[实用新型]一种非晶母合金锭连铸系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属的连续铸造系统，具体涉及一种可实现对非晶态合金的母合金铸锭进行连续铸造的系统以及该系统的使用方法。

背景技术

非晶态合金（Amorphous Alloy）与晶态合金一样，都是多组元的合金体系，但是与晶态合金中原子的周期性排列不同，在非晶态合金中，原子的排列不具有长程有序的特点，仅在单个原子的附近具有一定程度的短程有序。由于非晶态合金的特殊微观结构特征，非晶态合金没有传统晶体材料的晶界、位错和孪晶等缺陷，因此具有许多优异的性能，如独特的电磁性能、机械性能、高强度硬度以及高耐腐蚀性能。迄今为止，非晶态合金（简称非晶合金）的研究已成为当前金属新材料研发的非常重要的研究方向之一。

非晶合金的制备方法与传统合金类似，都是将原料熔炼后制成母合金铸锭，然后再进行其他深加工。现有技术中制备非晶母合金铸锭的工艺步骤为：首先将非晶合金的原料熔炼成熔体，然后将熔体送至既定的模具中，待模具冷却后取出模具中的非晶母合金铸锭，然后重复上述步骤继续生产非晶合金锭；如果要得到不同尺寸或者形状的非晶合金锭，需要改换模具或者继续对初步得到的非晶母合金铸锭进行整形、切割等物理加工。在现有技术的非晶母合金铸锭制备过程中，需要耗费大量的人工进行模具的拆卸组装，导致生产效率低和生产时间长，尤其当需要采用不同的模具时，更增加了模具的费用，使得制造成本居高不下。为解决上述问题，许多研究人员考虑使用连铸的方式进行非晶母合金铸锭的制备，许多研究中，将用于炼钢的连铸系统应用于非晶母合金锭的连续成型工艺中，然而非晶材料不同于普通钢铁材料，非晶材料易氧化，在使用炼钢所使用的连铸设备或系统时容易导致非晶母合金锭表面发生氧化。也有针对非晶合金材料开发的连铸系统，如申请号为200910011405.4名为《一种块体金属玻璃连续成型的装置和方法》的中国发明专利中提供了一种具有两个存在气压差的真空室的连铸系统，用于实现大块金属玻璃的连续成型。上述方案虽然可实现避免非晶母合金锭表面发生氧化，然而系统需要两间真空室才能使用，而且从真空控制运行上来讲，其可控制性差，造价及运行成本都高，不宜推广使用。

发明内容

由于非晶合金表面在高温条件下易发生氧化，所以现有技术中普遍使用的连铸系统并不完全适用于非晶合金的生产过程。针对这一问题，许多改进方案应运而生，如将所有非晶合金生产环境完全设为真空，或者分布将非晶合金生产各个步骤设为多个真空环境，这些方案尽管从逻辑上存在实现的可能，然而对于实际生产来说，生产成本及控制条件都过于高要求，工业化的可能性非常低。本发明提供了一种单真空室的非晶合金材料的连铸系统，不仅可有效避免铸造过程中非晶合金材料表面发生氧化，同时该系统结构简单、造价低廉，适合大规模使用。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

本发明中提供的非晶母合金锭连铸系统，包括熔料装置、水冷结晶器、牵引杆、牵引杆密封套以及牵引设备，其中：

熔料装置设于真空室内；

熔料装置的出口与水冷结晶器相连接，牵引杆设于非晶合金熔液的流道中，其引流端与熔料装置出口相连；

牵引杆的牵引端外部设有牵引杆密封套，牵引杆的牵引端与牵引设备相连；牵引杆、牵引杆密封套与水冷结晶器形成密闭空腔，水冷结晶器上设有真空控制阀，用于控制上述密闭空腔的真空度。

本发明中，为防止非晶合金在铸造的过程中表面发生氧化，牵引杆的牵引端外部首先设有牵引杆密封套，使牵引杆的牵引端在连铸开始之前即不与外界接触。在连铸开始之前，牵引杆、水冷结晶器及牵引杆密封套形成的空腔通过设置的真空控制阀将真空度保持与真空熔炼室一致，在非晶熔液表面张力作用下，实现了牵引杆对熔化炉内熔液的有效密封，而在连铸开始以后，关闭上述真空控制阀，又可实现水冷结晶器内的气氛与真空熔炼室内腔气氛的有效隔绝。

进一步地，牵引杆密封套内腔截面面积比水冷结晶器内腔截面面积大1-20%。牵引杆密封套可以任何可拆装的方式与水冷结晶器相连接，为保证密封效果同时还需保证密封套在连铸开始后的脱除过程不受影响，牵引杆密封套内腔截面面积宜比水冷结晶器内腔截面面积大，然而不宜过大，从经济适用的角度上考虑，牵引杆密封套内腔截面面积比水冷结晶器内腔截面面积大1-3%最佳。

牵引杆密封套材料可选用硅胶、塑料、橡胶、金属中的一种。进一步优选，牵引杆密封套材料可使用不锈钢、无氧铜等金属材料。

本发明还提供一种利用本发明中的非晶母合金锭连铸系统的连续铸造方法，包括如下步骤：