[发明专利]一种制备大直径半固态合金坯料的装置和方法

权利要求书

1.一种制备大直径半固态合金坯料的装置，其特征在于，包括用于承载合金熔体的倒料坩埚、制浆室、搅拌杆、导气管，所述倒料坩埚与制浆室的上端衔接；

所述搅拌杆设于制浆室内，其外壁与制浆室内壁之间形成半固态合金浆料的容腔；

所述搅拌杆为中空结构，其内插设导气管；

所述制浆室的底部为浆料出口，浆料出口的下方结合有用于承载半固态合金坯料的大直径收集坩埚；

其中，所述制浆室的浆料出口的下方结合有连铸机，所述连铸机包括与浆料出口结合的中间包以及依次设于中间包下方的结晶器、冷却装置和牵引机构；

其中，所述制浆室内靠近浆料出口处插设有热电偶；

其中，所述制浆室的上部为柱形、下部为锥形，上下部连接处的夹角为100～170°；

所述制浆室的高度为200～2000mm，所述浆料出口的内径为10～100mm；

所述搅拌杆外壁与制浆室内壁之间的间距为3～200mm，搅拌杆的最底端至制浆室最底端的距离为0～200mm；

其中，所述搅拌杆的内径为10～100mm，壁厚为1～15mm；

所述搅拌杆的转速为0～2000r/min；

其中，所述导气管、搅拌杆和制浆室三者的中心线重合；

所述导气管内气体流量为0～2000L/min，导气管的内径为5～80mm，导气管外壁与搅拌杆内壁之间的间距为2～80mm，导气管的最底端到搅拌杆底部的距离为10～200mm；

其中，所述大直径收集坩埚的内径为150～1000mm；

所述大直径收集坩埚的最顶端至制浆室最底端的距离为-100～300mm；

其中，所述结晶器内径为150～800mm，所述冷却装置为均布于结晶器出口处四周的若干冷却水喷嘴；

其中，所述导气管内注入的气体为空气，气体温度为室温。

2.一种制备大直径半固态合金坯料的方法，利用如权利要求1所述制备大直径半固态合金坯料的装置，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备高于合金液相线温度5～150℃的合金熔体：将合金锭放进预热温度为200～400℃的坩埚电阻炉内，待合金锭升温至高于液相线温度60～120℃、完全熔化后进行精炼，用钟罩将烘干后的六氯乙烷压入合金熔体底部，六氯乙烷的加入量为合金熔体总量的0.3％～0.8％，轻轻摇动，除去合金熔体内的气体，然后对合金熔体除渣、精炼处理，最后将合金熔体降温至高于液相线温度10～50℃保温；

(2)合金熔体的冷却：将步骤(1)得到的合金熔体通过倒料坩埚浇入到制浆室内，在搅拌杆的通气搅拌下快速冷却且保证内部温度场均匀，通过调节搅拌杆外壁与制浆室内壁之间的间距、导气管内的通气量和搅拌杆的搅拌速度来控制合金熔体的冷却速度，当合金熔体流动至制浆室底部的浆料出口处时，合金熔体的温度降至半固态温度，形成组织细小圆整的半固态合金浆料；

(3)获得半固态合金坯料：通过轴向移动搅拌杆来控制半固态合金浆料的流出速度，步骤(2)中的半固态合金浆料经浆料出口流进大直径收集坩埚，自然冷却后得到半固态合金坯料；

或半固态合金浆料经浆料出口流入连铸机的中间包内，然后在结晶器、冷却装置的牵引机构的共同作用下连铸成半固态合金坯料。