L、R、C法及设备铸造非晶、超微晶、微晶或细晶金属成型铸件

摘要

本发明公开了一种L、R、C法及设备铸造非晶、超微晶、微晶、细晶等金属成型铸件的方法。以铸造直径800mm、高3000mm、厚8.9mm非晶0.23C钢圆管铸件为例，L、R、C法以图1中tb＝-190℃、pb＝1bar恒温、恒压立式工作室(7)和t＝-190℃、p＝1.877bar喷射液氮作冷源。图1A铸型(6)由厚度δ＝0.5mm的0.23C薄钢板制成，快速压头(5)以速度n下压差压式压室(3)中的液态金属(4)，克服沿程阻力及局部阻力经直浇口(11)、内浇口(10)自下方进入铸型，图1B表示铸型中液态金属以速度u上升形成ΔL高度的液柱，δ＝0.5mm钢板要承受住ΔL液态金属的热作用而不泄漏。形成ΔL金属液柱后，液氮喷射机构(8)开始在相应于非晶金属的Δτ时间间隔内，向铸型喷射相应的液氮量ΔV。在液氮与铸型接触处，液氮气化吸热作用下，液态金属快速凝固形成Δm长度非晶固态金属并冷却到-190℃。液氮喷射机构开始喷射液氮的同时，也以速度u沿铸型壳体向上移动，使液氮喷射机构和铸型中ΔL金属液柱同步上升。这样，每当Δm液态金属快速凝固成非晶Δm固态金属层并冷却到-190℃的同时就有Δm液态金属从k面补充进铸型中，而液氮喷射机构也同时上升了Δm高度。图1C表示已铸出L长度的非晶钢圆管。不断重复上述过程，最后铸出D＝800mm、L＝3000mm、E＝8.9mm非晶钢圆管铸件。

主权项

L、R、C法铸造非晶、超微晶、微晶或细晶金属成型铸件的方法，其特征在于：使用温度tb＝ 190℃、压力pb＝1bar的恒温、恒压立式工作室(7)和温度t＝ 190℃、压力p＝1.877bar的低温工作介质液氮作为强大的工作冷源；快速压头(5)以下压速度n推压差压式压室(3)中的液态金属(4)，使液态金属克服沿程阻力和局部阻力自下而上地、平稳地通过直浇口(11)、内浇口(10)进入厚度为δ的薄钢板制成的铸型(6)的型腔中，然后以u的速度平稳地向上浇注，填充铸型壳体中的型腔；ΔL高度的液态金属将与δ厚度薄钢板进行热交换，δ及ΔL值选择合适时，薄钢板不会熔化，液态金属不会熔漏出铸型壳体之外；在铸型中形成ΔL高度金属液柱的同时，液氮喷射机构(8)在ΔL金属液柱底部向铸型壳体内的液态金属喷射压力p＝1.877bar、温度t＝ 190℃、喷射速度k＝30m/s、液氮层高度h＝2mm的喷射液氮；在与非晶、超微晶、微晶或细晶金属组织相对应的Δτ时间间隔内，喷射与非晶、超微晶、微晶或细晶金属组织相对应的喷射液氮量ΔV，ΔV液氮量通过气化吸热作用，把位于ΔL底部长度值与非晶、超微晶、微晶或细晶金属组织相对应的Δm长度段的液态金属包含的从液相线温度到 190℃的内热能全部取走，该Δm的液态金属将以不同的冷却速率Vk快速凝固成非晶、超微晶、微晶或细晶金属组织并快速冷却到 190℃；在同一个Δτ时间间隔内，液态金属以u的速度由ΔL金属液柱顶部的液面(k)补充进入铸型(6)，并在铸型(6)中使液态金属上升Δm长度段的金属液面高度，这就使ΔL间距始终保持不变；在这同一个Δτ时间间隔内，液氮喷射机构(8)一面喷射液氮，一面也以u的速度同步上升一个Δm长度段的距离；这就实现了铸型浇注液态金属过程也就是铸型中液态金属快速凝固的过程；最后铸型中浇注液态金属和液态金属在铸型中快速凝固、冷却的整个过程完成时，就铸造出非晶、超微晶、微晶或细晶金属成型铸件；最后再通过一个强力的抽气系统将喷射液氮通过吸热气化所产生的氮气全部迅速及时地排出工作室，以确保工作室(7)内的工作温度恒定为 190℃，压力恒定为略大于1bar；其中，字母L表示低温，是单词Low temperature的首字母，字母R表示快速低温，是单词Rapid solidification的首字母，字母C表示连续铸造，是单词Continoues foundry的首字母。