一种包覆材料固/液复合双重凝固连铸成形设备与方法

摘要

本发明属于包覆材料连铸技术领域，具体涉及一种包覆材料固/液复合双重凝固连铸成形设备与方法。其特征是将反向凝固与正向凝固连铸成形相结合，通过采取事先不加热芯材，设计小容量反向凝固器，避免芯材长时间穿过包覆层金属熔体，熔体依靠自重从坩埚底部流出，有效调控反向凝固器和水冷结晶器的尺寸等措施，连铸成形所需形状尺寸的高质量包覆材料，特别适用于包覆层金属熔点低于芯材金属熔点的高质量包覆材料连铸成形。本发明具有设备结构简单、零部件更换容易、操作维护方便、布局合理紧凑、投资少、便于工业化推广应用，成形过程流程短、节能环保、高效、低成本，包覆层金属与芯材金属的组合自由度大，所制备包覆材料质量和性能好等优点。

主权项

一种包覆材料固/液复合双重凝固连铸成形设备，其特征在于，由芯材导引定位装置（2）、芯材保护装置（3）、坩埚（5）、加热器（6）、导流管（7）、反向凝固器（8）、水冷结晶器（9）、二次冷却装置（10）、牵引机构（11）、引锭杆（13）组成；芯材导引定位装置（2）、芯材保护装置（3）、反向凝固器（8）、水冷结晶器（9）、二次冷却装置（10）和牵引机构（11）沿引锭方向依次配置于同一轴线上；芯材导引定位装置（2）为从动件，安装在芯材保护装置（3）的上部，起到精确对中定位和导引约束芯材（1）的作用，在牵引机构（11）的带动下，实现将芯材（1）连续输送穿过芯材保护装置（3）、反向凝固器（8）、水冷结晶器（9）以及二次冷却装置（10），芯材导引定位装置（2）的运动速度受到主动件牵引机构（11）的制约；芯材保护装置（3）对通过其内部的芯材（1）起到密封、隔热、防氧化和对中定位作用，对反向凝固器（8）中的包覆层金属熔体（4）进行侧封以避免溢出，并通过芯材保护装置（3）将芯材（1）与包覆层金属熔体（4）隔开；坩埚（5）用于盛装包覆层金属熔体（4）；加热器（6）安装于坩埚（5）周围或者嵌入坩埚（5）壁中或者缠绕在坩埚（5）外表面，用于对坩埚（5）和包覆层金属熔体（4）进行加热与保温；导流管（7）分别与芯材保护装置（3）底部外表面和坩埚（5）底部内表面连接，均匀分布在芯材保护装置（3）底部出口的下部周围，坩埚（5）中的包覆层金属熔体（4）通过导流管（7）进入反向凝固器（8）及水冷结晶器（9）中；反向凝固器（8）由导流管（7）出口侧腔体和该腔体顶部所对应的芯材导引定位装置（2）底部所构成，使包覆层金属熔体（4）在未预热芯材（1）表面发生强制反向凝固，实现包覆层金属熔体（4）在芯材（1）表面的薄层凝固；芯材保护装置（3）、导流管（7）和反向凝固器（8）部分或全部位于坩埚（5）内；水冷结晶器（9）与反向凝固器（8）紧密相连，保证从反向凝固器（8）中进入水冷结晶器（9）的包覆层金属熔体（4）实现快速正向凝固；二次冷却装置（10）位于水冷结晶器（9）与牵引机构（11）之间，对包覆材料（12）实现进一步的冷却；牵引机构（11）安装在二次冷却装置（10）之后，用于实现对包覆材料（12）的连续拉出；引锭杆（13）头端与芯材（1）前部连接，放置于反向凝固器（8）中，引锭杆（13）头端的顶部紧贴芯材保护装置（3）底部，引锭杆（13）头端的侧面紧贴导流管（7）出口，在连铸开始前起到阻塞包覆层金属熔体（4）流入反向凝固器（8）中的作用，连铸刚开始时堵住水冷结晶器（9）的出口，使包覆层金属熔体（4）在反向凝固器（8）和水冷结晶器（9）内与芯材（1）复合，然后在牵引机构（11）的作用下不断拉出，实现包覆材料（12）的连铸成形。