专利名称：悬浮连铸法及设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种金属悬浮连铸法及设备，属于金属连铸技术领域。
目前，冶金工业的各种连铸方法，归纳起来说，一般是将金属熔液浇入金属型结晶器，对结晶器进行水冷，从另一端拉出。这类连铸方法存在的不足是(1)设备极为庞大、复杂，造价高昂；(2)拉坯速度慢，受冷却速度的限制，其拉速一般在2—3米/分，对大断面坯料，拉速甚至小于0.5米/分；(3)坯料表面质量不好，有细微拉裂纹；(4)拉速快时，很容易出现拉断、漏钢现象。
本发明的目的的就是为了克服上述不足而提供的一种使用液态结晶器的悬浮连铸法及设备，其设备简单，造价低廉，可以实现任意断面的坯料高速连铸，工况稳定、可靠，坯料质量好。
本发明的原理是所谓液态结晶器就是用比原料金属熔点低且不与其发生混溶的物质为悬浮剂；在一个封闭的结晶器壳的两端有熔液浇注口和坯料出坯口，在工作状态时，浇注口连续浇注金属熔液，出坯口连续拉出或挤出坯料，也就是说，从浇注口至出坯口悬浮剂与金属熔液及壳层构成连续的呈动态平衡的二相界面，形成一个被金属熔液占据的型腔；由于液态悬浮剂是不可压缩的，因而在封闭的结晶器壳内悬浮剂的体积不变，因而悬浮剂中被金属熔液占据的型腔体积也不变，只要金属熔液的浇注是连续的，这种型腔就是稳定的，并不会因为悬浮剂是不定形的液态而产生变形，这一点由力学分析及实践均已证实；另外，金属熔液进入低温悬浮剂后，立刻在表面形成一个凝固壳层，而且随后逐渐增厚，这种壳层足以抵抗由于悬浮剂热传导及坯料拉动引起的紊流产生的不平衡力的破坏。
一般连铸设备采用水平布置，以便使设备高度降低，这时悬浮剂的比重应与金属熔液的比重相近，以减小悬浮剂浮力对初浇注的尚未凝固的金属熔液的坯型的破坏；也可采用立式和立孤式结构，立孤式结构必须有一个垂直的浇注段，以便金属熔液在初浇段，不至于由于浮力不平衡而破坏柱流，其悬浮剂的比重宜比金属熔液小；立式结构呈垂直布置，可以用上注法及下注法，上注法使用的悬浮剂的比重宜小于金属熔液，下注法则反之。
金属熔液以一定的压力、甚至高压浇注，浇注口适当大于出坯口，这样一方面可以提高浇注速度，实现高速连铸，另一方面，使已凝固的高温铸态组织在液态结晶器内受到液等静压力的作用，产生挤压变形，使坯料质量提高，甚至直接连续压铸挤出成品材料。
概而言之，实现悬浮连铸的必要条件是(1)金属熔液连续浇注；(2)液态结晶器是一个封闭的系统即保持悬浮剂中被金属熔液占据的体积不变；(3)悬浮剂的熔点比金属熔液凝固点低且不与其发生混溶；控制悬浮剂的温度在金属熔液凝固点以下，悬浮浮剂熔点以上，使金属熔液逐渐凝固而悬浮剂始终呈液态；(4)水平浇注时，悬浮剂的比重与金属熔液相近；用立式设备连铸时，上注法悬浮剂的比重小于金属熔液，下注法则反之；用立弧式设备连铸时，悬浮剂的比重小于金属熔液的比重。
本发明适用于所有金属的棒、型、板、管及线各种断面坯料的连铸，尤其可以实现近终足寸的精密高速连铸。
下面结合附图对本发明进行详述。
附
图1是连铸工艺及设备示意图。
附图2是连铸管坯工艺及设备示意图。
如附图1所示，连铸设备一般由液态结晶器(I)、冷却器(II)，拉坯机(III)、浇注系统(IV)组成。液态结晶器(I)由结晶器壳(1)，调节器(2)，浇注口(3)；出坯口(4)，悬浮剂(5)构成。以下对各部件的结构及功能作详细描述1、液态结晶器(I)是连铸设备的主体部分，也是本发明区别于传统工艺的关键所在。它由结晶器壳(1)，调节器(2)，冷却器(II)构成一个封闭的系统；浇注口(3)及出坯口(4)进行浇注金属熔液及出坯料，由于这个通道是始终连续的，悬浮剂(5)中被金属熔液占据的型腔就处于稳定的封闭状态；液态结晶器(I)的长度L(m)，与浇注速度(或拉出速度)G(kg.min-1)，传热断面周长D(m)，液态结晶器(I)导热率λ(kc·m-2·min-1)及金属熔液的凝固热H(kc·kg-1)的关系应满足L≥H·G/D·λ。
2、结晶器壳(1)是一个与坯料断面相匹配的长形刚性壳，有很好的高温强度及耐金属熔体或熔盐浸蚀，在高压连铸时，其结构满足强度高、散热快的要求，在结晶器壳(1)的壳壁上用环状增强筋及纵向栅状增强筋提高耐压能力并增大散热面积；3、悬浮剂(5)，在工作状态始终呈液态，采用熔点比金属熔液凝固点低且不与其发生混溶的物质为材料；水平浇注时，其比重与金属熔液比重相近，尽量减小浮力的不利影响；在立式设备中连铸，上注时，采用其比重比金属熔液比重小的悬浮剂，下注时反之；在立孤式设备中连铸时，悬浮剂的比重小于金属熔液比重；悬浮剂一般可用熔盐、易熔玻璃熔液或低熔点金属熔液；4、浇注口(3)和出坯口(4)，分别在液态结晶器(I)的两端，浇注口(3)及出坯口(4)都必须用高温强度好、耐磨耐金属熔体及熔盐浸蚀的材料制作；在高压高速连铸时，浇注口(3)的截面积适当大于出坯口(4)，使坯料呈挤压状态输出，一方面可以提高连铸速度，另一方面，可以提坯料质量；当浇注压力高于坯料的屈服强度时，就可以直接挤出成品材；出坯口(4)的模具对坯料仅起坯料定型及密封悬浮剂(5)作用，并不对坯料产生很大的压缩变形，其压缩变形主要是靠悬浮剂的液等静压力作用，所以其工作面很窄，以减小拉坯或挤坯的摩擦力；5、调节器(2)，由调节阀(6)及储液罐(7)组成，调节阀(6)由一个开关及微调柱塞组成，其作用是调节液态结晶器(I)内悬浮剂(5)的体积；开关起放出或增加并密封悬浮剂(5)的作用，微调柱塞起微调作用，可以用液压或螺旋方式给进；6、冷却器(II)，其作用对液态结晶器(I)进行冷却，由于连铸工艺不同，有多种情况①连铸速度不高、低压浇注时，由于结晶器壳(1)很薄，用冷却器(II)对结晶器壳(1)喷水冷却就可以满足要求；②高压浇注高速连铸时，结晶器壳(1)很厚，热阻很大，需要用外冷却管(8)及循环泵(9)组成的冷却器(II)直接对悬浮剂(5)强制循环冷却；或者用内冷却管通水冷却；7、拉坯机(III)，其作用是从液态结晶器(I)中将坯料拉出；8.浇注系统(IV)的作用是根据工艺要求，以适当的压力及注速向液态结晶器(I)浇注金属熔液。
对连铸大断面坯料，可以从液态结晶器拉出壳层液芯坯料，用二冷段喷雾冷却至完全凝固，这样可以减小液态结晶器的长度并提高连铸速度。
在用立孤式连铸设备连铸时，液态结晶器分为两个区段，其一是垂直的浇注段，具二是孤形段，在孤形用导辊对壳层液芯坯料压缩导流并矫直，然后水平输出。
如附图2所示连铸管坯时，液态结晶器(V)由外结晶器及内结晶器构成，其中内结晶器就是由一根芯棒(12)连接浇注内模(11)及出坯内模(13)，在浇注内模(11)与出坯内模(13)之间的空腔用悬浮剂(14)填充，这样就形成内结晶器；外结晶器由结晶器壳(15)，调节器(16)、出坯口(17)、浇注口(18)，悬浮剂(14)构成。附图2所示的水平连铸管坯设备，由液态结晶器(V)，冷却器(VI)，拉坯机(VII)及浇注系统(VIII)组成；其中，调节器(16)由，调节阀(19)及储液罐(20)构成，调节阀(19)由开关及微调柱塞构成。高压连铸时，冷却器(IV)由外冷却管(21)及循环泵(10)组成，外冷却管(21)用于对外结晶器的悬浮剂(14)进行强制循环，内结晶器用内冷却管通水冷却。低压连铸时可直接对液态结晶器喷水冷却。管坯形成的情况是这样的，由管状金属熔体与内结晶器形成一个悬浮剂(14)体积不变的内封闭系统；由外结晶器与管状金属熔液形成一个悬浮剂(14)体积不变的外封闭系统；即环状金属熔液将悬深刻(14)分为外结晶器及内结晶器，并形成从浇注口(18)到出坯口(17)的环状型腔；悬浮剂(14)对环状金属熔液压缩冷凝，经出坯口(17)定型而被拉出即成。悬浮剂(14)的比重宜与金属熔液比重相近，以减小悬浮剂(14)浮力对初浇注的尚未凝固的金属熔液的管状的破坏，高速连铸时，悬浮剂(14)用冷却器(VI)进行强制循环冷却。
下面介绍本发明的实施例。
实施例1加压连铸20#钢20×1200板坯。采用如附图1所示的工艺及连铸设备，其中用铅基合金熔液为悬浮剂，熔点为200—320℃，比重为7.20～8.0g/cm3；用冷却器对悬浮剂强制循环冷却，温度控制320—800℃；浇注口的截面为30×1200mm2，出坯口截面为20×1200mm2，浇注压强为50--100N/mm2，出坯温度1000—1200℃，出坯速度6m/min，其液态结晶器总长度4—5米。连铸开始时，用一根引坯杆从出坯口伸进液态结晶器并穿过，引坯杆的顶端是一个与出坯口截面相同的帽头，帽头与金属熔液粘接后就慢速拉出，同时，液态结晶器内的悬浮剂从调节阀排出，待坯料拉至出坯后，调节阀关闭并增加浇注压力至50—100N/mm2，再调节微调柱塞，液态结晶器内悬浮剂压缩金属熔液，使金属熔体所占体积减小，即从出坯口至浇注口呈梯形状；同时启动冷却器对悬浮剂进行循环冷却；坯料由拉坯机以6m/min的速度匀速拉出；实施例2高压连续压铸型钢。
连铸型钢的设备与实施例1相似，所不同的是浇注口与出坯口断面形状，依制造的品种而异，有轨钢、工字钢、槽钢等。由于型钢有较大的比表面积，同样长度的液态结器可以以很大的速度高速连铸。一次连续压铸成品型钢，采用的工艺如下(1)出坯口钢材温度控制在再结晶温度以下，如800—850℃；(2)浇注压强为3—5×103kg/cm2；(3)浇注口截面和比出坯口大50—100％；(4)悬浮剂的温度控制在320～600℃。
实施例3高压连续压铸钢管，如附图2所示，其液态结晶器由外结晶器及内结晶器构成。用铅基合金熔液作悬浮剂，其此重7.2—8.0g/cm2，熔点200—320℃。启动冷却器对悬浮剂进行强制循环冷却，同时内冷却管对内结晶器通水冷却，控制在320—600℃，浇注开始时，用一根顶端有一个与出坯口截面相同的环状帽头的引坯杆伸进液态结晶器并穿过浇注口，使之与金属熔液粘接，然后，慢速拉出至出坯口，同时使悬浮剂从调节阀排出，然后调节阀关闭，并调节微调柱塞，悬浮剂压缩金属熔液，使金属熔体所占的体积减小，即从浇注口至出坯口，逐渐减少；增大浇注压力至3—5×103kg/cm2；坯料在800℃左右从出坯口以6—8m/min的速度挤出。
本发明的优点是
1、连铸设备造价低，投资少；2、可以实现高速连铸及压铸成品材料，尤其是可以实现复杂型材近终尺寸精密连铸及一次压铸成材；3、铸坯内部组织很密实，表面光洁；4、对于某些塑性较差的材料可以连续压铸成材；5、由于悬浮剂的液相悬浮作用拉坯力很小；高压压铸直接挤出成品材，减少了轧制，拨制能耗，综合能耗较低。
权利要求
1.一种悬浮连铸法，其特征在于将金属熔液连续注入用比金属熔点低且不与其发生混溶的物质为悬浮剂的封闭的液态结晶器内，保持悬浮剂中被金属熔液占据的型腔体积不变，控制悬浮剂的温度在金属熔液凝固点以下，悬浮剂物质熔点以上，使金属熔液逐渐凝固而悬浮剂始终呈液态，凝固的坯料连续拉出。
2.根据权力要求1所述的悬浮连铸法，其特征在于液态结晶器的型腔，就是通过控制工艺过程、使悬浮剂与金属熔液及壳层在浇注口至出坯口形成的连续的处于动态平衡的二相界面。
3.一种悬浮连铸设备，其特征是悬浮连铸设备由浇注系统，液态结晶器，冷却器及拉坯机构成。
4.根据权力要求书3所述的悬浮连铸设备，其特征是液态结晶器由结晶器壳，调节器，浇注口，出坯口及悬浮构成。
5.根据权力要求书4所述的悬浮连铸设备，其特征是悬浮剂是一种比金属熔点低且不与其发生混溶的物质，工作状态时呈液态。
全文摘要
本发明提供的是一种金属悬浮连铸法及设备，其特征是将金属熔液注入用比该金属熔点低且不与其发生混溶的物质为悬浮剂的封闭的液态结晶器内，冷凝结晶成固体坯料拉出。本发明可以实现各种断面坯料的高速连铸，而且坯料质量好，拉坯力小，不会出现拉断、裂纹现象；工艺简单，设备投资小。
文档编号B22D11/01GK1126120SQ9510020
公开日1996年7月10日 申请日期1995年1月4日 优先权日1995年1月4日
发明者潘代发 申请人:潘代发