專利名稱：一種在壓力和振動下凝固的鋅合金水平連鑄系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬材料水平連鑄技術領域，特別是鋅合金水平連鑄技術領域，特別涉及ー種在壓力和振動下凝固的鋅合金水平連鑄系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，對有色金屬材料特別是對銅合金的需求日益増大，但是由于銅合金的價格昂貴，而鋅是第四常見的金屬，僅次于鐵、鋁及銅。它有許多性能與銅相近，因此越來越多的受到エ業(yè)界的重視。水平連鑄具有エ藝流程短，質量好，投資省，上馬快等優(yōu)點。本發(fā)明對推動鋅合金材料的應用，特別是對提高鋅合金性能具有重要意義。傳統(tǒng)的水平連鑄系統(tǒng)如圖I所示。保溫爐101置于小車上，由傳動機構帶動作往 復正弦運動；結晶器102安裝在保溫爐法蘭上；水冷控制系統(tǒng)103對結晶器內(nèi)金屬液進行冷卻；拉坯機104作直線拉坯運動；鑄坯拉出后由同步鋸105按定尺寸進行鋸斷，同步鋸安裝在小車上，由液壓同步夾鉗夾住拉坯使鋸與鑄坯同步鋸切，鑄坯切斷后，由輥道106將鑄還運出。拉坯的動作與一般立式弧形連鑄機ー樣是保溫爐作正弦運動。此水平連鑄機的缺點是對粗大鑄錠凝固體質量差易產(chǎn)生偏析、縮松等缺陷，另外就是拉坯阻カ大、沒有中仃。為了提高水平連鑄鑄坯凝固質量，在結晶器上安裝電磁攪拌裝置，目前主要有ニ種形式即E字鐵芯和環(huán)形鐵芯。E字鐵芯的優(yōu)點是外圍無漏磁；線圈套在齒上安裝，外圍無線圈，便干與外殼固定。缺點是由于有齒槽，齒的地方磁場高，槽的地方磁場小，因而內(nèi)部磁場不均勻，不適合作凝固末端電磁攪拌用；存在齒槽漏磁，內(nèi)部漏磁大；線圈端伸長，因而在一定安裝空間內(nèi)，鐵芯高度矮，有效攪拌范圍短，也不適合作凝固末端電磁攪拌用。環(huán)形鐵芯的優(yōu)點是無齒槽結構，內(nèi)部磁場均勻，攪拌效率高；內(nèi)部無齒槽，不存在齒槽漏磁，內(nèi)部漏磁小，磁場強度高；12個線圈均勻分布，端伸短，因而在一定安裝空間內(nèi)，鐵芯高度高(比E字型鐵芯高30%左右)，有效攪拌范圍長，攪拌效果好。缺點是外圍有線圈，因而存在外圍漏磁，須采取外圍磁屏蔽技術進行改善；不便干與外殼固定，必須用高性能硅膠灌封處理，因而成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設計出一種新的在壓カ和振動下凝固的鋅合金水平連鑄系統(tǒng)，該系統(tǒng)可使連鑄金屬液(鋅合金液)處在恒壓和振動下結晶凝固，結晶器工作穩(wěn)定，消除大直徑鑄坯偏析、縮松等缺陷，獲得高質量鋅合金鑄胚。一種在壓力和振動下凝固的鋅合金水平連鑄系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括保溫爐其內(nèi)設有鋅合金液儲存室和可施加壓カ的熔鑄室,所述鋅合金液儲存室和所述可施加壓カ的熔鑄室通過恒壓隧道連通，所述恒壓隧道內(nèi)設有鋅合金泵；澆注裝置；
結晶器，其帶有振動器和水冷系統(tǒng)，所述振動器設在所述結晶器上；抽錠裝置。所述結晶器與所述可施加壓力的熔鑄室連通。所述可施加壓力的熔鑄室與惰性氣體容器相連，在所述可施加壓力的熔鑄室上設有惰性氣體控制閥。所述鋅合金液儲存室設有通氣孔。所述保溫爐上設有合金液注入室和放液孔。所述保溫爐外設有感應加熱裝置。
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所述澆注裝置為定量澆注裝置。所述抽錠裝置包括拉坯機和同步鋸，所述同步鋸安裝在小車上。本發(fā)明提供的在壓力和振動下凝固的鋅合金水平連鑄系統(tǒng)可實現(xiàn)高質量鋅合金連續(xù)鑄錠的生產(chǎn)。結晶器中的鋅合金熔液可在壓力和振動下凝固，從而消除大直徑鑄坯偏析、縮松等缺陷，獲得高質量鋅合金鑄胚。本系統(tǒng)含有帶振動器和水冷系統(tǒng)的結晶器和可施加壓力的熔鑄室，當進入可施加壓力的熔鑄室的鋅合金熔液到達指定液位高度時，設在結晶器上的振動器開啟，同時設在可施加壓力的熔鑄室上的惰性氣體控制閥打開，惰性氣體容器中的惰性氣體經(jīng)惰性氣體控制閥進入可施加壓力的熔鑄室上部并對可施加壓力的熔鑄室的鋅合金熔液施壓。結晶器上的振動器可以是氣壓傳動的，也可以是液壓傳動的；可以是一個，也可以是多個。由鋅合金泵將熔化了的鋅合金液連續(xù)不斷地輸送到可施加壓力的熔鑄室，并保證可施加壓力的熔鑄室的壓力穩(wěn)定。所述的將鋅合金熔液可按設定的流量連續(xù)的流入注入室口定量澆注裝置實現(xiàn)流量控制，可以是塞棒式，也可以由滑動水口式實現(xiàn)。所述的感應加熱裝置，為有芯工頻加熱，實現(xiàn)高效率加熱并沒有熔溝熔斷。所述的可施加壓力的熔鑄室上的惰性氣體控制閥，可以在充液時排氣，也可以在加壓時充氣，也可以進行保壓。拉胚機作拉-----停-----推-----停的動作。具體的說，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。由熔煉爐熔煉出的合格鋅合金熔液經(jīng)定量澆注裝置向注入室口注入，經(jīng)儲存室下口進入儲存室，此時設在儲存室上部的可啟閉的通氣孔打開，當進入儲存室的鋅合金熔液到達指定液位高度時，設在恒壓隧道口的鋅合金泵開動，鋅合金熔液注入可施加壓力的熔鑄室和結晶器，此時設在可施加壓力的熔鑄室上的惰性氣體多功能控制閥處于排氣狀態(tài)，當進入可施加壓力的熔鑄室的鋅合金熔液到達指定液位高度時，設在結晶器上的振動器開啟，同時設在可施加壓力的熔鑄室上的惰性氣體控制閥打開，惰性氣體容器中的惰性氣體經(jīng)惰性氣體控制閥進入可施加壓力的熔鑄室上部并對可施加壓力的熔鑄室的鋅合金熔液施壓，當壓力達到設定值時，結晶器前部的鋅合金熔液已經(jīng)凝固，拉坯機做直線拉坯運動，鋅合金鑄錠在拉坯機的拉力和惰性氣體壓力的共同作用下緩慢拉出，鋅合金鑄錠拉出后，由安裝在小車上的同步鋸按設定尺寸進行鋸斷。與此同時鋅合金泵繼續(xù)向可施加壓力的熔鑄室輸入鋅合金液，而定量澆注裝置按設定流量連續(xù)向注入室口注入鋅合金熔液。如此往復實現(xiàn)鋅合金鑄錠的連續(xù)生產(chǎn)。當連鑄中止時，室內(nèi)剩余金屬液由放液孔排出。特別是設在恒壓隧道口的鋅合金泵可將鋅合金熔液由處于常壓的鋅合金液儲存室連續(xù)注入保持一定壓力的可施加壓力的熔鑄室和結晶器，從而實現(xiàn)結晶器中的鋅合金熔液在設定的壓力下結晶凝固。設在結晶器上的振動器在連鑄過程中始終保持振動狀態(tài)。本發(fā)明的工作過程是由熔煉爐熔煉出的合格鋅合金熔液經(jīng)定量澆注裝置向注入室口注入，經(jīng)儲存室下口進入儲存室，并經(jīng)鋅合金泵經(jīng)恒壓隧道進入可施加壓力的熔鑄室和結晶器，在惰性氣體的壓力下和結晶器上振動器的振動下，鋅合金凝固成優(yōu)質鑄錠被垃坯機拉出并切斷，如此連續(xù)往復制造出優(yōu)質鋅合金鑄錠產(chǎn)品。本發(fā)明可以達到如下效果

I、本發(fā)明是鋅合金熔液連續(xù)在壓力下結晶并輔以振動器振動，因此所生產(chǎn)的鑄錠組織致密，產(chǎn)品質量優(yōu)良。2、本發(fā)明采用了有芯工頻感應加熱保溫爐，熱效率高，它克服了熔溝熔斷而使工作失效的缺點。3、本發(fā)明的結晶器處于恒溫恒壓下，拉坯阻力小，工作平穩(wěn)。4、本發(fā)明采用了鋅合金泵送鋅合金液因此在連鑄工作結束時，澆鑄壓力室和儲存室的金屬液可降至最少，而且可方便的從排液口倒出。5、結構簡單，易實現(xiàn)精確定量和自動控制。6、適用范圍廣，節(jié)能，經(jīng)濟效益顯著。7、該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，可消除大直徑鑄坯偏析、縮松等缺陷，從而可獲得高質量鋅合金鑄胚，實現(xiàn)高質量鋅合金連續(xù)鑄錠的生產(chǎn)。


圖I是傳統(tǒng)的水平連鑄系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明的在壓力和振動下凝固的鋅合金水平連鑄系統(tǒng)示意圖；圖I中標號101-保溫爐；102-結晶器；103-水冷控制系統(tǒng)；104-拉坯機；105_同步鋸;106-輥道；圖2中標號1_儲存室下口 ；2_放液孔；3_注入室口 ；4_儲存室；5_通氣孔；6-恒壓隧道；7_鋅合金泵；8_可施加壓力的熔鑄室；9_惰性氣體控制閥；10_惰性氣體容器；11-結晶器；12-振動器；13-拉坯機；14_小車；15_同步鋸；A-結晶器裝置；B-保溫爐裝置、C-感應加熱裝置；D_澆注裝置；E-抽錠裝置。
具體實施例方式下面的實施例可以使本專業(yè)技術人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實施例I :附圖I是本發(fā)明的一種實施例的示意圖。一種在壓力和振動下凝固的鋅合金水平連鑄系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括保溫爐B :其內(nèi)設有鋅合金液儲存室4和可施加壓力的熔鑄室8，所述鋅合金液儲存室4和所述可施加壓力的熔鑄室8通過恒壓隧道6連通，所述恒壓隧道6內(nèi)設有鋅合金泵7 ;澆注裝置D ；結晶器，其帶有振動器12和水冷系統(tǒng)，，所述振動器12設在所述結晶器上；抽錠裝置。所述結晶器與所述可施加壓力的熔鑄室8連通。所述可施加壓力的熔鑄室8與惰性氣體容器10相連，在所述可施加壓力的熔鑄室8上設有惰性氣體控制閥9。所述鋅合金液儲存室4設有通氣孔5。
所述保溫爐上設有合金液注入室和放液孔。所述保溫爐B外設有感應加熱裝置。所述澆注裝置為定量澆注裝置。所述抽錠裝置包括拉坯機13和同步鋸15，所述同步鋸15安裝在小車14上。由熔煉爐熔煉出的合格鋅合金熔液經(jīng)定量澆注裝置D向注入室口 3注入，經(jīng)儲存室下口 I進入儲存室4，此時設在儲存室4上部的可啟閉的通氣孔5打開，當進入儲存室4的鋅合金熔液到達指定液位高度時，設在恒壓隧道6 口的鋅合金泵7開動，鋅合金熔液注入可施加壓力的熔鑄室8和結晶器11，此時設在可施加壓力的熔鑄室8上的惰性氣體多功能控制閥9處于排氣狀態(tài)，當進入可施加壓力的熔鑄室8的鋅合金熔液到達指定液位高度時，設在結晶器11上的振動器12開啟，同時設在可施加壓力的熔鑄室8上的惰性氣體控制閥9打開,惰性氣體容器10中的惰性氣體經(jīng)惰性氣體控制閥9進入可施加壓力的熔鑄室8上部并對可施加壓力的熔鑄室的鋅合金熔液施壓，當壓力達到設定值時，結晶器11前部的鋅合金熔液已經(jīng)凝固，拉坯機13做直線拉坯運動，鋅合金鑄錠在拉坯機的拉力和惰性氣體壓力的共同作用下緩慢拉出，鋅合金鑄錠拉出后，由安裝在小車14上的同步鋸15按設定尺寸進行鋸斷。與此同時鋅合金泵7繼續(xù)向可施加壓力的熔鑄室8輸入鋅合金液，而定量澆注包D按設定流量連續(xù)向注入室口 3注入鋅合金熔液。如此往復實現(xiàn)鋅合金鑄錠鑄錠的連續(xù)生產(chǎn)。當連鑄中止時，室內(nèi)剩余金屬液由放液孔2排出。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種在壓力和振動下凝固的鋅合金水平連鑄系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括 保溫爐(B):其內(nèi)設有鋅合金液儲存室(4)和可施加壓カ的熔鑄室(8)，所述鋅合金液儲存室(4)和所述可施加壓カ的熔鑄室(8)通過恒壓隧道(6)連通，所述恒壓隧道(6)內(nèi)設有鋅合金泵(7)； 澆注裝置⑶； 結晶器，其帶有振動器(12)和水冷系統(tǒng)，所述振動器(12)設在所述結晶器上； 抽錠裝置。
2.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述結晶器與所述可施加壓カ的熔鑄室(8)連通。
3.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在干所述可施加壓カ的熔鑄室(8)與惰性氣體容器(10)相連，在所述可施加壓カ的熔鑄室(8)上設有惰性氣體控制閥(9)。
4.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述鋅合金液儲存室(4)設有通氣孔(5)。
5.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述保溫爐上設有合金液注入室和放液孔。
6.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述保溫爐(B)外設有感應加熱裝置。
7.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述澆注裝置為定量澆注裝置。
8.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述抽錠裝置包括拉坯機(13)和同步鋸(15)，所述同步鋸(15)安裝在小車(14)上。
9.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述振動器為氣壓傳動或為液壓傳動。
10.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述振動器數(shù)量為至少ー個。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于金屬材料水平連鑄技術領域，特別是鋅合金水平連鑄技術領域的一種在壓力和振動下凝固的鋅合金水平連鑄系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括保溫爐其內(nèi)設有鋅合金液儲存室和可施加壓力的熔鑄室，所述鋅合金液儲存室和所述可施加壓力的熔鑄室通過恒壓隧道連通，所述恒壓隧道內(nèi)設有鋅合金泵；澆注裝置；結晶器，其帶有振動器和水冷系統(tǒng)，所述振動器設在所述結晶器上；抽錠裝置。該系統(tǒng)可使連鑄金屬液(鋅合金液)處在恒壓和振動下結晶凝固，結晶器工作穩(wěn)定，消除大直徑鑄坯偏析、縮松等缺陷，獲得高質量鋅合金鑄胚。
文檔編號B22D11/045GK102836975SQ20111017300
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
發(fā)明者謝水生, 耿茂鵬, 張瑩, 賀金宇 申請人:北京有色金屬研究總院