[发明专利]镁合金半连续热顶铸造装置及其铸造工艺

说明书

技术领域

本发明属于镁合金铸造技术领域，特别涉及一种生产高品质、大直径镁合金铸锭的镁合金半连续热顶铸造装置及铸造工艺。

背景技术

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小，强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门，它是实用金属中的最轻的金属。但是，镁合金半连铸铸造过程中遇到诸多问题。

在镁合金半连铸过程中，一方面，镁合金较长的凝固区间和低的热导率(纯镁的热导率只有铝的64％)，铸锭凝固内外的温度梯度比较大，液穴深，导致有害金属杂质如Fe等元素偏析严重，以及不平衡结晶所导致的树枝状晶大大降低了半连铸镁合金铸锭的品质；另一方面，铸造速度慢，工作效率低，一般镁合金半连续铸造速度不超过100mm/min，否则极易造成中心裂纹甚至劈裂；第三，镁合金低的热导率，在连续铸造的过程中，为保证不拉漏，需要较高的结晶器的高度，这样又造成了锭坯内外温度梯度大、内外组织均匀性差，热应力大，极易产生热裂纹、气孔、疏松和夹渣等。因此，为了突破这些问题而开展的高表面质量、高生产效率的镁合金半连续铸造研究，加强镁合金半连续铸造过程连铸设备和连铸工艺的研究，提高锭坯的质量，节约能源，降低成本，提高劳动生产率，所以镁合金半连续铸造技术将会有十分广阔的产业化前景。

热顶铸造技术具有铸锭表面平整光滑、枝晶细小、逆偏析程度低、纯洁度高并可实现多根同时铸造等一系列优点，在铝合金的半连续铸造工业生产中已经相当成熟，是目前变形铝合金广泛应用的铸造工艺，然而镁合金半连续热顶铸造技术面临的热应力大、冷隔倾向大、气孔、疏松和夹渣等弊端，所以镁合金热顶铸造技术目前还处于空白。

发明内容

本发明针对以上现有技术中的设备中存在的缺陷，提供一种镁合金半连续热顶铸造装置，该镁合金半连续热顶铸造装置具有铸锭质量好、晶内结构细小、组织致密、气孔、疏松、氧化膜废品少、铸锭的成品率高的特点。

本发明针对以上现有技术中工艺中存在的缺陷，提供一种镁合金半连续热顶铸造工艺，该镁合金半连续热顶铸造工艺制得的镁合金铸棒，铸锭表面平整光滑、枝晶细小、逆偏析程度低、纯洁度高并可实现多根同时铸造的优点。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：镁合金半连续热顶铸造装置，它包括熔池，熔池顶部设置盖板，盖板可沿熔池内壁上下滑动，盖板中部设置熔体流入口；熔池底部等距地安装若干套管，套管内套有导流装置，导流装置下方设置结晶器一，结晶器一下方设置结晶器二，导流装置、结晶器一均镶嵌于熔池底面中，结晶器二镶嵌于熔池底面中并延伸至熔池外侧；所述的导流装置由顶盖和底座组成，底座上表面轴向对称地固定有导杆，顶盖上表面中心固定有活动杆，顶盖沿圆周方向等距地设置导流孔，导杆由下至上依次穿过顶盖和盖板并延伸至熔池外侧，顶盖可沿导杆上下滑动，活动杆穿过盖板并延伸至熔池外侧；活动板套于熔池外侧的活动杆上，活动板中心设置可穿过熔体流入口的通孔，活动杆的上端安装有端盖。

所述的活动板上安装有把手。

所述的导流装置中的底座中部开设埋头孔，顶盖下表面设置与埋头孔相配合的凸台。

所述的结晶器一由耐高温陶瓷材料制成。

所述的结晶器二由铜管制成。

所述的导流装置在熔池内部呈四方连续地布置。

所述的套管高度大于导流装置中顶盖的运动行程。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：镁合金半连续热顶铸造工艺，依次采用如下步骤进行：

1)、装配所述的镁合金半连续热顶铸造装置，将顶盖与底座闭合，将已经熔炼好的镁合金熔融液冷却至680～700℃时，通过导流管注入熔池内；

2)、熔池内的镁合金熔融液静置15s后，拉动活动杆向上运动，当顶盖脱离底座时，盖板以150～180mm/min匀速向下运动；盖板向下运动过程中，熔融镁合金溶液经过导流装置上设置的孔道，依次流入结晶器一和结晶器二内；

3)、当盖板与套管相接触时，盖板停止运；

4)、通过把手将活动板连同盖板、活动杆及顶盖一起向上提出熔池外侧，取出镁合金铸棒，如此循环生产。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。