铸锭模具旋转液冷装置及安全自动浇铸装置和方法与流程

1.本发明属于金属熔炼浇铸技术领域，特别是稀土金属真空还原熔炼浇铸技术领域，涉及一种铸锭模具旋转液冷装置，包含该旋转液冷装置的金属液自动浇铸装置和浇铸方法。


背景技术：

2.目前，在金属熔炼浇铸技术领域，特别是稀土金属真空还原熔炼浇铸技术领域，真空还原熔炼的稀土金属液在浇铸过程中一般使用钢制水冷圆盘冷却，而且浇铸过程通常由操作人员在炉前手动完成。钢制水冷圆盘在多次浇铸金属以后，由于在同一浇铸位置多次发生温度急剧上升，很容易导致钢制水冷装置表面侵蚀。长期使用以后，钢制水冷装置可能出现开裂渗水导致爆炸，加上接水冷模的水管容易出现老化或脱落渗水，导致这种冷却装置存在较大的安全隐患。同时操作人员必须在炉前完成浇铸，存在发生生产事故、危害人身安全的风险。
3.目前规避上述安全隐患的改进方法主要有三种：第一，用同样产品金属放在浇铸点位置作为垫底，抵消金属液对水冷装置的冲击；第二，在原来的水冷装置上方加一层钢板用螺栓固定，夹层添加导热材料，这样金属液和水冷装置不再直接接触；第三，将金属液直接浇铸在不通冷却液的高导热性金属材料或高熔点金属上，消除冷却水带来的安全隐患。
4.但是以上三种方法都存在较多的问题。比如第一种方法，真空浇铸时，操作人员无法看清金属液的准确落点，可能会偏离垫底的位置，导致金属液直接接触钢制水冷装置。第二种方法，用两层钢板，直接导致导热性能下降，金属冷却速度慢，影响生产效率，同时上面的钢板易受热变形导致漏液。第三种方法，没有冷却液带走热量，产品冷却时间整体比较长，影响生产效率；而且浇铸时金属液和模具只有一个接触点，产品容易和模具粘连在一起，发生合金化，分离困难，长期使用后模具容易开裂。总体上，前两种方法还是需要冷却水，输水管老化或脱落导致的渗水安全隐患依然存在；第三种方法产出的产品可能被污染，另外频繁更换模具的成本也比较高。
5.迫切需要安全高效的铸锭模具冷却装置，以及更安全的自动浇铸装置和方法，消除上述安全隐患，保障稀土金属真空还原熔炼后的浇铸过程能够安全高效进行。


技术实现要素：

6.为了消除上述安全隐患，本发明的目的之一是提供一种铸锭模具旋转液冷装置，其特征在于，所述旋转液冷装置包括导热部件、旋转液冷部件、密封及固定部件和支撑部件，所述导热部件由导热性能优异的金属材料制成，所述导热部件顶部承载铸锭模具、底部设有空腔；所述旋转液冷部件包括位于导热部件空腔内的受力叶片、冷却液喷嘴和冷却液回收口，位于支撑部件内的冷却液通道、位于支撑部件侧面的冷却液进入接口和冷却液返回接口，以及与支撑部件固定的轴承；所述密封及固定部件固定所述导热部件并密封导热部件空腔内的冷却液。
7.上述铸锭模具旋转液冷装置的工作过程为：开启液压站或液压泵，使冷却液从冷却液进入接口进入冷却液通道，到达导热部件空腔内的冷却液喷嘴，在压力作用下喷射冲击受力叶片，受力叶片在冷却液的冲击作用下带动导热部件旋转，进而使得放置在导热部件上的铸锭模具旋转。待液冷装置和铸锭模具旋转稳定后，向铸锭模具内倒入金属液，在旋转过程中一方面使铸锭模具内的金属液均匀分散，从而使铸锭模具和液冷装置均匀受热；另一方面使导热部件空腔内的冷却液快速混合，均匀吸收并带走热量。冷却液吸收热量后，从导热部件空腔内的冷却液回收口流出，经冷却液通道从冷却液返回接口流出液冷装置。流出的冷却液经热交换降温后，回到液压站或液压泵循环使用。
8.本发明提供的铸锭模具旋转液冷装置，利用流动的冷却液冲击受力叶片，带动液冷装置和铸锭模具旋转，液冷装置自身无需动力，结构简单，可靠性高；通过液冷装置和铸锭模具旋转，使液冷装置和铸锭模具受热均匀，解决了传统钢制水冷圆盘在同一浇铸位置多次发生温度急剧上升导致表面侵蚀的问题。
9.进一步的，所述导热性能优异的金属材料为紫铜或钨铜合金。这两种金属材料导热性能好、耐高温、经济性好，作为导热部件具有显著优势。
10.进一步的，所述冷却液为液压油或甲基硅油。这两种冷却液吸热能力好、沸点高、性能稳定，可以避免使用冷却水一旦渗漏与金属液接触发生爆炸的风险。
11.进一步的，受力叶片位于导热部件空腔上方，受力叶片与导热部件采用可拆卸的方式固定连接。
12.进一步的，受力叶片与水平面保持30-60度夹角。
13.进一步的，所述密封及固定部件包括密封托盘及密封托盘固定螺栓，轴封、轴封盖板及轴封盖板固定螺栓，密封槽及镶嵌于密封槽内的密封条。
14.本发明的另一目的是提供一种安全自动浇铸装置，包括熔炼炉和熔炼部件，熔炼炉包括炉盖、炉体，其特征在于，熔炼部件包括电极、感应线圈、坩埚、铸锭模具和本发明提供的旋转液冷装置，还包括图像采集单元和远程控制单元，所述图像采集单元采集熔炼炉内的实时图像，所述远程控制单元根据图像采集单元采集的熔炼炉内实时图像控制熔炼部件。
15.进一步的，所述图像采集单元包括炉盖上的透明视窗、摄像头及图像传输装置，所述远程控制单元包括驱动电极旋转的伺服电缸、连接电极和伺服电缸的电缸连接推杆、伺服电缸浇铸限位装置、显示屏和遥控操纵杆。
16.进一步的，所述安全自动浇铸装置包括多个熔炼炉、熔炼部件和图像采集单元，以及一个远程控制单元，一个远程控制单元可以同时控制多个熔炼炉浇铸。
17.本发明的再一目的是提供一种安全自动浇铸方法，采用本发明提供的安全自动浇铸装置浇铸，包括以下步骤：s1 开启液压站或液压泵，使冷却液从冷却液进入接口进入冷却液通道，到达导热部件空腔内的冷却液喷嘴，在压力作用下喷射冲击受力叶片，受力叶片在冷却液的冲击作用下带动导热部件旋转，进而使得放置在导热部件上的铸锭模具旋转；s2 根据图像采集单元采集的熔炼炉内实时图像，判断液冷装置和铸锭模具旋转稳定后，通过远程控制单元控制熔炼部件向铸锭模具内倒入金属液；s3 浇铸完成后，通过远程控制单元控制熔炼部件复位；金属冷却后，关闭液压站
或液压泵。
18.本发明具有以下有益技术效果：（1）利用流动的冷却液冲击受力叶片，带动液冷装置和铸锭模具旋转，液冷装置自身无需动力，结构简单，可靠性高。（2）通过液冷装置和铸锭模具旋转，使液冷装置和铸锭模具受热均匀，解决了传统钢制水冷圆盘在同一浇铸位置多次发生温度急剧上升导致表面侵蚀的问题。（3）冷却液吸热能力好、沸点高、性能稳定，可以避免使用冷却水一旦渗漏与金属液接触发生爆炸的风险。（4）采用远程遥控浇铸，为操作人员提供更好的保护。
附图说明
19.图1是本发明的铸锭模具旋转液冷装置的结构示意图。
20.图2是本发明的铸锭模具旋转液冷装置内腔的结构示意图。
21.图3是本发明的自动浇铸装置的结构示意图。
22.图4是本发明的多台自动浇铸装置的远程控制示意图。
23.附图标记：1-轴封盖板，2-轴封，3-轴封盖板固定螺栓，4-冷却液喷嘴，5-冷却液回收口，6-导热部件，7-密封托盘，8-密封托盘固定螺栓，9-平面轴承，10-冷却液进入接口，11-冷却液返回接口，12-支撑部件，13-密封槽，14-受力叶片，15-摄像头，16-透明视窗，17-伺服电缸，18-电缸连接推杆，19-限位装置，20-炉盖，21-炉体，22-感应线圈，23-铸锭模具，24-显示屏，25-遥控操纵杆，26-旋转液冷装置。
实施方式
24.下面结合说明书附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明的保护范围。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或数量或位置。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
27.一种铸锭模具旋转液冷装置，如图1所示，所述旋转液冷装置包括导热部件6、旋转液冷部件、密封及固定部件和支撑部件12。导热部件6由紫铜或钨铜合金制成，导热部件6顶
部承载铸锭模具、底部设有空腔。所述旋转液冷部件包括位于导热部件6空腔内的受力叶片14、冷却液喷嘴4和冷却液回收口5，位于支撑部件12内的冷却液通道以及位于支撑部件12侧面的冷却液进入接口10和冷却液返回接口11，与支撑部件12固定的平面轴承9。所述密封及固定部件固定所述导热部件并密封导热部件空腔内的冷却液，所述冷却液为液压油或甲基硅油。所述密封及固定部件包括密封托盘7及密封托盘固定螺栓8，轴封2、轴封盖板1及轴封盖板固定螺栓3，密封槽13及镶嵌于密封槽13内的密封条。
28.如图2所示，受力叶片14位于导热部件6空腔上方，受力叶片12与导热部件6采用卡环固定。受力叶片14与水平面保持30-60度夹角。
实施例2
29.一种安全自动浇铸装置，如图3所示，包括熔炼炉和熔炼部件，熔炼炉包括炉盖20、炉体21，熔炼部件包括电极、感应线圈22、坩埚、铸锭模具23和旋转液冷装置26，还包括图像采集单元和远程控制单元，所述图像采集单元采集熔炼炉内的实时图像，所述远程控制单元根据图像采集单元采集的熔炼炉内实时图像控制熔炼部件。所述图像采集单元包括炉盖20上的透明视窗16、摄像头15及图像传输装置，所述远程控制单元包括驱动电极旋转的伺服电缸17、连接电极和伺服电缸的电缸连接推杆18、伺服电缸浇铸限位装置19、显示屏24和遥控操纵杆25。
30.如图4所示，安全自动浇铸装置可以包括多个熔炼炉、熔炼部件和图像采集单元，以及一个远程控制单元，一个远程控制单元可以同时控制多个熔炼炉浇铸。
实施例3
31.一种安全自动浇铸方法，采用实施例2的安全自动浇铸装置浇铸，包括以下步骤：s1 开启液压站或液压泵，使冷却液从冷却液进入接口10进入冷却液通道，到达导热部件6空腔内的冷却液喷嘴4，在压力作用下喷射冲击受力叶片14，受力叶片14在冷却液的冲击作用下带动导热部件6旋转，进而使得放置在导热部件6上的铸锭模具23旋转；s2 根据摄像头15透过透明视窗16采集的熔炼炉内实时图像，判断旋转液冷装置26和铸锭模具23旋转稳定后，通过遥控操纵杆25控制熔炼部件向铸锭模具23内倒入金属液；s3 浇铸完成后，通过遥控操纵杆25控制熔炼部件复位；金属冷却后，关闭液压站或液压泵。
32.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。本发明的保护范围由权利要求书及其等同技术方案限定。

技术特征：
1.一种铸锭模具旋转液冷装置，其特征在于，所述旋转液冷装置包括导热部件、旋转液冷部件、密封及固定部件和支撑部件，所述导热部件由导热性能优异的金属材料制成，所述导热部件顶部承载铸锭模具、底部设有空腔；所述旋转液冷部件包括位于导热部件空腔内的受力叶片、冷却液喷嘴和冷却液回收口，位于支撑部件内的冷却液通道、位于支撑部件侧面的冷却液进入接口和冷却液返回接口，以及与支撑部件固定的轴承；所述密封及固定部件固定所述导热部件并密封导热部件空腔内的冷却液。2.根据权利要求1所述的旋转液冷装置，其特征在于，所述导热性能优异的金属材料为紫铜或钨铜合金。3.根据权利要求1所述的旋转液冷装置，其特征在于，所述冷却液为液压油或甲基硅油。4.根据权利要求1所述的旋转液冷装置，其特征在于，受力叶片位于导热部件空腔上方，受力叶片与导热部件采用可拆卸的方式固定连接。5.根据权利要求1所述的旋转液冷装置，其特征在于，受力叶片与水平面保持30-60度夹角。6.根据权利要求1所述的旋转液冷装置，其特征在于，所述密封及固定部件包括密封托盘及密封托盘固定螺栓，轴封、轴封盖板及轴封盖板固定螺栓，密封槽及镶嵌于密封槽内的密封条。7.一种安全自动浇铸装置，包括熔炼炉和熔炼部件，熔炼炉包括炉盖、炉体，其特征在于，熔炼部件包括电极、感应线圈、坩埚、铸锭模具和权利要求1-6任一项所述的旋转液冷装置，还包括图像采集单元和远程控制单元，所述图像采集单元采集熔炼炉内的实时图像，所述远程控制单元根据图像采集单元采集的熔炼炉内实时图像控制熔炼部件。8.根据权利要求7所述的安全自动浇铸装置，其特征在于，所述图像采集单元包括炉盖上的透明视窗、摄像头及图像传输装置，所述远程控制单元包括驱动电极旋转的伺服电缸、连接电极和伺服电缸的电缸连接推杆、伺服电缸浇铸限位装置、显示屏和遥控操纵杆。9.根据权利要求7所述的安全自动浇铸装置，其特征在于，所述安全自动浇铸装置包括多个熔炼炉、熔炼部件和图像采集单元，以及一个远程控制单元。10.一种安全自动浇铸方法，其特征在于，采用权利要求7-9任一项所述的安全自动浇铸装置浇铸，包括以下步骤：s1 开启液压站或液压泵，使冷却液从冷却液进入接口进入冷却液通道，到达导热部件空腔内的冷却液喷嘴，在压力作用下喷射冲击受力叶片，受力叶片在冷却液的冲击作用下带动导热部件旋转，进而使得放置在导热部件上的铸锭模具旋转；s2 根据图像采集单元采集的熔炼炉内实时图像，判断液冷装置和铸锭模具旋转稳定后，通过远程控制单元控制熔炼部件向铸锭模具内倒入金属液；s3 浇铸完成后，通过远程控制单元控制熔炼部件复位；金属冷却后，关闭液压站或液压泵。

技术总结
本发明公开了一种铸锭模具旋转液冷装置及安全自动浇铸装置和方法。旋转液冷装置包括导热部件、旋转液冷部件、密封及固定部件和支撑部件，导热部件顶部承载铸锭模具、底部设有空腔；旋转液冷部件包括位于导热部件空腔内的受力叶片、冷却液喷嘴和冷却液回收口，位于支撑部件内的冷却液通道、位于支撑部件侧面的冷却液进入接口和冷却液返回接口，以及与支撑部件固定的轴承；密封及固定部件固定所述导热部件并密封导热部件空腔内的冷却液。本发明的有益技术效果：（1）液冷装置无需动力，结构简单，可靠性高。（2）液冷装置和铸锭模具受热均匀。（3）冷却液吸热能力好、沸点高、性能稳定。（4）采用远程遥控浇铸，为操作人员提供更好的保护。为操作人员提供更好的保护。为操作人员提供更好的保护。


技术研发人员：肖海建 谢建平 章立志 钟志平 游泰云 李王刚
受保护的技术使用者：赣州科力稀土新材料有限公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/10/7