[发明专利]用于铝锂合金DC铸造的熔体浇注装置及方法

说明书

一种用于铝锂合金DC铸造的熔体浇注装置及方法，装置包括氩气控制单元、顶板单元、吹氩单元、液位检测单元、导流单元和坩埚；方法之一为：坩埚熔炼铝合金液，压入固态金属锂，吹氩气后抽真空，氩气加压，铝锂合金液经导流管流入结晶器，进行连铸；方法之二为：中频炉熔炼铝合金液，经导流管导入坩埚，向坩埚压入固态金属锂，吹氩气后抽真空，氩气加压，铝锂合金液经导流管流入结晶器，进行连铸；方法之三为：中频炉熔炼铝锂合金液，经导管导入导入坩埚，吹氩气后抽真空，氩气加压，铝锂合金液经导流管流入结晶器，进行连铸；本发明的方法可实现熔体的全保护流动，保证熔体不污染，又可以实现恒流量浇注，保证熔体稳定流动，铸造稳定运行。

技术领域

本发明属于材料加工成型制造技术领域，具体涉及一种用于铝锂合金DC铸造的熔体浇注装置及方法。

背景技术

铝锂合金由于高比强和高比刚度，在航天、航空领域的飞行器中得到大量应用；铝锂合金制备的关键技术是合金的熔铸；在DC铸造（直接水冷铸锭法铸造）过程中，由于液态的铝锂合金活性高，极易与空气中的水汽反应，与氧形成氧化物夹渣，而氢吸入熔体内；液态铝锂合金表面形成的氧化物，疏松且脆，空气从其微孔和裂纹浸入，加速了氧化，加剧了吸氢，所以，铝锂合金从静置炉到结晶器的浇注方法十分重要。

目前，铝锂合金从坩埚（或静置炉）到结晶器的浇注方法主要有3种；第一种方法是短溜槽，从坩埚导出的铝锂合金熔体经溜槽进入结晶器，熔体上面施加氩气保护；第二钟方法是从坩埚底部放流，采用金属导流管，管内施加氩气保护，这二种方法保护不完全，氩气耗量大；第三种方法是采用导流管，虹吸的方法将坩埚或静置炉中的铝锂合金液吸到结晶器中，在出口施加氩气保护。

采用导流管虹吸的方法的问题是氩气施加在一个开口空间，没有足够的压力，不能完全隔离空气，氧化还要发生；更重要的是铝锂合金熔体流动不稳定，因此液面波动，波动的液面一方面可能有新鲜熔体暴露，被氧化，更重要的是波动的液面极易将氧化物裹入到熔体中，形成夹渣，降低铸锭冶金质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于铝锂合金DC铸造的熔体浇注装置及方法，利用封闭空间施加氩气，利用氩气压力控制熔体流出，实现熔体的全保护恒流量浇注。

本发明的用于铝锂合金DC铸造的熔体浇注装置包括氩气控制单元、顶板单元、吹氩单元、液位检测单元、导流单元和坩埚；氩气控制单元的储气瓶出气口外部设有压力表、流量表和导气软管，导气软管的后端与进气管插接，导气软管上装配有恒流控制阀和三位四通换向阀，三位四通换向阀还分别通过管道与真空泵和吹氩单元的吹氩阀门连通；进气管固定在顶板单元的顶板上，且底端设置在坩埚内合金熔体的上方；顶板单元固定安装在坩埚顶部；吹氩单元的吹氩管穿过顶板插入坩埚内部，吹氩管底端的端板上设有若干通孔，吹氩单元的法兰盘固定安装在顶板上，吹氩单元的法兰盘上还设有快速泄压阀和限压阀，吹氩管顶部设有吹氩阀门；液位检测单元通过密封压紧装置固定在顶板上；导流单元的法兰盘固定安装在顶板上，导流单元的导流管位于坩埚外部分的外壁上包覆保温套，导流管的前部延伸出保温套并穿过顶板插入坩埚内，导流管的前端设置在坩埚内合金熔体的下部，导流管的后部延伸出保温套后端；导流管的前部与导线管并排固定在一起，导线管底端穿过顶板插入坩埚内下部，导线管顶端设有接线端子，导线管内设有内加热导线，内加热导线通过接线端子与外加热导线串联，接线端子与导线管之间通过接线绝缘板绝缘，内加热导线的下端与导线管底部连接，内加热导线与导线管内壁之间填充有绝缘粉；外加热导线与电源箱的低压电源一极连接；低压电源的另一极通过地线与地线端子连接，地线端子装配在导流管后部侧壁上；保温套内靠近导流管出口端的一侧设有导流管热电偶，导流管热电偶通过数据线与电源箱内的控温表装配在一起。

上述装置中，导流单元的法兰盘上还设有熔体热电偶，熔体热电偶的底端插入坩埚内部，熔体热电偶通过数据线与电源箱内的控温表装配在一起。

上述装置中，外加热导线、内加热导线、导线管底端、导流管、地线和电源箱的低压电源构成导流管加热回路。