一种真空水平连铸和模铸的装置的制作方法

本发明涉及冶金行业连铸，特别涉及一种真空水平连铸和模铸的装置。

背景技术：

1、水平连铸指的是钢水由水平方向注入水平放置的结晶器内，铸坯凝固过程和在铸机内运动直至到达冷床均呈水平状态的连续铸钢类型。水平连铸技术是目前常见的生产钢坯的技术，其适合于生产小型断面铸坯。

2、高温合金和精密合金是航空航天部件的重要材料，我国每年约需近万吨铸造高温母合金，产值达数亿元。虽然高温母合金的制备技术相对已经成熟，但仍然面临着诸多亟待解决的问题。在世界主要钢铁工业国家的连续铸造技术领域，碳钢类合金的连铸比已经大于90％，不锈钢和耐热钢的连铸比也已经大于60％，但高温合金的连铸比尚不足1％。这是因为高温合金母合金目前较多的使用传统生产工艺，即真空冶炼金属模铸造成型。但金属模铸造成型难以控制母合金中的夹杂物数量。在浇铸过程中，不可避免地会将坩埚材料、浇流槽中的非金属材料和浮渣带入铸锭，使高温母合金的品质受到影响。尤其是用在航空航天部件上，可能将会发生严重的事故。

3、另一方面，传统金属模铸生产工艺决定了铸棒是自下而上进行冷却，因此，就会产生在铸棒的顶部聚集大量浮渣的铸造集中缩孔冒口，而在使用时必须切除，在使用高温母合金棒材时还需对其表面进行打磨甚至加工，最终使母合金的成材率仅在80％-85％之间，造成大量的资源浪费。

4、现有模铸法生产高温合金母合金的一些问题：①模铸法生产母合金铸锭的成品率低真空感应熔炼钢管铸造方法生产出的母合金电极需要切除头部和尾部，每支电极切除头部和尾部后电极的损耗率约为3-5％，高温合金材料贵重，成本较高。

5、②模铸法生产母合金铸锭缩孔无法消除普通的钢管浇注方法会形成较大的缩孔尺寸(图1所示缩孔直径约为15mm宽)，虽然通过降低浇注速度、浇注温度以及使用保温冒口可以改善合金的缩孔尺寸(如图2所示缩孔尺寸约为5mm宽)，但是从根本上解决不了消除电极缩孔。

6、③模铸法生产母合金大尺寸夹渣或夹杂物倾向性大模铸法生产母合金浇注过程中大尺寸夹杂物或夹渣比较难去除，并且使用分流盘会增加分流盘本体材料进入模管的风险，采用水平连铸中间包结构使得金属液中大尺寸夹渣或夹杂物上浮可能性增大，降低大尺寸夹渣或夹杂物进入铸锭风险。

7、④模铸法生产母合金批量生产成本高由于高温合金母合金对产品的夹杂物含量、氧元素/氮元素含量以及电极二次缩孔尺寸要求越来越严，因此不可避免的会使用分流盘、保温冒口和模管，这些都是耗材，并且分流盘和保温冒口只能使用一次，模管使用次数一般为5-8次，但是有些特殊要求的母合金模管报废率较高，有可能使用一次烫壁就报废。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种真空水平连铸和模铸的装置，能够降低了成品铸坯的夹杂物含量，提高了铸坯的冶金质量，提高了特种合金的成材率，既降低了生产成本，又减少生产对大气环境的污染。

2、根据本发明的第一方面实施例的一种真空水平连铸和模铸的装置，其特征在于，包括：

3、移动浇铸车；

4、中间包组件，呈l型浇道砖结构，包括中间包外壳体、以及设置在所述中间包外壳体内部的永久层，所述永久层上方设置有与移动浇铸车连接的包嘴，所述永久层内设置有漏斗，所述漏斗的底部连接有包座砖，所述包座砖上安装有中间包水口，所述中间包外壳体的上部安装有密封盖，所述密封盖上开设有用于抽取空气的真空管；

5、结晶器，包括结晶组件，以及螺接在所述结晶组件一端的隔水组件，所述结晶组件成圆筒状，其由内到外依次套接有石墨套、长铜套、不锈钢套，所述隔水组件由内到外依次套接有短铜套、隔水套、螺套，所述螺套与所述不锈钢套螺接，所述结晶组件与隔水组件外还套接有结晶器壳体；

6、安全闸机构，安装在所述中间包组件与所述结晶器之间，包括通过法兰安装在所述结晶器的端部的液压支撑板，所述法兰上设置有结晶器水口，所述液压支撑板上滑动安装有结晶器滑板，所述结晶器滑板与所述结晶器水口抵接，所述结晶器滑板上设置有与所述结晶器水口配合的第一圆孔，所述包座砖上设置有滑槽，所述滑槽内安装有中间包滑板，所述中间包滑板上设置有与所述中间包水口配合的第二圆孔，所述结晶器滑板与所述中间包滑板之间加装有硅酸铝板，所述硅酸铝板上开设有与所述第一圆孔、所述第二圆孔连通的第三圆孔；

7、引锭杆，从所述结晶器远离所述中间包组件的一端插入并延伸到所述隔水组件的短铜套内，所述引锭杆的插入端螺接有引锭头；

8、拉坯机，包括若干个拉胚辊组，所述拉胚辊组包括两个上下布置的拉胚辊。

9、根据本发明实施例的一种真空水平连铸和模铸的装置，至少具有如下有益效果：1、降低了成品铸坯的夹杂物含量，提高了铸坯的冶金质量：传统的真空冶炼工艺是顶铸成形的，在浇铸过程中，不可避免地会将坩埚材料和浮渣或多或少地带入铸锭，而造成钢材的污染，影响材料的性能；而本发明是水平底铸充型，因为各种非金属夹杂物的比重比钢液小，浮于钢液熔池顶面远离充型区，从而可使获得少夹杂或无夹杂铸锭，大大提高特种合金铸坯的冶金质量，这一特性对制备特殊用途的高品质粉末特种合金有特别重要的意义。

10、2、提高了特种合金的成材率：传统的铸锭成材工艺，由于铸锭自下而上冷却，在铸锭的顶部存在有铸造集中缩孔，在集中缩孔部位的内部有富集大量浮渣，因此必须切除冒口才能交货，铸锭成材率只有85％左右，造成大量的资源浪费；而本发明由于采用水平连续铸造的方式成型，在凝固过程中存在的体收缩能够得到中间包钢液的有效补缩，不存在集中缩孔，连铸的坯材可以提高到95％左右。

11、3、既降低了生产成本，又减少生产对大气环境的污染：采用本发明生产的坯材是在真空条件下水冷的铜模中快速凝固成形的，表面光洁、无氧化、无外来污染物污染，可以铸态表面方式交货，取消了传统工艺必须的表面打磨工序，既降低了生产成本，又减少生产对大气环境的污染，是一种适用于中小断面(φ40～φ80mm)水平连铸的环保型新产品。

12、根据本发明的一些实施例，所述中间包外壳体包括中间包上部、中间包中部、中间包下部；所述漏斗的外部缠绕有感应线圈，所述中间包中部呈栅栏状并套接在所述感应项圈的外围。

13、根据本发明的一些实施例，所述包座砖安装在所述中间包下部并延伸到所述漏斗的底端，所述包座砖内设置有浇道，所述浇道与所述漏斗的底端连通。

14、根据本发明的一些实施例，所述拉坯机的前后两端均设置有导引辊道，所述导引辊道包括可移动支架、及安装在所述可移动支架上的多个自由辊。

15、根据本发明的一些实施例，还包括有结晶器冷却系统，所述结晶器冷却系统包括蓄水池，连通于所述结晶器和所述蓄水池之间的循环进水管和循环出水管，以及并联与所述循环进水管的换热机构，与所述循环进水管上串联有吸水泵，所述结晶器壳体与所述结晶组件之间设置有冷却腔，所述循环进水管和所述循环出水管分别与所述冷却腔连通。

16、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。