專利名稱：水平連鑄鎂合金絲材裝置及水平連鑄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬鑄造成型技術(shù)領(lǐng)域，涉及鎂合金絲材的鑄造裝置，尤其涉及鎂合金絲材的水平連鑄裝置，本發(fā)明還涉及水平連鑄鎂合金絲材的方法。
背景技術(shù)：
鎂及鎂合金具有低比重、高比強(qiáng)度和比剛度以及較低的原材料價(jià)格等顯著優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代汽車、電子、通信等行業(yè)的首選材料。生產(chǎn)各種鎂合金的焊接產(chǎn)品需要大量的鎂合金絲材制備的焊條或焊絲，一般地，焊絲在小批量生產(chǎn)時(shí)可用金屬型鑄造法生產(chǎn)，大批量生產(chǎn)時(shí)可由擠壓成型制造。常規(guī)的金屬型鑄造法生產(chǎn)焊絲工序簡(jiǎn)單，成本小，但生產(chǎn)效率和工藝出品率低，焊絲容易出現(xiàn)氣孔、夾渣等缺陷，焊絲的成分均勻性、合金元素的含量不易控制。
冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院馮滌等的發(fā)明專利《金屬線材水平連鑄方法》(專利號(hào)ZL92113522.X，
公開(kāi)日1993年5月12日，公開(kāi)號(hào)1071867)，公開(kāi)了一種采用水平連鑄的方法制備金屬絲材的技術(shù)，其工藝是針對(duì)鋼的，鑄絲經(jīng)后端進(jìn)水冷卻的結(jié)晶器冷卻凝固，鑄絲出口溫度小于500℃，拉坯工藝按典型的鋼連鑄工藝?yán)煌埔煌Ｇ€進(jìn)行；章仲禹的實(shí)用新型專利《線坯水平連鑄裝置》(專利號(hào)ZL95221999.9)，公開(kāi)了用水平連鑄的方法制備金屬線坯的裝置，裝置中間包側(cè)壁下半部外圍設(shè)置感應(yīng)加熱圈，而靠近底部側(cè)壁孔中設(shè)有伸進(jìn)的中間包水口，該中間包水口又順序向外連接結(jié)晶器的結(jié)晶器水口和鍍鈷銅套。這兩個(gè)專利只適用于黑色金屬和非易燃、易爆有色金屬，不適用于鎂合金絲材的鑄造。上海交通大學(xué)彭立明等的發(fā)明專利《鎂合金專用水平連鑄機(jī)》(專利號(hào)ZL01105715.7，
公開(kāi)日2001年10月17日，公開(kāi)號(hào)1317383)中，采用氣體保護(hù)方式熔煉和反壓輸液，采用組合式結(jié)晶器和滑動(dòng)式二次冷卻水噴嘴，只能制備大直徑鎂合金坯料，并且由于采用水冷結(jié)晶器對(duì)于細(xì)直徑的鎂合金連鑄非常困難，極易發(fā)生“凍爐”現(xiàn)象，在生產(chǎn)過(guò)程中一旦出現(xiàn)鎂合金絲材被拉斷的情況生產(chǎn)就不能繼續(xù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)不能連鑄鎂合金絲材的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種水平連鑄鎂合金絲材裝置，其操作方便，能安全、高效地完成鎂合金的熔煉、保護(hù)和連續(xù)拉鑄，且能保證所拉鑄絲材品質(zhì)優(yōu)良。
本發(fā)明的另一目的還在于提供一種水平連鑄鎂合金絲材的方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，水平連鑄鎂合金絲材裝置，包括密閉的熔化爐、熔化爐內(nèi)設(shè)置的坩堝及插入坩堝的液面保護(hù)氣通氣管，水平放置的結(jié)晶器與熔化爐連通，其出口端對(duì)應(yīng)有牽引機(jī)構(gòu)，結(jié)晶器的出口端還設(shè)置有冷卻氣噴嘴，熔化爐包括上爐體和下?tīng)t體，下?tīng)t體內(nèi)，從內(nèi)到外依次設(shè)置有坩堝、插有電爐絲的耐火層和保溫層，下?tīng)t體靠近上方處開(kāi)有通到坩堝上方的補(bǔ)料通道，結(jié)晶器的一端連接于坩堝的側(cè)壁并與之相通，另一出口端搭在下?tīng)t體的爐壁上，結(jié)晶器的出口端與冷卻氣噴嘴之間還設(shè)置有保護(hù)氣氣腔。
本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，坩堝的下部墊有坩堝墊磚，耐火層的下部墊有耐火層墊磚。
上爐體上還固定有插入坩堝的液面控制桿和液面監(jiān)測(cè)桿，液面控制桿的下端頭固定有液面控制石墨塊。
液面控制桿內(nèi)設(shè)置有測(cè)溫?zé)犭娕?，該測(cè)溫?zé)犭娕寂c加熱電爐絲的控溫裝置構(gòu)成控制回路以控制鎂合金液的溫度。
結(jié)晶器的外圍套有插有電爐絲的耐火保溫層。
結(jié)晶器平行設(shè)置至少一個(gè)，每一個(gè)結(jié)晶器分別對(duì)應(yīng)一套牽引機(jī)構(gòu)，每一個(gè)結(jié)晶器的出口端分別安裝有保護(hù)氣氣腔和冷卻氣噴嘴。
本發(fā)明利用上述裝置進(jìn)行水平連鑄鎂合金絲材的方法，包括以下步驟1)向熔化爐的坩堝內(nèi)放入待熔化的鎂合金材料，安裝上爐體，上下?tīng)t體邊緣用石棉盤根密封，調(diào)整好液面監(jiān)測(cè)桿和液面控制桿，使液面控制石墨塊與待熔化材料緊密接觸，安裝上測(cè)溫?zé)犭娕?，在鎂合金液液面保護(hù)氣通氣管上連接CO2+SF6混合保護(hù)氣體的混合氣室，SF6為CO2體積比的0.1％～0.5％，打開(kāi)閥門向坩堝內(nèi)的鎂合金表面通入保護(hù)氣氛，氣體流量20～80l/min；2)給熔化爐的電爐絲通電，液面控制石墨塊內(nèi)設(shè)置的測(cè)溫?zé)犭娕寂c加熱電爐絲的控溫裝置構(gòu)成的控制回路控制鎂合金液的溫度，待溫度升高至620℃～700℃時(shí)，不斷通過(guò)補(bǔ)料通道向坩堝內(nèi)補(bǔ)充鎂合金鑄錠，熔化直至液面升高至液面監(jiān)測(cè)桿連接的控制器信號(hào)指示燈亮起，繼續(xù)升溫至720℃～750℃3)給結(jié)晶器外耐火保溫層內(nèi)的電爐絲通電，使結(jié)晶器出口處的溫度升至600℃～630℃；4)啟動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)，打開(kāi)結(jié)晶器出口端保護(hù)氣氣腔的氣體閥門，向剛連鑄出結(jié)晶器出口的高溫鎂合金絲材表面吹CO2+SF6混合保護(hù)氣體，SF6為CO2體積比的0.1％～0.5％，氣體流量50～100l/min，同時(shí)打開(kāi)冷卻氣噴嘴的閥門，向鎂合金絲材表面吹冷卻氣體，氣體壓力為0.05～0.2MPa，流量200～600l/min，用以降低絲材的溫度，進(jìn)行水平連鑄鎂合金絲材；5)在水平連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，保持熔化爐內(nèi)的鎂合金液溫度為720℃～730℃，間斷地通過(guò)補(bǔ)料通道向坩堝內(nèi)補(bǔ)充鎂合金鑄錠，并配合旋轉(zhuǎn)液面控制桿，使坩堝內(nèi)的液面高度始終維持在3mm～5mm范圍內(nèi)波動(dòng)；6)在水平連鑄生產(chǎn)結(jié)束前，不再向坩堝內(nèi)補(bǔ)充鎂合金錠，并定時(shí)旋轉(zhuǎn)液面控制桿，使熔化爐內(nèi)的液面高度始終維持在3～5mm范圍內(nèi)波動(dòng)，當(dāng)液面控制桿旋轉(zhuǎn)至最低端，液面不斷降低，連鑄生產(chǎn)結(jié)束后，反向旋轉(zhuǎn)液面控制桿使液面控制石墨塊脫離熔化爐內(nèi)的殘留鎂合金液，停止加熱；7)待熔化爐內(nèi)的溫度降低至150℃以后，切斷保護(hù)氣體閥門，停止向鎂合金液表面提供保護(hù)氣體，爐內(nèi)的鎂合金待下一次熔化連鑄時(shí)使用。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)可以連鑄難于通過(guò)擠壓或拉拔等變形技術(shù)制備的鎂合金絲材；(2)熔化與保溫為同一電阻加熱爐體，省去了工頻加熱器，節(jié)約能源，降低了生產(chǎn)成本；(3)石墨坩堝內(nèi)的鎂合金液面高度可以方便地通過(guò)液面監(jiān)測(cè)桿監(jiān)測(cè)，并能夠通過(guò)液面控制石墨塊調(diào)整液面的高度及穩(wěn)定性，并隨時(shí)可以通過(guò)補(bǔ)料通道向熔化爐內(nèi)補(bǔ)充鎂合金料，保證了合金絲材的品質(zhì)優(yōu)良；(4)鎂合金液的溫度可以通過(guò)裝在液面控制石墨塊內(nèi)的測(cè)溫?zé)犭娕寂c加熱電爐絲的控溫裝置構(gòu)成的控制回路加以控制，控溫準(zhǔn)確，提高了效率；(5)鎂合金液面上通有保護(hù)氣體CO2+(0.1％～0.5％)SF6，使鎂合金在密封并有氣體保護(hù)條件下熔化與保溫，鎂合金液在完全隔離氧氣的條件下進(jìn)行連續(xù)鑄造，結(jié)晶和凝固過(guò)程不氧化、不燃燒；(6)結(jié)晶器外帶的電爐絲通電，使結(jié)晶器的溫度可以控制，這樣避免了細(xì)絲在凝固過(guò)程中由于波動(dòng)大造成的“凍爐”事故，生產(chǎn)更容易控制；(7)結(jié)晶器的另一端出口裝有一個(gè)通保護(hù)氣體CO2+(0.1％～0.5％)SF6的保護(hù)氣腔，可以保護(hù)剛連鑄出結(jié)晶器口的高溫鎂合金絲材不被氧化，保護(hù)氣腔外側(cè)安裝的冷卻氣噴嘴噴出冷卻氣可以進(jìn)一步降低鎂合金絲材的溫度，使絲材冷卻效果良好，鑄坯表面光潔，內(nèi)部組織致密，而且整個(gè)系統(tǒng)使用安全，操作方便，生產(chǎn)效率高；(8)連鑄鎂合金絲材的流數(shù)可以根據(jù)安裝在坩堝上的結(jié)晶器個(gè)數(shù)方便調(diào)整，一個(gè)為單流，兩個(gè)為雙流，均采用上下同步驅(qū)動(dòng)的兩組牽引輥牽引，安裝多個(gè)結(jié)晶器為多流，可以采用上下同步驅(qū)動(dòng)的多組牽引輥牽引，提高細(xì)絲連鑄效率。


附圖是本發(fā)明水平連鑄鎂合金絲材裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1.下?tīng)t體，2.耐火層墊磚，3.保溫層，4.坩堝墊磚，5.耐火層，6.電爐絲，7.坩堝，8.鎂合金液，9.補(bǔ)料通道，10.液面控制石墨塊，11.液面保護(hù)氣通氣管，12.上爐體，13.測(cè)溫?zé)犭娕迹?4.液面控制桿，15.螺母，16.液面監(jiān)測(cè)桿，17.耐火保溫層，18.結(jié)晶器，19.冷卻氣噴嘴，20.保護(hù)氣氣腔，21.鎂合金絲材，22.牽引輥。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
參見(jiàn)附圖，本發(fā)明的水平連鑄鎂合金絲材裝置，包括熔化與保溫為一體的電阻加熱爐體——熔化爐，與其相連接的可控溫的結(jié)晶器18、調(diào)整液面高度的液面控制桿14和液面控制石墨塊10、液面保護(hù)氣通氣管11、結(jié)晶器18出口端的保護(hù)氣氣腔20、冷卻氣噴嘴19和牽引機(jī)構(gòu)。
熔化爐采用電爐絲加熱，包括上爐體12和下?tīng)t體1，下?tīng)t體1內(nèi)，從內(nèi)到外依次設(shè)置有坩堝7、插有電爐絲6的耐火層5和保溫層3，坩堝7的下部墊有坩堝墊磚4，耐火層5的下部墊有耐火層墊磚2，下?tīng)t體1靠近上方處開(kāi)有通到坩堝7上方的補(bǔ)料通道9，結(jié)晶器18的一端旋接于坩堝7的側(cè)壁并與之相通，另一出口端搭在下?tīng)t體1的爐壁上，結(jié)晶器18的外圍套有插有電爐絲6的耐火保溫層17，用于控制結(jié)晶器18的溫度，結(jié)晶器18的出口端與牽引機(jī)構(gòu)連接，其出口端還依次設(shè)置有保護(hù)氣氣腔20和冷卻氣噴嘴19，上爐體12上固定有插入坩堝7的液面控制桿14和液面監(jiān)測(cè)桿16，液面監(jiān)測(cè)桿16與控制器信號(hào)指示燈連接，用來(lái)監(jiān)測(cè)鎂合金液面的高度，液面控制桿14的下端頭固定有液面控制石墨塊10，液面控制桿14的上端安裝螺母15，通過(guò)旋鈕螺母15來(lái)控制液面控制石墨塊10的上下運(yùn)動(dòng)，使液面控制石墨塊10與鎂合金液面接觸，液面控制桿14內(nèi)設(shè)置有測(cè)溫?zé)犭娕?3，該測(cè)溫?zé)犭娕?3與加熱電爐絲6的控溫裝置構(gòu)成控制回路以控制鎂合金液8的溫度，鎂合金液8從結(jié)晶器18的出口處，靠一端插在結(jié)晶器18內(nèi)、另一端壓在兩個(gè)牽引輥之間的的牽引桿引出，到達(dá)牽引輥后，由牽引輥壓成鎂合金絲材21，隨著牽引的進(jìn)行，絲材不斷的拉出，就可把牽引桿去掉。本裝置可以實(shí)現(xiàn)單流、兩流和多流，結(jié)晶器18可以平行設(shè)置多個(gè)，每一個(gè)結(jié)晶器18分別對(duì)應(yīng)一套牽引機(jī)構(gòu)，每一個(gè)結(jié)晶器18的出口端分別安裝有保護(hù)氣氣腔20和冷卻氣噴嘴19，當(dāng)要實(shí)現(xiàn)兩流或多流時(shí)，采用上下同步驅(qū)動(dòng)的兩組或多組牽引機(jī)構(gòu)牽引。
坩堝7采用高純石墨加工而成，石墨壁厚為20mm～30mm；結(jié)晶器18也采用高純石墨加工而成，外徑為φ20mm～φ30mm，內(nèi)徑為φ3mm～φ10mm圓形或相應(yīng)截面尺寸的正多邊形、長(zhǎng)方形；熔化爐內(nèi)的電爐絲6和結(jié)晶器18外耐火保溫層17內(nèi)的電爐絲6均采用鐵鉻鋁材質(zhì)的高溫爐絲，最高工作溫度為1250℃；液面控制石墨塊10也采用高純石墨加工而成，其尺寸范圍為100～200mm×150～250mm×120～220mm；液面檢測(cè)桿16與鎂合金液8接觸的測(cè)頭采用高純石墨加工而成，一端帶螺紋旋于測(cè)桿上，其尺寸為φ5mm～φ10mm×50mm～100mm，測(cè)桿采用不銹鋼或銅質(zhì)加工；坩堝墊磚4采用剛玉莫來(lái)石磚，厚度50mm～60mm，耐火層墊磚2也采用剛玉莫來(lái)石磚，厚度100mm～150mm；保溫層3的保溫用比重為0.8g/cm3～1g/cm3的輕質(zhì)耐火磚砌成，厚度為30mm～60mm，并用硅藻土磚將保溫層3的間隙塞實(shí)，保溫層3的外隔熱用30mm～60mm厚的硅酸鋁纖維板；上爐體12和下?tīng)t體1的外殼用5mm～10mm的鋼板焊接而成的四方形結(jié)構(gòu)；補(bǔ)料通道9的內(nèi)孔為φ20mm～φ50mm的鋼管，焊接于下?tīng)t體1靠近上方處。
上爐體12和下?tīng)t體1邊緣用石棉盤根密封，通過(guò)固定于上爐體12的液面保護(hù)氣通氣管11向坩堝7內(nèi)通入保護(hù)氣體CO2+SF6，SF6為CO2體積比的0.1％～0.5％，這樣可以保證鎂合金在完全封閉和氣體保護(hù)條件下熔煉，防止鎂合金在熔化過(guò)程中氧化和燃燒；絲材的冷卻依靠結(jié)晶器18外的保護(hù)氣氣腔20和冷卻氣噴嘴19噴出的冷卻氣體冷卻；牽引機(jī)構(gòu)采用直流電機(jī)或調(diào)頻交流電機(jī)帶動(dòng)的牽引輥22，提供足夠的牽引力把鎂合金絲材21按照不間斷拉或拉一停水平連鑄牽引工藝曲線從結(jié)晶器18內(nèi)拉出，并且可以根據(jù)安裝在坩堝7上的結(jié)晶器18的個(gè)數(shù)并列幾組牽引機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)單流、雙流、多流牽引，工作平穩(wěn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
本發(fā)明的水平連鑄鎂合金絲材的方法如下1)向熔化爐的坩堝7內(nèi)放入待熔化的鎂合金材料，安裝上爐體12，上下?tīng)t體邊緣用石棉盤根密封，調(diào)整好液面監(jiān)測(cè)桿16，通過(guò)旋轉(zhuǎn)液面控制桿14上的螺母15使液面控制石墨塊10與待熔化材料緊密接觸，安裝上測(cè)溫?zé)犭娕?3，在鎂合金液8液面保護(hù)氣通氣管11上連接CO2+SF6混合保護(hù)氣體的混合氣室，SF6為CO2體積比的0.1％～0.5％，打開(kāi)閥門向坩堝7內(nèi)的鎂合金表面通入保護(hù)氣氛，氣體流量20～80l/min；2)給熔化爐的電爐絲6通電，液面控制石墨塊10內(nèi)設(shè)置的測(cè)溫?zé)犭娕?3與加熱電爐絲的控溫裝置構(gòu)成的控制回路控制鎂合金液8的溫度，待溫度升高至620℃～700℃時(shí)，不斷通過(guò)補(bǔ)料通道9向坩堝7內(nèi)補(bǔ)充鎂合金鑄錠，熔化直至液面升高至液面監(jiān)測(cè)桿16連接的控制器信號(hào)指示燈亮起，繼續(xù)升溫至720℃～750℃；3)給結(jié)晶器18外耐火保溫層17內(nèi)的電爐絲6通電，使結(jié)晶器18出口處的溫度升至600℃～630℃；4)啟動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)，打開(kāi)結(jié)晶器18出口端保護(hù)氣氣腔20的氣體閥門，向剛連鑄出結(jié)晶器18出口的高溫鎂合金絲材21表面吹CO2+SF6混合保護(hù)氣體，SF6為CO2體積比的0.1％～0.5％，氣體流量50～100l/min，同時(shí)打開(kāi)冷卻氣噴嘴19的閥門，向鎂合金絲材21表面吹冷卻氣體，氣體壓力為0.05～0.2MPa，流量200～600l/min，用以降低絲材的溫度，進(jìn)行水平連鑄鎂合金絲材21；5)在水平連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，保持熔化爐內(nèi)的鎂合金液8溫度為720℃～730℃，間斷地通過(guò)補(bǔ)料通道9向坩堝7內(nèi)補(bǔ)充鎂合金鑄錠，并配合旋轉(zhuǎn)液面控制桿14，使坩堝7內(nèi)的液面高度始終維持在3mm～5mm范圍內(nèi)波動(dòng)；6)在水平連鑄生產(chǎn)結(jié)束前，不再向坩堝7內(nèi)補(bǔ)充鎂合金錠，并定時(shí)旋轉(zhuǎn)液面控制桿14，使熔化爐內(nèi)的液面高度始終維持在3～5mm范圍內(nèi)波動(dòng)，當(dāng)液面控制桿14旋轉(zhuǎn)至最低端，液面不斷降低，連鑄生產(chǎn)結(jié)束后，反向旋轉(zhuǎn)液面控制桿14使液面控制石墨塊10脫離熔化爐內(nèi)的殘留鎂合金液8，停止加熱；7)待熔化爐內(nèi)的溫度降低至150℃以后，切斷保護(hù)氣體閥門，停止向鎂合金液8表面提供保護(hù)氣體，爐內(nèi)的鎂合金待下一次熔化連鑄時(shí)使用。
下面以水平連鑄φ5mmAZ91D鎂合金絲材來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
坩堝7采用高純石墨加工而成，壁厚為20mm；結(jié)晶器也采用高純石墨加工而成，外徑為φ20mm，內(nèi)徑為φ5mm；熔化爐內(nèi)和結(jié)晶器18外的電爐絲6均采用鐵鉻鋁材質(zhì)的高溫爐絲，最高工作溫度為1250℃；液面控制石墨塊10也采用高純石墨加工而成，其尺寸為100mm×150mm×120mm；液面檢測(cè)桿16與金屬液接觸的測(cè)頭采用高純石墨加工而成，一端帶螺紋旋于測(cè)桿上，其尺寸為φ5×50mm，測(cè)桿采用不銹鋼質(zhì)加工；坩堝墊磚4采用剛玉莫來(lái)石磚，厚度50mm，耐火層墊磚2也采用剛玉莫來(lái)石磚，厚度100mm；保溫層3用比重為0.8g/cm3的輕質(zhì)耐火磚砌成，厚度為50mm，并用硅藻土磚將保溫層3的間隙塞實(shí)，保溫層3的外隔熱用60mm厚的硅酸鋁纖維板；上爐體12和下?tīng)t體1的外殼為6mm的鋼板焊接而成的四方形結(jié)構(gòu)；補(bǔ)料通道9內(nèi)孔為φ30mm的鋼管焊接于下?tīng)t體1靠近上方處。
上下?tīng)t體邊緣用石棉盤根密封，通過(guò)上爐體12的液面保護(hù)氣通氣管11向坩堝7內(nèi)通入保護(hù)氣體，鎂合金在完全封閉和氣體保護(hù)條件下熔煉，防止鎂合金在熔化過(guò)程中氧化和燃燒；絲材的冷卻依靠結(jié)晶器18外的保護(hù)氣氣腔20和冷卻氣噴嘴19噴出的冷卻氣體冷卻；牽引機(jī)構(gòu)采用調(diào)頻交流電機(jī)帶動(dòng)的牽引輥22，提供足夠的牽引力把鎂合金絲材21水平連鑄牽引工藝按照不間斷拉的方式從結(jié)晶器內(nèi)拉出，在坩堝7上安裝一個(gè)結(jié)晶器18實(shí)現(xiàn)單流牽引。
使用上述裝置水平連鑄鎂合金絲材的工藝如下1)向熔化爐內(nèi)放入待熔化的AZ91D鎂合金材料，安裝好上爐體12和下?tīng)t體1，在上爐體12上安裝并調(diào)整好液面監(jiān)測(cè)桿16，旋轉(zhuǎn)液面控制桿14使液面控制石墨塊10與待熔化材料緊密接觸，安裝上測(cè)溫?zé)犭娕?3，在鎂合金液8表面液面保護(hù)氣通氣管11上連接CO2+SF6混合保護(hù)氣體的混合氣室，SF6為CO2體積比的0.1％～0.5％，打開(kāi)閥門向熔化爐內(nèi)的鎂合金表面通入保護(hù)氣氛，氣體流量50l/min；2)給熔化爐內(nèi)的電爐絲6通電，液面控制石墨塊10內(nèi)設(shè)置的測(cè)溫?zé)犭娕?3與加熱電爐絲的控溫裝置構(gòu)成的控制回路控制鎂合金液8的溫度，待溫度升高至650℃時(shí)，不斷通過(guò)補(bǔ)料通道9向爐內(nèi)補(bǔ)充鎂合金鑄錠，熔化直至液面升高至液面監(jiān)測(cè)桿16連接的控制器信號(hào)指示燈亮起，繼續(xù)升溫至720℃～750℃3)給結(jié)晶器18外耐火保溫層17內(nèi)的電爐絲6通電，使結(jié)晶器18出口處的溫度升至600℃；4)啟動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)，打開(kāi)結(jié)晶器18出口端保護(hù)氣氣腔20的氣體閥門，向剛連鑄出結(jié)晶器18出口的高溫鎂合金絲材21表面吹CO2+SF6混合保護(hù)氣體，SF6為CO2體積比的0.1％～0.5％，氣體流量80l/min，同時(shí)打開(kāi)冷卻氣噴嘴19的閥門，向鎂合金絲材21表面吹冷卻氣體，氣體壓力為0.1MPa，流量300l/min，用以降低絲材的溫度，進(jìn)行水平連鑄鎂合金絲材；5)在水平連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，保持爐內(nèi)的鎂合金液8的溫度為720℃，每隔2min通過(guò)補(bǔ)料通道9向爐內(nèi)補(bǔ)充φ25mm×30mm的AZ91D鎂合金鑄錠段，并配合旋轉(zhuǎn)液面控制桿14，使?fàn)t內(nèi)的液面高度始終維持在3mm左右波動(dòng)；6)在水平連鑄生產(chǎn)結(jié)束前，不再向坩堝7內(nèi)補(bǔ)充鎂合金錠，并定時(shí)旋轉(zhuǎn)液面控制桿14，使?fàn)t內(nèi)的液面高度始終維持在3～5mm范圍內(nèi)波動(dòng)，當(dāng)液面控制桿14旋轉(zhuǎn)至最低端，液面不斷降低，連鑄生產(chǎn)結(jié)束后，反向旋轉(zhuǎn)液面控制桿14使液面控制石墨塊10脫離爐內(nèi)的殘留鎂合金液8，停止加熱；7)待爐內(nèi)的溫度降低至150℃以后，切斷保護(hù)氣體閥門，停止向鎂合金液8表面提供保護(hù)氣體，爐內(nèi)的鎂合金待下一次熔化連鑄時(shí)使用。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊合理，思路新穎，由于采用了氣體保護(hù)方式熔煉，在熔化和保溫為一體的熔化爐中鎂合金液在完全隔離氧氣的條件下進(jìn)行連鑄生產(chǎn)，不氧化，不燃燒，采用控溫式結(jié)晶器和氣冷式冷卻鎂合金絲材，使鎂合金絲材冷卻效果良好，絲材表面光潔，內(nèi)部組織致密，而且整個(gè)系統(tǒng)使用安全，操作方便，生產(chǎn)效率高。
本發(fā)明適合于各種輕合金或難擠壓合金的連續(xù)鑄造，尤其適合于鎂合金的連續(xù)鑄造。
權(quán)利要求
1.一種水平連鑄鎂合金絲材裝置，包括密閉的熔化爐、熔化爐內(nèi)設(shè)置的坩堝(7)及插入坩堝(7)的液面保護(hù)氣通氣管(11)，水平放置的結(jié)晶器(18)與熔化爐連通，其出口端對(duì)應(yīng)有牽引機(jī)構(gòu)，結(jié)晶器(18)的出口端還設(shè)置有冷卻氣噴嘴(19)，其特征在于，所述熔化爐包括上爐體(12)和下?tīng)t體(1)，下?tīng)t體(1)內(nèi)，從內(nèi)到外依次設(shè)置有坩堝(7)、插有電爐絲(6)的耐火層(5)和保溫層(3)，所述下?tīng)t體(1)靠近上方處開(kāi)有通到坩堝(7)上方的補(bǔ)料通道(9)，所述結(jié)晶器(18)的一端連接于坩堝(7)的側(cè)壁并與之相通，另一出口端搭在下?tīng)t體(1)的爐壁上，結(jié)晶器(18)的出口端與冷卻氣噴嘴(19)之間還設(shè)置有保護(hù)氣氣腔(20)。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述坩堝(7)的下部墊有坩堝墊磚(4)，耐火層(5)的下部墊有耐火層墊磚(2)。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述上爐體(12)上還固定有插入坩堝(7)的液面控制桿(14)和液面監(jiān)測(cè)桿(16)，所述液面控制桿(14)的下端頭固定有液面控制石墨塊(10)。
4.按照權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述液面控制桿(14)內(nèi)設(shè)置有測(cè)溫?zé)犭娕?13)，該測(cè)溫?zé)犭娕?13)與加熱電爐絲(6)的控溫裝置構(gòu)成控制回路以控制鎂合金液(8)的溫度。
5.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述結(jié)晶器(18)的外圍套有插有電爐絲(6)的耐火保溫層(17)。
6.按照權(quán)利要求1或5所述的裝置，其特征在于，所述結(jié)晶器(18)平行設(shè)置至少一個(gè)，每一個(gè)結(jié)晶器(18)分別對(duì)應(yīng)一套牽引機(jī)構(gòu)，每一個(gè)結(jié)晶器(18)的出口端分別安裝有保護(hù)氣氣腔(20)和冷卻氣噴嘴(19)。
7.一種利用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行水平連鑄鎂合金絲材的方法，其特征在于，包括以下步驟1)向熔化爐的坩堝(7)內(nèi)放入待熔化的鎂合金材料，安裝上爐體(12)，上下?tīng)t體邊緣用石棉盤根密封，調(diào)整好液面監(jiān)測(cè)桿(16)和液面控制桿(14)，使液面控制石墨塊(10)與待熔化材料緊密接觸，安裝上測(cè)溫?zé)犭娕?13)，在鎂合金液(8)液面保護(hù)氣通氣管(11)上連接CO2+SF6混合保護(hù)氣體的混合氣室，SF6為CO2體積比的0.1％～0.5％，打開(kāi)閥門向坩堝(7)內(nèi)的鎂合金表面通入保護(hù)氣氛，氣體流量20～80l/min；2)給熔化爐的電爐絲(6)通電，液面控制石墨塊(10)內(nèi)設(shè)置的測(cè)溫?zé)犭娕?13)與加熱電爐絲的控溫裝置構(gòu)成的控制回路控制鎂合金液(8)的溫度，待溫度升高至620℃～700℃時(shí)，不斷通過(guò)補(bǔ)料通道(9)向坩堝(7)內(nèi)補(bǔ)充鎂合金鑄錠，熔化直至液面升高至液面監(jiān)測(cè)桿(16)連接的控制器信號(hào)指示燈亮起，繼續(xù)升溫至720℃～750℃；3)給結(jié)晶器(18)外耐火保溫層(17)內(nèi)的電爐絲(6)通電，使結(jié)晶器(18)出口處的溫度升至600℃～630℃；4)啟動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)，打開(kāi)結(jié)晶器(18)出口端保護(hù)氣氣腔(20)的氣體閥門，向剛連鑄出結(jié)晶器(18)出口的高溫鎂合金絲材(21)表面吹CO2+SF6混合保護(hù)氣體，SF6為CO2體積比的0.1％～0.5％，氣體流量50～100l/min，同時(shí)打開(kāi)冷卻氣噴嘴(19)的閥門，向鎂合金絲材(21)表面吹冷卻氣體，氣體壓力為0.05～0.2MPa，流量200～600l/min，用以降低絲材的溫度，進(jìn)行水平連鑄鎂合金絲材(21)；5)在水平連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，保持熔化爐內(nèi)的鎂合金液(8)溫度為720℃～730℃，間斷地通過(guò)補(bǔ)料通道(9)向坩堝(7)內(nèi)補(bǔ)充鎂合金鑄錠，并配合旋轉(zhuǎn)液面控制桿(14)，使坩堝(7)內(nèi)的液面高度始終維持在3mm～5mm范圍內(nèi)波動(dòng)；6)在水平連鑄生產(chǎn)結(jié)束前，不再向坩堝(7)內(nèi)補(bǔ)充鎂合金錠，并定時(shí)旋轉(zhuǎn)液面控制桿(14)，使熔化爐內(nèi)的液面高度始終維持在3～5mm范圍內(nèi)波動(dòng)，當(dāng)液面控制桿(14)旋轉(zhuǎn)至最低端，液面不斷降低，連鑄生產(chǎn)結(jié)束后，反向旋轉(zhuǎn)液面控制桿(14)使液面控制石墨塊(10)脫離熔化爐內(nèi)的殘留鎂合金液(8)，停止加熱；7)待熔化爐內(nèi)的溫度降低至150℃以后，切斷保護(hù)氣體閥門，停止向鎂合金液(8)表面提供保護(hù)氣體，爐內(nèi)的鎂合金待下一次熔化連鑄時(shí)使用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的水平連鑄鎂合金絲材裝置，包括密閉的由上爐體和下?tīng)t體組成的熔化爐，熔化爐內(nèi)從內(nèi)到外依次設(shè)置有坩堝、插有電爐絲的耐火層和保溫層，坩堝的下部墊有坩堝墊磚，耐火層的下部墊有耐火層墊磚，坩堝的上方插有液面保護(hù)氣通氣管，下?tīng)t體靠近上方處開(kāi)有通到坩堝上方的補(bǔ)料通道，水平放置的結(jié)晶器連接于坩堝的側(cè)壁并與之相通，其出口端對(duì)應(yīng)有牽引機(jī)構(gòu)，結(jié)晶器的出口端還設(shè)置有保護(hù)氣氣腔和冷卻氣噴嘴。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊合理，在熔化和保溫為一體的熔化爐中，使鎂合金液在完全隔離氧氣的條件下進(jìn)行連鑄生產(chǎn)，不氧化，不燃燒，而且鎂合金絲材冷卻效果良好，表面光潔，內(nèi)部組織致密，而且整個(gè)系統(tǒng)使用安全，操作方便，生產(chǎn)效率高。
文檔編號(hào)B22D11/14GK1730200SQ20051004310
公開(kāi)日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者徐春杰, 張忠明, 郭學(xué)鋒 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)