【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半连续铸造装置，涉及一种大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置。
技术介绍
1、随着航空航天、轨道交通等领域的快速发展，产业对工程材料轻量化的需求越来越高，对更大尺寸更高质量的镁合金构件需求与日剧增。大尺寸的镁合金锻件的前体需要有高质量的大尺寸铸锭，但是高强韧镁合金中，稀土元素含量高导致其面临更多的质量问题，极大的限制了镁合金的应用。在诸多质量问题中有两类尤其严重，一是偏析，偏析作为贯彻铸造过程始终的缺陷，难以通过热处理消除，这类缺陷在高稀土含量，大尺寸的铸锭中更加严重，它会使得铸锭的性能下降，后续的变形工艺在实施起来也更加困难。二是铸造开裂，高合金化的铸锭，尤其是大尺寸铸锭在铸造过程中产生热裂和冷裂的倾向更大，极大的影响铸锭的成品率。
2、半连续铸造生产中，为有效提高结晶器内部熔体流动的均匀性，常采用机械搅拌、电磁搅拌等方式。但是此类方法在大规格高强韧镁合金铸锭生产过程中效果较差。一是镁合金化学性质更加活泼，即使在保护气氛下，熔体的轻微波动都有可能引起熔体燃烧伴随着极大的生产安全问题；二是电磁搅拌通过交变电流在熔体内部形成感应电流，通过洛伦兹力来达到搅拌的作用，但是电磁搅拌由于集肤效应，对于大规格铸锭的心部位置搅拌效果有限。
3、针对镁合金生产的特点，被动分流则是目前较为合理的方式，但被动分流效果的好坏很大程度上取决于分流装置的结构合理性以及和工艺参数的相互匹配。特别是在生产大规格高合金化的镁稀土合金铸锭时，特别容易开裂。因此有必要针对大规格高强韧镁合金铸锭，开发一种新的被动分流装置，
技术实现思路
1、为了解决现有大规格高强韧镁合金圆锭在生产过程中容易产生铸锭开裂、坯料表面质量差等问题，本专利技术提供了一种大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，可有效的提高铸造过程中结晶器内部熔体流动的均匀性，降低了铸锭心部和表面的温度梯度，液穴形貌更加平缓，偏析问题得到明显的改善，铸锭发生开裂的现象也显著减少。利用该装置生产的镁合金坯料，表面质量好，内部组织均匀，经后续正常加工工艺加工后，相应产品可广泛应用于航空、航天等军工领域，产品稳定性得到进一步的提升。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术的一种大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，包括呈柱形的结晶器、可与所述的结晶器套设的引锭底座，以及设于所述的结晶器上方的用于导流熔体的分流盘，所述的引锭底座相对于所述的结晶器可发生相对运动，其中，
4、在所述的引锭底座的内底面上设有从上至下半径依次变大的多级圆弧凸台，用于促进高温熔体较快地流向熔池边部，降低熔池心部与熔池边部之间的温度差；所述的分流盘包括竖管和若干个呈扇形的分流区，所述的分流区沿所述的竖管的周向设置，高温熔体从所述的竖管流入经所述的分流区流出，进入所述的结晶器，使得高温熔体径向流量更加均匀。
5、在本专利技术的一实施例，优选为，所述的多级圆弧凸台为双级圆弧凸台，包括与所述的引锭底座的底面相连的一级圆弧凸台，和在所述的一级圆弧凸台上面的二级圆弧凸台。所述的一级圆弧凸台与所述的引锭底座的底面通过圆滑过渡，所述的一级圆弧凸台与所述的二级圆弧凸台同样通过圆滑过渡。其中，进一步优选，所述的一级圆弧凸台的半径为400-600mm，所述的二级圆弧凸台的半径为100-150mm，所述的一级圆弧凸台和所述的二级圆弧凸台的高度均为10-20mm。
6、在本专利技术的一实施例，优选为，所述的结晶器包括结晶器内套和结晶器外壳，沿所述的结晶器内套的周向设有平台沿边，所述的结晶器外壳的顶部设有与所述的平台沿边配合相嵌的环形平台，所述的环形平台位于所述的平台沿边的下方，所述的结晶器外壳还设有与所述的环形平台相连用于嵌入所述的结晶器内套的外壳。
7、在本专利技术的一实施例，优选为，所述的结晶器外壳与所述的结晶器内套之间设有环形冷却水槽，所述的结晶器外壳上设有进水管道，所述的进水管道与所述的冷却水槽连通。
8、在本专利技术的一实施例，优选为，所述的进水管道设在所述的结晶器外壳的两侧。
9、在本专利技术的一实施例，优选为，沿所述的结晶器内套的下侧设有二次冷却出水孔，所述的出水孔为倾斜设置，与半连续铸造时的铸锭移动方向相对应。
10、在本专利技术的一实施例，优选为，所述的结晶器内套的形状为上宽下窄的喇叭状，倾斜角度为1-6°。
11、在本专利技术的一实施例，优选为，在所述的平台沿边与所述的环形平台之间设有进油管道，并沿所述的环形平台的周向设有油槽，在所述的平台沿边上设有与所述的油槽相通的油润滑喷孔。
12、在本专利技术的一实施例，优选为，所述的进油管道设于所述的结晶器内套的两侧。
13、在本专利技术的一实施例，优选为，所述的分流区的个数为六个，进一步优选，六个所述的分流区均等地分布在所述的竖管的周向上。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
15、本专利技术的一种大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，在铸造过程中的熔体分流依靠结晶器上方的分流盘实现，相较于其他主动分流方法引起的氧化燃烧更少。同时，相较于传统分流盘和引锭底座分流效果更好，本专利技术采取带有六向分流管的分流盘和带双凸台的引锭底座后，显著提高了铸造过程中结晶器内镁合金熔体流动的均匀性，提高了熔体温度的均匀性，有效的提高铸锭的溶质和组织的均匀性，并减小热裂倾向，降低铸造过程中的开裂问题。本专利技术方法制备的大规格高强韧镁合金铸锭无裂纹，铸锭组织无偏析、夹渣等缺陷，铸锭合格率大于98％。
16、本专利技术生产的高性能镁合金坯料，经过后续各类塑性成形工艺后，其产品内部质量和探伤合格率均优于现有镁合金制品，相应产品可广泛应用于航空、航天等领域。
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1.一种大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，包括呈柱形的结晶器、可与所述的结晶器套设的引锭底座，以及设于所述的结晶器上方的用于导流熔体的分流盘，所述的引锭底座相对于所述的结晶器可发生相对运动，其中，
2.根据权利要求1所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，所述的多级圆弧凸台为双级圆弧凸台，包括与所述的引锭底座的底面相连的一级圆弧凸台，和在所述的一级圆弧凸台上面的二级圆弧凸台。
3.根据权利要求1所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，所述的结晶器包括结晶器内套和结晶器外壳，沿所述的结晶器内套的周向设有平台沿边，所述的结晶器外壳的顶部设有与所述的平台沿边配合相嵌的环形平台，所述的环形平台位于所述的平台沿边的下方，所述的结晶器外壳还设有与所述的环形平台相连用于嵌入所述的结晶器内套的外壳。
4.根据权利要求3所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，所述的结晶器外壳与所述的结晶器内套之间设有环形冷却水槽，所述的结晶器外壳上设有进水管道，所述的进水管道与所述的冷却水槽
5.根据权利要求4所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，所述的进水管道设在所述的结晶器外壳的两侧。
6.根据权利要求3所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，沿所述的结晶器内套的下侧设有二次冷却出水孔，所述的出水孔为倾斜设置，与半连续铸造时的铸锭移动方向相对应。
7.根据权利要求3所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，所述的结晶器内套的形状为上宽下窄的喇叭状，倾斜角度为1-6°。
8.根据权利要求3所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，在所述的平台沿边与所述的环形平台之间设有进油管道，并沿所述的环形平台的周向设有油槽，在所述的平台沿边上设有与所述的油槽相通的油润滑喷孔。
9.根据权利要求8所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，所述的进油管道设于所述的结晶器内套的两侧。
10.根据权利要求1所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，所述的分流区的个数为六个，六个所述的分流区均等地分布在所述的竖管的周向上。
...【技术特征摘要】
1.一种大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，包括呈柱形的结晶器、可与所述的结晶器套设的引锭底座，以及设于所述的结晶器上方的用于导流熔体的分流盘，所述的引锭底座相对于所述的结晶器可发生相对运动，其中，
2.根据权利要求1所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，所述的多级圆弧凸台为双级圆弧凸台，包括与所述的引锭底座的底面相连的一级圆弧凸台，和在所述的一级圆弧凸台上面的二级圆弧凸台。
3.根据权利要求1所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，所述的结晶器包括结晶器内套和结晶器外壳，沿所述的结晶器内套的周向设有平台沿边，所述的结晶器外壳的顶部设有与所述的平台沿边配合相嵌的环形平台，所述的环形平台位于所述的平台沿边的下方，所述的结晶器外壳还设有与所述的环形平台相连用于嵌入所述的结晶器内套的外壳。
4.根据权利要求3所述的大规格高合金化镁稀土合金圆锭半连续铸造装置，其特征在于，所述的结晶器外壳与所述的结晶器内套之间设有环形冷却水槽，所述的结晶器外壳上设有进水管道，所述的进水管道与所述的冷却水槽连通。
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【专利技术属性】
技术研发人员：曾健，郑亚，唐伟能，王锋华，董杰，胡勇，闻发平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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