[发明专利]一种大型铸锭分块多层堆垛铸造方法及其设备

说明书

本发明公开了一种大型铸锭分块多层堆垛铸造方法及其设备，属于铸造设备技术领域。本大型铸锭分块多层堆垛铸造方法是将钢液注入带有冷却器的铸造型腔中，待钢液刚好漫过冷却器时再堆垛放入第二个冷却器，依次类推，逐层堆垛，最终可以用于快速生产大型铸件，提高生产效率；此外，本发明还提供一种大型铸锭分块多层堆垛铸造设备包括铸造模具和冷却器，铸造模具上设有成型腔，冷却器放置在成型腔中，冷却器的截面轮廓与成型腔的截面轮廓相同但其高度低于成型腔的高度，冷却器与所需铸造的铸件的材料成分相同，待钢液注入后，钢液迅速和整个冷却器熔为一体，受激冷快速凝固，细化铸件凝固组织，减少成分偏析，提高固溶度，改善铸件的机械性能。

技术领域

本发明属于铸造设备技术领域，具体地说，涉及到一种大型铸锭分块多层堆垛铸造方法及其设备。

背景技术

铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。铸造工艺在中国也具有悠久的历史，并且已达到相当高的水平。铸造是指将固态金属熔化为液态倒入特定形状的铸型，待其凝固成形的加工方式。铸造主要工艺过程包括：金属熔炼、模型制造、浇注凝固和脱模清理等。被铸金属有：铜、铁、铝、锡、铅等，普通铸型的材料是原砂、黏土、水玻璃、树脂及其他辅助材料。

在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用传统的模铸法将钢水凝固成型仍是当前铸造的主要方法，其中砂型铸造又是在模具法中最为常见。砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料，制作铸型的传统铸造工艺。砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。此外，砂型比金属型耐火度更高，因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。但是砂型铸造所铸造出来的铸件具有缺陷多，凝固速度慢，组织粗大，铸件质量不稳定，机械性一般，批量生产小等缺点。所以在砂型铸造中，控制凝固过程是开发新型材料和提高铸件质量的重要途径。铸造过程中提高钢液的凝固速度可以使铸件具有凝固组织细化、成分偏析减少、固溶度提高等优点，进而使铸件具有高强度、高韧性等优异的机械性能。

提高钢液的凝固速度，所得到的铸件具有细化凝固组织、减少成分偏析以及提高固溶度等优点，进而提高铸件的机械性能。普通的模铸法是把炼钢炉中或炉外精炼所得到的合格钢水，进过钢包及中间钢包等浇注设备，注入到一定形状或尺寸的钢锭模或结晶器中，使之凝固成钢锭或钢坯。这种钢锭或者钢坯往往因为凝固速度慢而出现组织粗大、铸件质量不稳定、机械性一般、铸造效率低等特点。例如，中国专利申请号为：201610428323.X，公开日为：2016年8月31日的专利文献，公开了一种可调式圆环铸造模具，该装置是利用中模板、中柱和上模板所形成的型腔为铸造空间，仅仅调节中模板的高低来控制铸件大小，并没有其他的有效措施来提高钢液在型腔中的凝固速度，所以所获得的铸件容易出现组织粗大现象，导致机械性能一般。

在铸造过程中既能提高凝固速度又能进行大铸件生产的工艺相对较少。从目前来看，如果进行快速凝固进行铸造，就不能生产大型铸件。例如，中国专利申请号为：201610776030.0，公开日为：2016年12月14日的专利文献，公开了一种模具铸造机，在铸造模具下方安置一个干冰室，等钢液进入模具中后，干冰室内的干冰迅速挥发吸热，降低模具底部温度，使钢液迅速凝固。在刚开始制冷时，干冰吸热能力大，钢液冷却速度过快，凝固时发生收缩，容易产生疏松缩孔，干冰数量有限，随着钢液的凝固件逐渐增大，干冰的制冷效果逐渐降低，铸件的成分和组织越来越不均匀，不能生产尺寸较大的铸件；另一方面，干冰受瞬间高温挥发时具有一定的危险性。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术由于铸造过程中钢液凝固速度慢而引起的组织粗大，质量不稳定，机械性一般以及批量生产量比较小等问题，本发明提供了一种大型铸锭分块多层堆垛铸造设备，其能够使得钢液的凝固速度提高，细化铸件的凝固组织，减少成分偏析，提高固溶度，改善铸件的机械性能。此外，本发明还提供一种大型铸锭分块多层堆垛铸造方法，可以用于快速生产大型铸件，提高生产效率。

2.技术方案