离心铸造方法及其设备和工艺技术

本发明专利技术公开了一种离心铸造方法及其设备和工艺，该方法包括下列步骤：使熔融材料隔离第一气氛环境和第二气氛环境，将熔融材料从第一气氛环境引导入第二气氛环境进行喷射；以及使被喷射的熔融材料堆积并凝固在转动的圆筒形铸型的内表面；其中，第一气氛环境的压强高于第二气氛环境。本发明专利技术的离心铸造方法通过对熔融材料施加压力，可提高供给装置喷射出的熔融材料的速度，从而使铸坯在圆筒形铸型内表面的周向厚度变得均一。在此基础上降低堆积速度，可获得具有均匀组织的铸坯。另外，本发明专利技术还公开了基于上述离心铸造方法的设备和工艺，该设备和工艺可降低生产成本，且改善铸坯的质量，极大地有利于后续的稀土磁体的制造。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种离心铸造方法及其设备和工艺，该方法包括下列步骤：使熔融材料隔离第一气氛环境和第二气氛环境，将熔融材料从第一气氛环境引导入第二气氛环境进行喷射；以及使被喷射的熔融材料堆积并凝固在转动的圆筒形铸型的内表面；其中，第一气氛环境的压强高于第二气氛环境。本专利技术的离心铸造方法通过对熔融材料施加压力，可提高供给装置喷射出的熔融材料的速度，从而使铸坯在圆筒形铸型内表面的周向厚度变得均一。在此基础上降低堆积速度，可获得具有均匀组织的铸坯。另外，本专利技术还公开了基于上述离心铸造方法的设备和工艺，该设备和工艺可降低生产成本，且改善铸坯的质量，极大地有利于后续的稀土磁体的制造。【专利说明】离心铸造方法及其设备和工艺
本专利技术涉及用于稀土合金以及类似材料的快速凝固的铸造方法及其设备和工艺。
技术介绍
研究人员曾提出一种离心铸造方法及其设备(参见中国专利文献CN1162023A)，如图1所示，通过箱式中间包将熔融材料引入到转动的铸型中，箱式中间包以可往复运动的方法设置在铸型中并且具有多个注口，熔融材料通过这些注口被堆积在转动的铸型的内表面并且在该表面上凝固(以下简称为CCl方法)。在生产稀土含量低的合金时，CCl方法必然会产生树枝状的α Fe，这是由于在高温区域中熔融材料的冷却速度较低。若降低熔融材料的堆积速率以提高凝固冷却速率时，凝固的铸坯温度降低，从而增大附加熔融材料堆积层的温降率，导致凝固冷却速率的增大。但是，在CCl方法中，降低堆积速率会产生以下问题。(I)堆积速率是通过用每单位时间的熔融材料供给量(供给的体积)除以铸型的有效内表面积而得到的数值。若考虑通过增大铸型的有效面积而降低堆积速率，例如，使用相对于被铸造的材料量内径较大或者长度较长的铸型，则，设备的规格将增大，需要制造更大的腔体，另外，惰性气体的消耗也会增加。这样将降低经济效益。(2)若考虑通过减少熔融材料的供给量降低堆积速率，则，从中间包流出的熔融材料会变得不均匀，难以获得在铸型的纵向上厚度均匀的铸坯，还会导致铸坯的微观结构劣化。(3)另外，当减少熔融材料的供给量时，会大大地降低装在中间包中的熔融材料的温度，从而难以进行稳定的铸造。因而，研究人员又提出一种改进的离心铸造方法及其设备(参见中国专利文献CN1489499A)，通过将熔融材料浇注到旋转体上，利用旋转体的转动来喷淋熔融材料，使被喷淋的熔融材料堆积并凝固在一个转动的圆筒形铸型的内表面上，其中，旋转体的转动轴线R和圆筒形铸型的转动轴线L不相互平行(以下简称CC2方法)。CC2方法利用旋转体的转动将熔融材料喷淋在圆筒形铸型的内表面，提高了熔融材料在高温区域的冷却速度，从而，在生产稀土含量低的合金时，树枝状的aFe的产生可以被控制。但是，在CC2的方法中，增加的旋转体仍会产生以下问题。(I)增加的旋转体，包括其驱动轴及驱动电机均被容纳于离心铸造设备的舱体中，这会使设备的规格增大，也增加了惰性气体的消耗。这样，会降低经济效益。(2)要使旋转体所甩出的熔融材料均匀的分布在圆筒形铸型的内表面，需要旋转体的转动轴线R进行往复地小幅摆动，这将使设备的复杂程度增大，且难以获得在铸型的纵向上厚度均匀的铸坯。相关技术文献:中国专利文献CN1162023A，【公开日】为1997年10月15日；中国专利文献CN1489499A，【公开日】为2004年4月14日。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，解决上述问题并提供一种凝固冷却速率高且成本低的离心铸造方法及其设备和工艺。本专利技术采用的技术方案如下:本专利技术的离心铸造方法包括下列步骤:使熔融材料隔离第一气氛环境和第二气氛环境，将熔融材料从第一气氛环境引导入第二气氛环境进行喷射；以及使被喷射的熔融材料堆积并凝固在转动的圆筒形铸型的内表面；其中，第一气氛环境的压强高于第二气氛环境。在
技术介绍
中曾经提及，在CCl方法中，考虑减少熔融材料的供给量来降低堆积速率，以提高熔融材料在转动的圆筒形铸型的内表面的凝固冷却速率，进而改善所铸造的合金中存在树枝状的aFe的情况。但是，减少熔融材料的供给量会使从中间包流出的熔融材料的速度下降，从而难以获得在圆筒形铸型的周向上厚度均匀的铸坯。其原因在于:当熔融材料流出中间包的速度下降时，其在圆筒形铸型内表面或下层铸坯上堆积的形态较厚，随圆筒形铸型的旋转，熔融材料的表面会因波动现象而变得凹凸不平，即影响铸坯在圆筒形铸型的周向上的均匀度。基于此，专利技术人将原本一体的铸造空间划分为两个隔离的具有不同气压的空间，将熔融材料从高压的气氛环境导入低压的气氛环境中进行堆积和凝固，这样，即使减少熔融材料的供给量，也可使熔融材料以高速度从供给装置喷射出。当熔融材料以高速度撞击在铸型的内表面或下层铸坯，其扁平的堆积形态可加速熔融材料的凝固，从而使上层的熔融材料和下层的铸坯更加贴合，改善铸坯组织的分层结构。这样获得的铸坯中，aFe的生成减轻，结晶粒径较大，适于进行加厚及热处理等特殊处理，从而改善基于该铸坯所生产的烧结磁体的磁性能(铸坯经粉碎和取向成形后烧结为磁体)。与CC2方法相比:(1)本专利技术中未新增部件，虽然划分为两个空间，但并不会使设备的规格增大，因此，总体上反而降低设备成本；(2)本专利技术中由供给装置向圆筒形铸型的内表面直接喷淋熔融材料，通过均匀设置喷嘴或使圆筒形铸型与供给装置之间进行简单的往复运动即可使熔融材料均匀地分布在圆筒形铸型的内表面。综上所述，本专利技术的方法有效地提高铸造的凝固冷却速率且降低生产的成本。在某优选的实施例中，第一气氛环境处于熔炼舱体内，第二气氛环境处于铸造舱体内；且，熔炼舱体和铸造舱体是两个独立的、用以进行真空排气及气体置换的舱体。这样，即可通过两个分离的舱体制造两个具有不同气压的气氛环境。在某优选的实施例中，第一气氛环境处于熔炼舱体内，第二气氛环境处于铸造舱体内；且，用以进行真空排气及气体置换的熔炼舱体和铸造舱体由一个舱体通过隔离壁分隔形成。这样，即可通过隔离壁将一个舱体进行分离，从而制造两个具有不同气压的气氛环境。在某优选的实施例中，通过表面气密的供给装置连通第一气氛环境和第二气氛环境，将熔融材料倒入供给装置，并使所述熔融材料在供给装置中形成液封，受第一气氛环境和第二气氛环境之间压差作用的熔融材料喷射在转动的圆筒形铸型的内表面。这样，供给装置除位于第一气氛环境和第二气氛环境中的开口，其余部分的表面具有气密设计，其内的空间可满足第一气氛环境和第二气氛环境实现气氛交换。当熔融材料在供给装置中形成液封，即第一气氛环境和第二气氛环境之间的压差将直接作用于熔融材料，因此，熔融材料将以高速度喷射出供给装置。在某优选的实施例中，通过至少一个驱动机构使供给装置和圆筒形铸型相对地进行往复运动。即，通过往复运动，增大供给装置的喷射面，使熔融材料更均匀地分布在圆筒形铸型的内表面。该驱动机构可直接作用于供给装置或圆筒形铸型，也可同时作用于供给装置和圆筒形铸型。该驱动机构可通过控制电机正反转、凸轮结构、摆杆结构等本领域普通技术人员容易想到的方式实现往复运动，此处不再赘述，之后的具体实施例中将举例说明。在某优选的实施例中，使第一气氛环境的压强比第二气氛环境高0.0lbar?2.0bar。在上述的压差范围内，可最低限度地使熔融材料高速、本文档来自技高网...

【技术保护点】
离心铸造方法，该方法包括下列步骤：使熔融材料隔离第一气氛环境和第二气氛环境，将熔融材料从第一气氛环境引导入第二气氛环境进行喷射；以及使被喷射的熔融材料堆积并凝固在转动的圆筒形铸型的内表面；其中，第一气氛环境的压强高于第二气氛环境。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王清江，永田浩，黄火庚，林松，刘华远，
申请(专利权)人：厦门钨业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：