[发明专利]一种高温合金真空连铸装置

说明书

技术领域

本发明涉及真空冶炼和真空冶金成型技术领域，尤其涉及一种高温合金的真空冶炼和真空连铸装置。

背景技术

高温合金和精密合金是航空航天部件的重要材料，我国每年约需近万吨铸造高温母合金，产值达数亿元。虽然高温母合金的制备技术相对已经成熟，但仍然面临着诸多亟待解决的问题。

在世界主要钢铁工业国家的连续铸造技术领域，碳钢类合金的连铸比已经大于90％，不锈钢和耐热钢的连铸比也已经大于60％，但高温合金的连铸比尚不足1％。这是因为高温合金母合金目前较多的使用传统生产工艺，即真空冶炼金属模铸造成型。但金属模铸造成型难以控制母合金中的夹杂物数量。在浇铸过程中，不可避免地会将坩埚材料、浇流槽中的非金属材料和浮渣带入铸锭，使高温母合金的品质受到影响。尤其是用在航空航天部件上，可能将会发生严重的事故。

另一方面，传统金属模铸生产工艺决定了铸棒是自下而上进行冷却，因此，就会产生在铸棒的顶部聚集大量浮渣的铸造集中缩孔冒口，而在使用时必须切除，在使用高温母合金棒材时还需对其表面进行打磨甚至加工，最终使母合金的成材率仅在80％-85％之间，造成大量的资源浪费。

为了改变传统铸造技术状况，目前出现了真空冶炼和气体保护水平连铸装置(ZL 200720065511.7)，将真空冶炼炉直接与水平连铸结晶器相连，真空冶炼后的钢液需要在连续充氩(或氮)接近大气压条件下，才能进行水平连铸作业。该装置虽然采用了真空冶炼，但在连铸时却需要破真空而采用充氩或氮进行保护。其不足之处在于：一、连铸作业时需要消耗大量的高纯氩气；二、对于高温合金而言，充高纯氩气也不能有效地防止合金中最重要的又是易氧化的合金元素如Al、Ti、Zr、Hf的氧化与烧损，如果采用专利ZL200720065511.7所介绍的充氮气工艺，非但不能有效保护高温合金熔体，还易形成氮化铝和氮化钛夹杂，从而严重污染高温合金钢液；三、不能实现连续作业。

综上所述，传统技术生产的高温合金品质难以提高，产量更难以提高，材料资源浪费很大；而现有改进技术同样因铸坯结晶时与气体接触而使高温合金元素受到损失，不但合金材料质量得不到保证，还需要提供大量气体，同时也难以实现连续铸造的目的。

发明内容

本发明的目的是克服上述高温合金生产中出现的不足或缺点，提供一种高温合金真空连铸装置，该装置突破了高温合金连铸技术的瓶颈，使高温合金连铸成材成为可能，从而达到改善高温合金母材的质量，提高高温合金母材成品率和降低高温合金母材生产成本的目的。

本发明采用如下技术方案来完成其任务并达到其发明目的。

本发明高温合金真空连铸装置的特点在于该装置的熔炼炉、中间包和结晶器均设置在真空炉内，高温合金的冶炼、浇铸和结晶成型均在真空状态下完成；真空炉上部为熔炼室，设置有熔炼炉和导液槽，导液槽位于熔炼炉的下方；真空炉下部为熔铸室，设置有中间包和结晶器，结晶器设置在中间包外部并与中间包相连；熔炼室和熔铸室之间设置有隔板阀。

真空炉炉体上设置有滑动密封装置并与真空炉内的水平结晶器出口相连，结晶器的下方设置有结晶器固定装置，该固定装置同时将水平结晶器与中间包和真空炉之间的位置固定。

在真空炉外部设置有拉坯机，该拉坯机通过滑动密封装置与结晶器相连，将从结晶器成型的铸坯通过滑动密封装置拉出。本发明通过设置在熔炼室和熔铸室之间的隔板阀的关闭或打开，可实现熔炼室和熔铸室共用一套真空系统或各自独立使用其真空系统。

由于本发明的熔炼炉、中间包和结晶器均设置在真空炉内，连铸作业的冶炼、浇铸、结晶成型完全在真空条件下进行，因此，无需向炉内充入保护气体，并始终保持真空炉内的真空度不变，完全防止了高温合金熔体中存在的诸如Al、Ti、Zr、Hf等活泼元素的氧化与烧损，从而保证在连铸作业过程中高温合金熔体不被污染，最终得以实现高温合金的真空冶炼和多炉连续真空连铸近净成型。

附图说明

图1为本发明高温合金真空连铸装置的结构示意图；

图2为使用本发明生产的高温合金棒材效果图；

图中序号：1为真空炉、2为熔炼炉、3为导液槽、4为隔板阀、5为中间包、6为结晶器、7为滑动密封装置、8为拉坯机、9为连铸坯、10为结晶器固定装置、11为导流孔、12为盛钢桶。

具体实施方式

以下将结合设计原理、附图1和2以及实施例对本发明进行详细描述。

本发明的设计原理是基于高温合金高纯度品质的要求，设计一种能在完全真空状态下的高温合金冶炼和连续铸造装置，来完成高温合金的连续铸造作业，以满足高温合金材质的近净成材要求。