属在压力下凝固、流动成形，已凝固金属在压力下发生塑性变形，使得铸件无缩孔、缩松等缺陷，组织细密，力学性能提高，减小冒口与加工余量，金属利用率高。但该现有技术仅仅适用于纯金属铸造，对于合金铸件，由于重力因素的影响，铸造成型的器件内部成分不会均，最终会影响铸件的整体质量。

中国专利201310140939.3提供了一种温型铸造方法，其特征为：铸型通过加热器进行加热，或者利用进入铸型之前的金属熔体传导的热量加热铸型，使铸型温度保持在低于金属的固相线温度且高于冷却铸型温度的范围内；通过铸型出口附近设置的冷却器对金属进行强制冷却；用牵引机构对金属铸坯进行拉制。虽然该现有技术中提供了该温型铸造方法的装置，但该装置在铸造过程中金属液体中间和周边的温度不一样，造成晶粒大小不均，最终会影响铸件的强度。可见，该技术也没有彻底解决金属铸件质量的问题。

发明内容

为克服现有技术中存在的铸造中能耗高、铸件内部组织不致密、晶粒大小不均匀等的问题，本发明提供了一种温控型金属铸造方法，采用本发明提供的制备工艺，铸造出来的金属铸件表面光泽度高、内部结构致密、晶粒大小均一、可塑性高、质量高。

本发明首先公开了一种温控型金属铸造装置，包括盛料装置、均匀化装置、拉伸装置，其特征在于：所述盛料装置包括坩埚、坩埚顶盖、电磁搅拌器、导流管；所述均匀化装置包括螺旋管道、内部保温层、冷却管道、外部保温层；所述拉伸装置包括加热装置和牵引机构；所述电磁搅拌器包覆盛料装置的周围；其连接关系为：所述均匀化装置的上端连接盛料装置下方的导流管；所述拉伸装置连接均匀化装置的下端。所述盛料装置还包括导热棒，所述导热棒的下端为圆球面，所述导热棒竖直插于坩埚的中心位置。

本发明首先还公开了一种温控型金属铸造方法，包括以下步骤：

步骤一：对坩埚中的金属熔液进行搅拌，使其达到成分混合均匀、温度分布均匀；

步骤二：将坩埚中的金属熔液通过导流管流入均匀化装置中；

步骤三：通过均匀化装置的螺旋管道的作用将金属溶熔液形成均匀化湍流，并在冷却管道的作用下，均匀化装置出口的金属温度降低至固相线以下；

步骤四：在拉伸装置的作用下，将均匀化装置出口的金属连续拉制成金属铸坯。

进一步，所述步骤一还包括在坩埚的中心位置通过导热棒将坩埚中心的热量及时传导出去。

进一步，所述步骤四还包括在牵引机构的上部通过加热装置对预拉伸的金属进行温度调控。

进一步，所述步骤一中进行搅拌的方式为电磁搅拌。