[发明专利]一种镁合金铸造冷却方法

说明书

本发明公开了一种镁合金铸造冷却系统，包括：上部冷却腔，其设于结晶器的上部，所述上部冷却腔与上部冷却介质管路连接，所述上部冷却介质管路上设有上部控制阀；下部冷却腔，其设于结晶器的下部，所述下部冷却腔与下部冷却介质管路连接，所述下部冷却介质管路上设有下部控制阀；第一热电偶，其对应于镁合金凝固起点的位置设于结晶器壁上；第二热电偶，其对应于镁合金液芯终点的位置设于结晶器壁上；控制装置，其与所述第一热电偶、第二热电偶、上部控制阀和下部控制阀分别连接。此外，本发明还公开了一种镁合金铸造冷却方法。本发明所述的镁合金铸造冷却系统工艺简单，所铸造出的镁合金产品质量高，适应性广。

技术领域

本发明涉及一种冷却系统及方法，尤其涉及一种合金铸造冷却系统及方法。

背景技术

我国的镁产量居世界第一，但是却鲜有高附加值的镁合金产品。究其原因，主要是缺乏完善的镁合金铸锭制备技术。为了得到理想的铸锭，除了需要在熔炼时严格控制合金成分、杂质含量外，铸锭的冷却工艺也是保证铸锭内外部质量的重要环节。

传统的镁合金铸锭制备过程中，往往采用在金属表面直接喷水冷却的DC(Direct-Chill)工艺，该工艺设备结构简易、生产率高，因此得到了广泛的应用。在实际的生产过程中，结晶器冷却水(一次冷却水)在完成对结晶器的冷却之后，沿着铸锭表面流出，起到对铸锭的冷却(二次冷却水)作用。

公开号为CN101450372，公开日为2009年6月10日，名称为“铝合金半连续铸造过程中铸锭区域水冷工艺”的中国专利文献公开了一种铝合金半连续铸造过程中铸锭区域水冷工艺。在该专利文献所公开的技术方案中，在此基础上设置了一个挡板，挡板位于结晶器下方，距离结晶器底部一定距离，阻碍二次冷却水对挡板下部铸锭的冷却，使挡板下部的铸锭处于空冷的环境中，从而降低铸锭内应力，抑制铸锭开裂。但由于二次冷却水来自结晶器内部的一次冷却水，其冷却效率较一次冷却水还低，对于热导率较低的镁合金而言，该工艺会导致镁合金铸锭内部的液芯变长。此时形成的组织，边部细小，中心粗大，中部缺陷多且易形成裂纹。特别是对于高合金化、尺寸大的铸锭，中心与边部的组织差异较大，中心偏析现象严重，疏松与气孔也较容易产生，导致成材率偏低。

公开号为CN102430732A，公开日为2012年5月2日，名称为“内外双向冷却连铸镁合金和铝合金锭坯装置与工艺”的中国专利文献公开了一种镁合金和铝合金锭坯连铸设备和方法。在该专利文献所公开的技术方案中，通过在熔体中心增加一个冷却源，来减少液芯长度，在较短的液芯条件下，由于镁合金熔体各部分受到均匀的冷却，可获得内部组织均匀的铸锭。但是该方法破坏了铸锭的原始形状，所获得的铸锭中间会产生一个尺寸与冷却源相同的圆孔，对后续的加工产生较大的负面影响。

公开号为CN101829768A，公开日为2010年09年15日，名称为“铝合金铸造用非连续式水冷控制系统”的中国专利文献涉及铝合金铸造用非连续式水冷控制系统，包括气动三通阀、薄膜气缸、电磁阀和气动三联件。在该专利文献所公开的技术方案中，采用一种非连续的水冷方式，使用一个三通管，一端接进水管，一端接排水管，一端接入结晶器进行冷却，通过“三通阀”控制冷却水的连续/非连续供给，在铸造开始阶段提供非连续式供水，在稳定阶段提供连续式供水。目的是在铸造开始阶段，提供一个“缓冷”的效果，有效的减缓铸锭冷却，以抑制铸锭底部翘曲。而在后续铸造稳定阶段，采用连续供水方式，与传统的DC方式毫无差异。

此外，在现有技术中，由于实际的镁合金铸造过程中受工艺条件的限制，被浇注的镁合金熔液的温度与流量都难以精确控制，浇注温度存在相对大的波动；而结晶器冷却水结构单一，缺乏有效的调节手段，导致铸造过程的凝固条件难以保持稳定，最终的结果是镁合金铸锭的产品质量不稳定。上述涉及的专利针对铸造过程中的冷却方法进行了一些改进，但是无法稳定铸造过程的凝固条件。

发明内容