钢结硬质合金制造设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种钢结硬质合金制造设备，包括电渣炉，所述电渣炉包括自耗电极、电源、水冷结晶器和底水箱，水冷结晶器设置在底水箱上，自耗电极设置在水冷结晶器上端，所述水冷结晶器内设有渣池和金属熔池，电源的两端分别与水冷结晶器外壳和安装在自耗电极上的电极把持器电连接，所述自耗电极的外周设有多根薄壁密封钢管，所述薄壁密封钢管中装有预混合粉体；还包括超声波阵子、超声波发生器、电磁搅拌器，所述超声波阵子设置在水冷结晶器的外表面，电磁搅拌器设置在水冷结晶器的外侧，超声波阵子与超声波发生器连接。通过电磁搅拌颗粒分散和超声振动均匀细化作用，可制备出孔隙少、致密高、无夹杂、颗粒分布均匀的钢结硬质合金。
【专利说明】
钢结硬质合金制造设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种合金制造设备，具体是一种钢结硬质合金制造设备。
【背景技术】
[0002]随着经济和科技的不断发展，对现代工程结构材料性能的要求越来越高，越来越多样化。钢结硬质合金就是以钢为粘结相，以难熔金属碳化物(WC、TiC、Al203、SiC、B4C等)作硬质相的复合材料。其组织特点是微细的硬质相晶粒均匀弥散的分布于钢基体中。钢结硬质合金的硬质相主要赋予材料以高硬度和高耐磨性，使其获得良好的可加工性和可热处理性，具有优异的物理性能和化学稳定性。目前常用的钢结硬质合金的制备方法主要有粉末冶金法、铸造法、原位复合法和弥散混合法。其中，铸造法的设备、工艺简单，成本最低，是目前钢结硬质合金制备应用最多的一种工艺。但是一般添加的颗粒为微米级甚至是纳米级，具有比表面积大、活性高、易团聚、体积密度小等特点，采用普通铸造法工艺和通常的铸造设备制造钢结硬质合金，对增强体与基体的润湿性要求高，颗粒在钢液中容易出现团聚，不易分散，易产生偏析、夹渣、增强体分布不均及出现气孔等缺陷，严重影响钢结硬质合金的整体性能。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种钢结硬质合金制造设备，通过电磁搅拌颗粒分散和超声振动均匀细化作用，可制备出孔隙少、致密高、无夹杂、颗粒分布均匀的钢结硬质合金。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:该种钢结硬质合金制造设备，包括电渣炉，所述电渣炉包括自耗电极、电源、水冷结晶器和底水箱，水冷结晶器设置在底水箱上，自耗电极设置在水冷结晶器上端，所述水冷结晶器内设有渣池和金属熔池，电源的两端分别与水冷结晶器外壳和安装在自耗电极上的电极把持器电连接，所述自耗电极的外周设有多根薄壁密封钢管，所述薄壁密封钢管中装有预混合粉体;还包括超声波阵子、超声波发生器、电磁搅拌器，所述超声波阵子设置在水冷结晶器的外表面，电磁搅拌器设置在水冷结晶器的外侧，超声波阵子与超声波发生器连接。
[0005]进一步，所述超声波阵子为多个，多个超声波阵子均匀对称分布在水冷结晶器的外表面。
[0006]进一步，还包括抽锭装置，所述抽锭装置固定在底水箱下部。
[0007]与现有技术相比，本实用新型通过电渣炉、超声波阵子、超声波发生器和电磁搅拌器相结合的方式，在电渣炉对金属混合颗粒进行精炼和净化时，电磁搅拌器通过电磁力的作用，使混合颗粒在水冷结晶器内的金属熔池和渣池中产生强烈的搅拌，进行分散;另外设置在水冷结晶器外表面的超声波阵子，在超声波发生器的作用下，超声波阵子带动水冷结晶器产生超声波振动，并传递到熔融的液态钢液中，利用超声波振动产生的声空化和声流等次级效应，提高颗粒与钢液之间的润湿性，使颗粒在钢液中进一步分散，并促进钢液中气体的逸出；最后通过水冷结晶器对熔体进行快速冷却结晶，控制增强颗粒和熔体晶粒的长大，进行细化处理，使二相或多相材料达到完全的冶金结合，最终制备出孔隙少、致密高、无夹杂、颗粒分布均匀的钢结硬质合金。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型的结构剖视图。
[0009]图中:1、电极把持器，2、自耗电极，3、薄壁密封钢管，4、水冷结晶器，5、电源，6、渣池，7、超声波阵子，8、电磁搅拌器，9、金属熔池，10、钢结硬质合金，11、底水箱，12、抽锭装置。
【具体实施方式】
[0010]下面将对本实用新型作进一步说明。
[0011]如图1所示，本实用新型包括电渣炉，所述电渣炉包括自耗电极2、电源5、水冷结晶器4和底水箱11，水冷结晶器4设置在底水箱11上，自耗电极2设置在水冷结晶器4上端，所述水冷结晶器4内设有渣池6和金属熔池9，电源5的两端分别与水冷结晶器4外壳和安装在自耗电极2上的电极把持器I电连接，所述自耗电极2的外周设有多根薄壁密封钢管3，所述薄壁密封钢管3中装有预混合粉体;还包括超声波阵子7、超声波发生器、电磁搅拌器8，所述超声波阵子7设置在水冷结晶器4的外表面，电磁搅拌器8设置在水冷结晶器4的外侧，超声波阵子7与超声波发生器连接。
[0012]作为本实用新型的一种改进，所述超声波阵子7为多个，多个超声波阵子7均匀对称分布在水冷结晶器4的外表面;采用多个超声波阵子7均匀对称设置使颗粒在钢液中分布更均匀。
[0013]作为本实用新型一种改进，还包括抽锭装置12，所述抽锭装置12固定在底水箱11下部;如需制备长尺寸的钢结硬质合金10，启动抽锭装置12向下移动，即可连续进行，并制造出所需长度的钢结硬质合金10。
[0014]首先按所需钢基体成份配制相应数量的各种合金元素，在中频感应电炉中用普通铸造法制成自耗电极2;选择微米或纳米级的碳化物、氮化物、硼化物、氧化物颗粒中的一种或者多种与基体金属粉末和晶粒长大抑制剂混合，放入高能搅拌球磨机内进行高能球磨，制备成混合均匀的预混合粉体，再装入多根薄壁密封钢管3中密封。
[0015]将铸造好的自耗电极2安装在电极把持器I上，同时将多根装有颗粒预混合粉体的薄壁密封钢管3焊接在自耗电极2上，将所需成份的液体熔渣倒入水冷结晶器4内形成渣池6，启动电源5，将安装在电极把持器I上的已焊接好装有颗粒预混合粉体的薄壁密封钢管3的自耗电极2插入液态渣池6内进行电渣熔铸，使装有颗粒预混合粉体的薄壁密封钢管3与自耗电极2同时在渣池6内熔化;熔化后含有增强颗粒的复合金属液滴流经渣池6，受到渣池6的合成渣洗精炼，并下落到金属熔池9内。
[0016]此时启动电磁搅拌器8和超声波发生器，混合颗粒在电磁力的作用下在金属熔池9和渣池6中产生强烈的搅拌，同时多个超声波阵子7发生超声波振动，并传递到熔融的液态钢液中，利用超声波振动产生的声空化和声流等次级效应，提高颗粒与钢液之间的润湿性，使颗粒在钢液中进一步分散均匀，并促进钢液中气体的逸出。接着在水冷结晶器4的快速冷却下迅速凝固和结晶成型，使二相或多相材料达到完全的冶金结合，底水箱11上即得到与水冷结晶器4内腔形状相同的钢结硬质合金10。如需制备长尺寸的钢结硬质合金10，启动抽锭装置12向下移动，即可连续进行，并制造出所需长度的钢结硬质合金10。
【主权项】
1.一种钢结硬质合金制造设备，包括电渣炉，所述电渣炉包括自耗电极(2)、电源(5)、水冷结晶器(4)和底水箱(11)，水冷结晶器(4)设置在底水箱(11)上，自耗电极(2)设置在水冷结晶器(4)上端，所述水冷结晶器(4)内设有渣池(6)和金属熔池(9)，电源(5)的两端分别与水冷结晶器(4)外壳和安装在自耗电极(2)上的电极把持器(I)电连接，其特征在于，所述自耗电极(2)的外周设有多根薄壁密封钢管(3)，所述薄壁密封钢管(3)中装有预混合粉体；还包括超声波阵子(7)、超声波发生器、电磁搅拌器(8)，所述超声波阵子(7)设置在水冷结晶器(4)的外表面，电磁搅拌器(8)设置在水冷结晶器(4)的外侧，超声波阵子(7)与超声波发生器连接。2.根据权利要求1所述的一种钢结硬质合金制造设备，其特征在于，所述超声波阵子(7)为多个，多个超声波阵子(7)均匀对称分布在水冷结晶器(4)的外表面。3.根据权利要求1所述的一种钢结硬质合金制造设备，其特征在于，还包括抽锭装置(12)，所述抽锭装置(12)固定在底水箱(11)下部。
【文档编号】C22B9/187GK205603655SQ201620156550
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月1日
【发明人】张宁, 张春红, 邵浩彬, 强颖怀, 丁刚
【申请人】徐州工程学院