[发明专利]一种直接制备金属棒材或线材的连铸装置及方法

权利要求书

1.一种直接制备金属棒材或线材的连铸装置，它包括坩埚(3)、结晶器(8)和拉坯机构(18)，其特征在于：该装置采用立式连铸方式，在真空或保护气氛下感应熔炼，在正压下可控制地拉坯；坩埚(3)外围设有感应线圈(2)；结晶器(8)垂直置于所述坩埚(3)下方，并与坩埚(3)紧密配合；冷却装置(17)位于结晶器(8)下方，拉坯机构(18)位于冷却装置(17)下方，且冷却装置(17)、拉坯机构(18)与结晶器(8)保持同轴。

2.如权利要求1所述的直接制备金属棒材或线材的连铸装置，其特征在于：所述感应线圈(2)和坩埚(3)位于密封腔体(5)内；所述结晶器(8)全部或部分位于密封腔体(5)内。

3.如权利要求1所述的直接制备金属棒材或线材的连铸装置，其特征在于：所述密封腔体(5)上侧布置有钢液温度检测装置(6)，该钢液温度检测装置(6)检测钢液温度并反馈至感应电源(1)，进而控制感应电源(1)的输出功率以控制钢液(4)的保温温度。

4.如权利要求1所述的直接制备金属棒材或线材的连铸装置，其特征在于：所述密封腔体(5)与设有控制惰性气体流量的气体流量调节阀(11)的保护惰性气源(12)相连。

5.如权利要求4所述的直接制备金属棒材或线材的连铸装置，其特征在于：所述密封腔体(5)还设有检测密封腔体(5)内压力的气体压力检测装置(10)，该气体压力检测装置(10)将压力信号传输给PLC控制系统(13)，再由PLC控制系统(13)控制气体流量调节阀(11)。

6.如权利要求1所述的直接制备金属棒材或线材的连铸装置，其特征在于：所述冷却装置(17)与结晶器分离，并与设有控制冷却液体流量的液体流量调节阀(15)的冷却水循环系统(14)相连。

7.如权利要求6所述的直接制备金属棒材或线材的连铸装置，其特征在于：所述冷却装置(17)还带有布置在结晶器(8)出口处的铸坯出口温度检测装置(16)，用于检测铸坯(19)的出口温度并传输给PLC控制系统(13)，通过PLC控制系统(13)控制液体流量调节阀(15)。

8.如权利要求1所述的直接制备金属棒材或线材的连铸装置，其特征在于：所述拉坯机构(18)的运动由PLC控制系统(13)控制。

9.如权利要求1所述的直接制备金属棒材或线材的连铸装置，其特征在于：所述结晶器(8)为冷却水强制冷却结晶器或加热型结晶器。

10.如权利要求1所述的直接制备金属棒材或线材的连铸装置，其特征在于：所述坩埚(3)的容量最小为50克，其材质为镁砂、石墨或石英。

11.如权利要求1所述的直接制备金属棒材或线材的连铸装置，其特征在于：该装置适用于制备断面尺寸为2-15mm的金属棒材或线材。

12.如权利要求1-11之一所述的直接制备金属棒材或线材的连铸装置的连铸方法，其特征在于：采用立式连铸方式，在真空或保护气氛下感应熔炼，在正压下可控制地拉坯；具体步骤如下：

(1)打开PLC控制系统(13)设置拉坯模式并设定好温度和流量参数；

(2)在密封腔体(5)内放入原材料，导通感应线圈(2)，在坩埚(5)内将原材料熔炼成钢液(4)，要求腔内真空度保持高于10^-1Pa；

(3)钢液(4)熔化完全后，在20～200℃度过热度下保温2～50分钟；

(4)向密封腔体(5)内通入惰性气体，压力控制在0.01～0.2MPa之间；

(5)启动拉坯机构(18)拉坯，同时启动冷却装置(17)，控制铸坯出口温度在400℃以下；

(6)拉出的铸坯(19)切断或卷绕，使拉坯过程连续进行直至坩埚(3)中的钢液(4)拉完。

13.如权利要求11的所述的方法，其特征在于：所述PLC控制系统(13)设置的拉坯模式为拉-停-拉、拉-推-停-拉或连续拉。

14.如权利要求11的所述的方法，其特征在于：温度检测装置（16）检测钢液温度并反馈至感应电源（1），通过PID表调节电源输出功率控制对钢液的控温和保温。

15.如权利要求11的所述的方法，其特征在于：温度检测装置（16）检测铸坯出口温度并传输给PLC控制系统（13），通过PLC系统调节冷却装置（17）和冷却水循环系统（14）的液体流量调节阀（15）控制冷却强度。