专利名称：一种喷射成形开浇方法
技术领域：
本发明涉及喷射成形领域，特别涉及一种喷射成形开浇方法。
背景技术：
喷射成形是一种采用快速凝固的方法制备特殊材料的新技术，该技术兼具有近终形加工和半固态加工的双重特点。喷射成形最早是由英国的Singer教授于七十年代提出的，其原理是用雾化喷嘴内高压惰性气体将从中间包内经过导液管流出的合金液流雾化成细小的熔滴，熔滴在高速气流的作用下飞行并被逐渐冷却，在这些熔滴尚未完全凝固前将其沉积到具有一定形状的沉积器上，通过改变熔滴射流与沉积器的相对位置和沉积器的运 动形式，可以得到盘(柱)、管(环)、板(带)等不同形状的半成品坯件。目前，在生产过程中，喷射成形的工艺流程为准备母材，将母材置于熔炼炉中；开启熔炼炉及中间包预热电源；待熔炼炉中母材全部熔化后、测温取样；达到目标温度后倾转熔炼炉将钢液倒入中间包；中间包中的钢液流经导液管，在出口被雾化；雾化形成的钢液液滴飞溅在沉积器上快速凝固；沉积器的不断旋转使得凝固液滴累积形成锭坯。在此操作过程中，钢液的开浇是非常重要的一步，如果浇注过程过快或者过热度过小，极易使得浇注钢液的初始流股温降过快而在导液管内部发生凝固。发生钢液凝固堵塞导液管的情况一般有(I)在钢液测温取样及初始注入的过程中，往往带有喷溅，如果喷溅的薄膜或者液滴落入导液管位置，在合适的条件下会立即凝固从而堵塞导液管；(2)另外一种情况就是浇注钢液的初始流股量偏小，而中间包预热的初始温度仅有1000°C左右，此时导液管的预热温度更低，这样初始流股在经过中间包底部到达导液管的过程中，温降较快，与此同时，导液管的直径非常小，仅有几毫米，而且采用的耐材导热性非常好，非常容易使得初始钢液散热过快而发生在导液管中发生凝固；(3)此外，熔炼炉在熔化母材的过程中，钢液中不可避免的会夹带有夹杂物及浮渣，如果在浇注时大尺寸的浮渣及夹杂物优先进入导液管时，则很容易发生堵塞导液管的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷射成形开浇方法，能够有效的避免上述三种意外情况的出现，有效的提高喷射成形效率在浇注瞬间能够稳定钢液初始流股，提高初始流股温度，进一步可以利用钢液对导液管进行预热，从而减少钢液堵塞导液管现象的发生，提高喷射成形效率。为达到上述目的，本发明的技术方案是一种喷射成形开浇方法，在中间包内增设一开浇管，该开浇管带有锥度，其下部插入导液管，开浇管为耐材件；高温钢液在注入中间包后沿中间包内腔底部流经至导液管，由于开浇管插入导液管上方，使得钢液在开浇管与导液管镶嵌形成的空腔内进行累积，钢液初始流股在空腔内累积对导液管进行预热，后续钢液对初始钢液进行温度补偿，使得钢液整体温度上升，钢液在累积的同时减缓了注流过程的冲击强度，使得湍流流动所产生的钢渣卷混在中间包内部出现上浮，当钢液的累积液位高度超过开浇管后，钢液通过开浇管的上方管口四周均匀的漫入至开浇管内部，然后从开浇管导流至导液管中，最后从导液管内流出。在开浇过程中，钢液过热度为50 80°C冲间包预热温度800 1000°C ;开浇管预热温度:300 7000C ;导液管预热温度:100 3000C ;钢液流量0. 5 15kg/min。所述的开浇管上部内径为10 70mm ;开浇管底部内径为10 50mm。所述的开浇管插入导液管内的长度为8 60mm;开浇管上端口距离中间包内腔底部的距离为3 50_。本发明方法与传统连铸开烧方法的不同之处在于 本发明开浇方法首先可以为开浇管底部的导液管提高其初始温度，减小导液管在开浇过程中所受的热震，从而减少导液管的开裂率，减少漏钢及喷嘴烧损的几率。本发明开浇方法中开浇管始终固定在中间包中，可以有效的提高初始钢液流股的温度，避免钢液在导液管中凝固。本发明开浇方法中开浇管为耐材件，而非常规连铸中的纸制材料，不会发生熔化而堵塞导液管。本发明开浇方法的主要优点是I)能够提高进入导液管钢液初始流股的温度。相比直接注流钢液至导液管内部的方法，该方法所述特征避免出现低温的钢液初始流股，而是使钢液初始流股在导液管上方进行累积，通过后续钢液对初始钢液的温度补偿，提高了整体钢液的温度，同时由于钢液对开浇管和导液管的预热作用，使得钢液在流经开浇管和导液管的过程中散热更少。2)能够提高导液管的预热温度。通过中间包的间接传热，导液管的温度可达100 350°C，而在本发明方法中由于累积钢液在空腔内对导液管内壁进行了加热，使得导液管的蓄热充分后进行大幅升温，导液管的温度可达500°C以上。3)能够避免测温和开浇初期钢水喷溅对落入导液管进行的堵塞。由于将开浇管嵌入至导液管上方，使得在导液管上方形成了缓冲空腔，喷溅的钢水液滴将最先落入该空腔之中，而不会直接进入导液管内。4)在浇注稳定后，能够避免出现钢渣混卷现象。开浇管的设置使得钢液流动发生改变，初期为湍流流动，在导液管上方建立液位后形成了稳定液位的上升，有利于浮渣的上浮，在浇注过程中可以实现将浮渣留到最后浇注。5)避免出现偏心浇注。由于开浇管的设置，使得钢液初始流股不在直接流入导液管而形成偏心浇注，钢液必须超过开浇管的上沿后才能流入至导液管，由于开浇管呈现一定的锥形，所以钢液流从四周漫过开浇管上沿后均匀流入导液管。
图I为本发明一实施例的示意图。
具体实施方式
参见图I，本发明的实施例I。开浇管的参数如下(下同)A :钢液初始流股累积液位高度；B :插入导液管后，开浇管底部距离中间包内腔底部的距离；C :开浇管底部内径；D :开浇管上部内径。在本实施例中，A:5mm, B :28mm, C :35mm, D :15mm。钢液的初始特性及浇注环境控制如下钢液过热度为60°C冲间包预热温度900°C ;开浇管预热温度500°C ;导液管预热温度2000C ;钢水流量0. 5 5kg/min。 将熔炼好的钢水以3kg/min的流量倾倒入中间包1，30秒后，此时中间包I内液位达到2. 5mm,减少流量至O. 5kg/min,继续烧注20秒后,此时中间包I内钢液的累积液位达到5mm后，提高流量至5kg/min，使得累积钢液快速从开浇管2四周流入，通过导液管3流出，该时间持续约50s，当浇注稳定后，按照流量4kg浇注至结束。实施例2在本实施例中，开烧管的参数如下A :10謹，B :29謹，C :38謹，D :18謹。钢液的初始特性及浇注环境控制如下钢液过热度为70°C ;中间包预热温度950°C ;开浇管预热温度600°C ;导液管预热温度230 0C ;钢水流量1 8kg/min ；将熔炼好的钢水以5kg/min的流量倾倒入中间包，35秒后，此时中间包内液位达到5mm,减少流量至lkg/min,继续烧注25秒后，此时中间包内钢液的累积液位达到IOmm后，提高流量至8kg/min，使得累积钢液快速从开浇管四周流入，通过导液管流出，该时间持续约50s，当浇注稳定后，按照流量3. 5kg浇注至结束。实施例3在本实施例中，开烧管的参数如下A 15mm, B :30mm, C :40mm, D :20mm。钢液的初始特性及浇注环境控制如下钢液过热度为80°C ;中间包预热温度1000°C ;开浇管预热温度700°C ;导液管预热温度260°C ;钢水流量'2 10kg/min。将熔炼好的钢水以6kg/min的流量倾倒入中间包，20秒后，此时中间包内液位达到7. 5mm,减少流量至2kg/min,继续烧注30秒后,此时中间包内钢液的累积液位达到15mm后，提高流量至10kg/min，使得累积钢液快速从开浇管四周流入，通过导液管流出，该时间持续约35s，当浇注稳定后，按照流量3. 8kg浇注至结束。喷射成形是继铸造冶金和粉末冶金方法之后发展起来的第三类金属材料的制备方法。喷射成形技术是一种先进材料制备技术，国内外许多研究机构和企业投入大量的人力、物力研究和开发这项新技术，并取得很大进展。开浇是整个喷射成形工艺的关键环节，该方法可以有效提高钢液的初始流股温度，同时还可以预热导液管，稳定流动，减少开浇过程的夹渣堵塞。
权利要求
1.一种喷射成形开浇方法，在中间包内增设ー开浇管，该开浇管带有锥度，其下部插入导液管，开浇管为耐材件；高温钢液在注入中间包后沿中间包内腔底部流经至导液管，由于开浇管插入导液管上方，使得钢液在开浇管与导液管镶嵌形成的空腔内进行累积，钢液初始流股在空腔内累积对导液管进行预热，后续钢液对初始钢液进行温度补偿，使得钢液整体温度上升，钢液在累积的同时减缓了注流过程的冲击强度，使得湍流流动所产生的钢渣卷混在中间包内部出现上浮，当钢液的累积液位高度超过开浇管后，钢液通过开浇管的上方管ロ四周均匀的漫入至开浇管内部，然后从开浇管导流至导液管中，最后从导液管内流出。
2.如权利要求I所述的喷射成形开浇方法，其特征是，在开浇过程中，钢液过热度为.50 80°C ;中间包预热温度800 1000°C ;开浇管预热温度300 700°C ;导液管预热温度100 300 0C ;钢液流量0. 5 15kg/min。
3.如权利要求I或2所述的喷射成形开浇方法，其特征是，所述的开浇管上部内径为.10 70mm ;开浇管底部内径为10 50mm。
4.如权利要求I或2或3所述的喷射成形开浇方法，其特征是，所述的开浇管插入导液管内的长度为8 60mm ;开浇管上端ロ距离中间包内腔底部的距离为3 50mm。
5.如权利要求3所述的喷射成形开浇方法，其特征是，所述的开浇管插入导液管内的长度为8 60mm ;开浇管上端ロ距离中间包内腔底部的距离为3 50mm。
全文摘要
一种喷射成形开浇方法，在中间包内增设一开浇管，该开浇管带有锥度，其下部插入导液管，开浇管为耐材件；高温钢液在注入中间包后沿中间包内腔底部流经至导液管，由于开浇管插入导液管上方，使得钢液在开浇管与导液管镶嵌形成的空腔内进行累积，钢液初始流股在空腔内累积对导液管进行预热，后续钢液对初始钢液进行温度补偿，使得钢液整体温度上升，钢液在累积的同时减缓了注流过程的冲击强度，使得湍流流动所产生的钢渣卷混在中间包内部出现上浮，当钢液的累积液位高度超过开浇管后，钢液通过开浇管的上方管口四周均匀的漫入至开浇管内部，然后从开浇管导流至导液管中，最后从导液管内流出。
文档编号B22F3/115GK102847942SQ20111018063
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者任三兵, 乐海荣, 赵顺利, 金雷, 樊俊飞 申请人:宝山钢铁股份有限公司