專利名稱：一種噴射成形開澆方法
技術領域：
本發(fā)明涉及噴射成形領域，特別涉及一種噴射成形開澆方法。
背景技術：
噴射成形是一種采用快速凝固的方法制備特殊材料的新技術，該技術兼具有近終形加工和半固態(tài)加工的雙重特點。噴射成形最早是由英國的Singer教授于七十年代提出的，其原理是用霧化噴嘴內高壓惰性氣體將從中間包內經(jīng)過導液管流出的合金液流霧化成細小的熔滴，熔滴在高速氣流的作用下飛行并被逐漸冷卻，在這些熔滴尚未完全凝固前將其沉積到具有一定形狀的沉積器上，通過改變熔滴射流與沉積器的相對位置和沉積器的運 動形式，可以得到盤(柱)、管(環(huán))、板(帶)等不同形狀的半成品坯件。目前，在生產(chǎn)過程中，噴射成形的工藝流程為準備母材，將母材置于熔煉爐中；開啟熔煉爐及中間包預熱電源；待熔煉爐中母材全部熔化后、測溫取樣；達到目標溫度后傾轉熔煉爐將鋼液倒入中間包；中間包中的鋼液流經(jīng)導液管，在出口被霧化；霧化形成的鋼液液滴飛濺在沉積器上快速凝固；沉積器的不斷旋轉使得凝固液滴累積形成錠坯。在此操作過程中，鋼液的開澆是非常重要的一步，如果澆注過程過快或者過熱度過小，極易使得澆注鋼液的初始流股溫降過快而在導液管內部發(fā)生凝固。發(fā)生鋼液凝固堵塞導液管的情況一般有(I)在鋼液測溫取樣及初始注入的過程中，往往帶有噴濺，如果噴濺的薄膜或者液滴落入導液管位置，在合適的條件下會立即凝固從而堵塞導液管；(2)另外一種情況就是澆注鋼液的初始流股量偏小，而中間包預熱的初始溫度僅有1000°C左右，此時導液管的預熱溫度更低，這樣初始流股在經(jīng)過中間包底部到達導液管的過程中，溫降較快，與此同時，導液管的直徑非常小，僅有幾毫米，而且采用的耐材導熱性非常好，非常容易使得初始鋼液散熱過快而發(fā)生在導液管中發(fā)生凝固；(3)此外，熔煉爐在熔化母材的過程中，鋼液中不可避免的會夾帶有夾雜物及浮渣，如果在澆注時大尺寸的浮渣及夾雜物優(yōu)先進入導液管時，則很容易發(fā)生堵塞導液管的情況。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種噴射成形開澆方法，能夠有效的避免上述三種意外情況的出現(xiàn)，有效的提高噴射成形效率在澆注瞬間能夠穩(wěn)定鋼液初始流股，提高初始流股溫度，進一步可以利用鋼液對導液管進行預熱，從而減少鋼液堵塞導液管現(xiàn)象的發(fā)生，提高噴射成形效率。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是一種噴射成形開澆方法，在中間包內增設一開澆管，該開澆管帶有錐度，其下部插入導液管，開澆管為耐材件；高溫鋼液在注入中間包后沿中間包內腔底部流經(jīng)至導液管，由于開澆管插入導液管上方，使得鋼液在開澆管與導液管鑲嵌形成的空腔內進行累積，鋼液初始流股在空腔內累積對導液管進行預熱，后續(xù)鋼液對初始鋼液進行溫度補償，使得鋼液整體溫度上升，鋼液在累積的同時減緩了注流過程的沖擊強度，使得湍流流動所產(chǎn)生的鋼渣卷混在中間包內部出現(xiàn)上浮，當鋼液的累積液位高度超過開澆管后，鋼液通過開澆管的上方管口四周均勻的漫入至開澆管內部，然后從開澆管導流至導液管中，最后從導液管內流出。在開澆過程中，鋼液過熱度為50 80°C沖間包預熱溫度800 1000°C ;開澆管預熱溫度:300 7000C ;導液管預熱溫度:100 3000C ;鋼液流量0. 5 15kg/min。所述的開澆管上部內徑為10 70mm ;開澆管底部內徑為10 50mm。所述的開澆管插入導液管內的長度為8 60mm;開澆管上端口距離中間包內腔底部的距離為3 50_。本發(fā)明方法與傳統(tǒng)連鑄開燒方法的不同之處在于 本發(fā)明開澆方法首先可以為開澆管底部的導液管提高其初始溫度，減小導液管在開澆過程中所受的熱震，從而減少導液管的開裂率，減少漏鋼及噴嘴燒損的幾率。本發(fā)明開澆方法中開澆管始終固定在中間包中，可以有效的提高初始鋼液流股的溫度，避免鋼液在導液管中凝固。本發(fā)明開澆方法中開澆管為耐材件，而非常規(guī)連鑄中的紙制材料，不會發(fā)生熔化而堵塞導液管。本發(fā)明開澆方法的主要優(yōu)點是I)能夠提高進入導液管鋼液初始流股的溫度。相比直接注流鋼液至導液管內部的方法，該方法所述特征避免出現(xiàn)低溫的鋼液初始流股，而是使鋼液初始流股在導液管上方進行累積，通過后續(xù)鋼液對初始鋼液的溫度補償，提高了整體鋼液的溫度，同時由于鋼液對開澆管和導液管的預熱作用，使得鋼液在流經(jīng)開澆管和導液管的過程中散熱更少。2)能夠提高導液管的預熱溫度。通過中間包的間接傳熱，導液管的溫度可達100 350°C，而在本發(fā)明方法中由于累積鋼液在空腔內對導液管內壁進行了加熱，使得導液管的蓄熱充分后進行大幅升溫，導液管的溫度可達500°C以上。3)能夠避免測溫和開澆初期鋼水噴濺對落入導液管進行的堵塞。由于將開澆管嵌入至導液管上方，使得在導液管上方形成了緩沖空腔，噴濺的鋼水液滴將最先落入該空腔之中，而不會直接進入導液管內。4)在澆注穩(wěn)定后，能夠避免出現(xiàn)鋼渣混卷現(xiàn)象。開澆管的設置使得鋼液流動發(fā)生改變，初期為湍流流動，在導液管上方建立液位后形成了穩(wěn)定液位的上升，有利于浮渣的上浮，在澆注過程中可以實現(xiàn)將浮渣留到最后澆注。5)避免出現(xiàn)偏心澆注。由于開澆管的設置，使得鋼液初始流股不在直接流入導液管而形成偏心澆注，鋼液必須超過開澆管的上沿后才能流入至導液管，由于開澆管呈現(xiàn)一定的錐形，所以鋼液流從四周漫過開澆管上沿后均勻流入導液管。


圖I為本發(fā)明一實施例的示意圖。
具體實施方式
參見圖I，本發(fā)明的實施例I。開澆管的參數(shù)如下(下同)A :鋼液初始流股累積液位高度；B :插入導液管后，開澆管底部距離中間包內腔底部的距離；C :開澆管底部內徑；D :開澆管上部內徑。在本實施例中，A:5mm, B :28mm, C :35mm, D :15mm。鋼液的初始特性及澆注環(huán)境控制如下鋼液過熱度為60°C沖間包預熱溫度900°C ;開澆管預熱溫度500°C ;導液管預熱溫度2000C ;鋼水流量0. 5 5kg/min。 將熔煉好的鋼水以3kg/min的流量傾倒入中間包1，30秒后，此時中間包I內液位達到2. 5mm,減少流量至O. 5kg/min,繼續(xù)燒注20秒后,此時中間包I內鋼液的累積液位達到5mm后，提高流量至5kg/min，使得累積鋼液快速從開澆管2四周流入，通過導液管3流出，該時間持續(xù)約50s，當澆注穩(wěn)定后，按照流量4kg澆注至結束。實施例2在本實施例中，開燒管的參數(shù)如下A :10謹，B :29謹，C :38謹，D :18謹。鋼液的初始特性及澆注環(huán)境控制如下鋼液過熱度為70°C ;中間包預熱溫度950°C ;開澆管預熱溫度600°C ;導液管預熱溫度230 0C ;鋼水流量1 8kg/min ；將熔煉好的鋼水以5kg/min的流量傾倒入中間包，35秒后，此時中間包內液位達到5mm,減少流量至lkg/min,繼續(xù)燒注25秒后，此時中間包內鋼液的累積液位達到IOmm后，提高流量至8kg/min，使得累積鋼液快速從開澆管四周流入，通過導液管流出，該時間持續(xù)約50s，當澆注穩(wěn)定后，按照流量3. 5kg澆注至結束。實施例3在本實施例中，開燒管的參數(shù)如下A 15mm, B :30mm, C :40mm, D :20mm。鋼液的初始特性及澆注環(huán)境控制如下鋼液過熱度為80°C ;中間包預熱溫度1000°C ;開澆管預熱溫度700°C ;導液管預熱溫度260°C ;鋼水流量'2 10kg/min。將熔煉好的鋼水以6kg/min的流量傾倒入中間包，20秒后，此時中間包內液位達到7. 5mm,減少流量至2kg/min,繼續(xù)燒注30秒后,此時中間包內鋼液的累積液位達到15mm后，提高流量至10kg/min，使得累積鋼液快速從開澆管四周流入，通過導液管流出，該時間持續(xù)約35s，當澆注穩(wěn)定后，按照流量3. 8kg澆注至結束。噴射成形是繼鑄造冶金和粉末冶金方法之后發(fā)展起來的第三類金屬材料的制備方法。噴射成形技術是一種先進材料制備技術，國內外許多研究機構和企業(yè)投入大量的人力、物力研究和開發(fā)這項新技術，并取得很大進展。開澆是整個噴射成形工藝的關鍵環(huán)節(jié)，該方法可以有效提高鋼液的初始流股溫度，同時還可以預熱導液管，穩(wěn)定流動，減少開澆過程的夾渣堵塞。
權利要求
1.一種噴射成形開澆方法，在中間包內增設ー開澆管，該開澆管帶有錐度，其下部插入導液管，開澆管為耐材件；高溫鋼液在注入中間包后沿中間包內腔底部流經(jīng)至導液管，由于開澆管插入導液管上方，使得鋼液在開澆管與導液管鑲嵌形成的空腔內進行累積，鋼液初始流股在空腔內累積對導液管進行預熱，后續(xù)鋼液對初始鋼液進行溫度補償，使得鋼液整體溫度上升，鋼液在累積的同時減緩了注流過程的沖擊強度，使得湍流流動所產(chǎn)生的鋼渣卷混在中間包內部出現(xiàn)上浮，當鋼液的累積液位高度超過開澆管后，鋼液通過開澆管的上方管ロ四周均勻的漫入至開澆管內部，然后從開澆管導流至導液管中，最后從導液管內流出。
2.如權利要求I所述的噴射成形開澆方法，其特征是，在開澆過程中，鋼液過熱度為.50 80°C ;中間包預熱溫度800 1000°C ;開澆管預熱溫度300 700°C ;導液管預熱溫度100 300 0C ;鋼液流量0. 5 15kg/min。
3.如權利要求I或2所述的噴射成形開澆方法，其特征是，所述的開澆管上部內徑為.10 70mm ;開澆管底部內徑為10 50mm。
4.如權利要求I或2或3所述的噴射成形開澆方法，其特征是，所述的開澆管插入導液管內的長度為8 60mm ;開澆管上端ロ距離中間包內腔底部的距離為3 50mm。
5.如權利要求3所述的噴射成形開澆方法，其特征是，所述的開澆管插入導液管內的長度為8 60mm ;開澆管上端ロ距離中間包內腔底部的距離為3 50mm。
全文摘要
一種噴射成形開澆方法，在中間包內增設一開澆管，該開澆管帶有錐度，其下部插入導液管，開澆管為耐材件；高溫鋼液在注入中間包后沿中間包內腔底部流經(jīng)至導液管，由于開澆管插入導液管上方，使得鋼液在開澆管與導液管鑲嵌形成的空腔內進行累積，鋼液初始流股在空腔內累積對導液管進行預熱，后續(xù)鋼液對初始鋼液進行溫度補償，使得鋼液整體溫度上升，鋼液在累積的同時減緩了注流過程的沖擊強度，使得湍流流動所產(chǎn)生的鋼渣卷混在中間包內部出現(xiàn)上浮，當鋼液的累積液位高度超過開澆管后，鋼液通過開澆管的上方管口四周均勻的漫入至開澆管內部，然后從開澆管導流至導液管中，最后從導液管內流出。
文檔編號B22F3/115GK102847942SQ20111018063
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權日2011年6月29日
發(fā)明者任三兵, 樂海榮, 趙順利, 金雷, 樊俊飛 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司