專利名稱：鋁合金方錠鑄造結晶器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶金行業的連鑄設備領域，更具體的說，是一種在鋁合 金方錠同水平熱頂鑄造工藝中應用的鋁合金方錠鑄造結晶器。
技術背景鋁合金棒材根據鑄成形狀可分類為圓錠和方錠。目前，傳統的鋁合金方錠鑄造工藝多采用非同水平鑄造方式，如圖4所示，其過程是由結晶器16形 成結晶帶，并配置浮漂漏斗15控制液面，再結合外圍傳動裝置，共同組成鋁 合金方錠的鑄造系統。在該系統中完成其主體結晶的鑄造裝置即結晶器16， 通常是由8—-10mm鋁板，用折邊方式折成方形，再外圍配以循環冷卻水19 構成。鑄造過程中，結晶器16 —般裝在模臺上，結晶器16的上部設有導流 作用的管和用來控制液面的浮漂漏斗15，結晶器16的下部設有引錠頭4，引 錠頭4裝在引錠座17上。鑄造前，把模臺、引錠座17安上鑄造井，將引錠 頭4升上來，使其進入結晶器16內形成完整的鑄模；鑄造時，金屬鋁液18 通過浮漂漏斗15流入結晶器16中，經冷卻水19的冷卻，同時引錠頭4以一 定速度向鑄造井下方移動，將結晶器16內冷卻成形的鑄錠拉出，達到一定長 度時停止供金屬鋁液18和冷卻水19，翻開模臺吊出方形鑄錠14。這種直冷式的非同水平鑄造工藝不足之處是在鑄造過程中不能很好的 控制結晶器內金屬液面的水平，液面過低會造成鑄錠表面形成冷隔，嚴重時 會產生漏鋁；過高又會加重鑄錠表面偏折瘤的深度，極易造成鑄錠表面拉痕 甚至拉裂。另外一個缺點是在鑄造時液面落差的問題，當鋁液從爐子流出 后，流經浮漂漏斗時會產生紊流現象，在此過程中鋁液翻滾并且高溫鋁液與 大量空氣接觸，造成氧化鋁膜二次夾雜和含氫量的增加，大大降低了鋁液的品質。經過鑄造后的鋁合金方錠通常表現為晶粒偏粗大、冷隔嚴重、均質度偏低、無法降低氧化物及氫元素夾雜含量。在這種裝置中的鑄造結晶器形成的結晶帶很高， 一般都在110—-150mm之間；鑄造后的部位也容易產生變 形，導致工件報廢；并且由于采用浮漂漏斗會占用鑄錠的鑄造液面，導致120, 以下寬度的小型方錠在鑄造中難度很大。而且采用這種鑄造結晶器時，鑄前 引錠裝置的定位復雜，工件配合性較差，很容易發生引錠頭4直接撞到結晶器16的情況。而應用在圓錠鑄造的同水平熱頂鑄造工藝雖然可以克服鑄造中液面的水 平和落差問題，但卻不能直接應用于鋁合金方錠的鑄造，因為方錠的形狀和 工藝特性與圓錠不同，在鑄造澆液過程中難以做到同圓錠一樣均流效果，當 澆鑄方錠的截面的長度大于寬度時，傳統的非同水平鑄造方式只是在結晶器 中設置一個能縱向均布液流的船形浮漂漏斗，而同水平熱頂鑄造裝置中是不 能放置浮漂漏斗的，所以目前的鋁合金方錠鑄造還只能處于非同水平鑄造的 工藝。實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種能應用在方錠 同水平熱頂鑄造工藝中的新式復合型的鋁合金方錠鑄造結晶器，突破性地提 升鋁合金方錠鑄造的工藝品質，大大提升生產效率。為了實現上述目的，本實用新型的鋁合金方錠鑄造結晶器，由保溫熱頂導流管1、結晶器上套2和結晶器下套3組成；保溫熱頂導流管1、結晶器上套2和結晶器下套3從上至下依次相連，與引錠頭4構成一個貯液空腔。作為一種改進，所述保溫熱頂導流管1包括基座和導流管，導流管上至 少設有一個以上的導流孔5，可根據所鑄方錠截面形狀的需要確定數量和大 小。作為一種改進，所述導流孔5的下端具有形狀為上小下大的喇叭形的擴□。作為一種改進，所述導流孔5的截面開口形狀為方形，與所鑄方錠截面 的形狀相應。作為一種改進，所述結晶器上套2內部設有冷卻水平衡管6;所述冷卻水 平衡管6相連著至少一個冷卻水進水孔7和至少一個冷卻水出水孔8。 作為一種改進，所述冷卻水平衡管6沿整個結晶器上套2周向延伸。 作為一種改進，所述冷卻水平衡管6的截面形狀為圓形。 作為一種改進，所述結晶器下套3為法蘭型式，其內輪廓與引錠頭4的 外輪廓相配，起到定位作用。作為一種改進，所述結晶器下套3設有與結晶器內部相通的排水槽9。 作為一種改進，所述結晶器上套2為鍛打紫銅材料拼裝而成。 本實用新型鋁合金方錠鑄造結晶器是實現方錠熱頂同水平鑄造工藝的前 提條件，能消除傳統鑄造的液位有落差的負面影響，突破性地改善了方錠鑄造的工藝品質，達到鑄錠晶粒細化，鑄成材料均質化，消除冷隔，減除氧化 物雜質及氫元素對金屬熔體的二次污染等等。本實用新型鑄造結晶器能形成特別低且有效的鑄造結晶帶， 一般在20—-45mm之間，而且結晶帶部位堅固 耐用。本實用新型的鋁合金方錠鑄造結晶器的結晶器下套3為法蘭型式，其內 輪廓與引錠頭4的外輪廓相配，因此當引錠頭4上升并進入鑄造結晶器內部 的過程中，結晶器下套3與引錠頭4能形成半自動滑動導入的定位方式，避 免了經常發生的引錠頭4直接撞到昂貴的結晶器的現象。本實用新型的鋁合金方錠鑄造結晶器中，結晶器上套2專門采用導熱性 良好紫銅材料，結晶器下套3上設有與結晶器內部相通的排水槽9，通過設置 合理的水流分配通道及分布均勻的出水孔，既保證同水平方錠鑄造時第一次 快速冷卻結晶區11的熱量充分傳導，又保證第二次強制冷卻區12的水簾均 勻分布。
圖1是本實用新型鋁合金方錠鑄造結晶器的結構剖視圖。圖2是本實用新型鋁合金方錠鑄造結晶器的俯視圖。圖3是本實用新型鋁合金方錠鑄造結晶器的具體實施方式
的剖視圖。圖4是傳統的鋁合金方錠鑄造裝置的剖視圖。圖5是本實用新型鋁合金方錠鑄造結晶器在一種密布同水平熱頂鑄造工 藝裝置中的應用結構圖。圖中l保溫熱頂導流管、2結晶器上套、3結晶器下套、4引錠頭、5導 流孔、6冷卻水平衡管、7冷卻水進水孔、8冷卻水出水孔、9排水槽、10鋁 合金熔體、ll第一次快速冷卻結晶區、12第二次強制冷卻區、13熔體液穴、 14方形鑄錠、15浮漂漏斗、16結晶器、17引錠座、18金屬鋁液、19冷卻 水、20保溫分配器、21冷卻水箱。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細的描述 如圖1和圖2所示，本實用新型的鋁合金方錠鑄造結晶器，由保溫熱頂 導流管l、結晶器上套2和結晶器下套3組成，保溫熱頂導流管l、結晶器上 套2和結晶器下套3從上至下依次相連，與引錠頭4可共同構成一個貯液空 腔。保溫熱頂導流管1呈寶蓋形，包括基座和導流管，基座與結晶器上套2 相連，導流管上至少設有一個以上的導流孔5，導流孔5可根據所鑄方錠截面形狀的需要確定數量和大小，以達到平均分配金屬導流液的目的。在本實施例中，導流孔5是一個設在導流管中心部位的方形孔，其截面形狀與所鑄方 錠的截面形狀相似，尺寸略小；導流孔5下端具有一個形狀為上小下大的喇 叭形的擴口，這種擴口能更利于液體的分流。結晶器上套2的內部設有冷卻 水平衡管6，該冷卻水平衡管6沿整個結晶器上套2周向延伸并環繞成一個圈； 冷卻水平衡管6的截面形狀為圓形，相連著至少一個冷卻水進水孔7和至少 一個冷卻水出水孔8，冷卻水進水孔7和冷卻水出水孔8根據冷卻水的流量計 算得出并均勻分布。本實用新型鋁合金方錠鑄造結晶器的結晶器上套2采用材質為40 70X 40 70mm鍛打紫銅材料拼裝加工而成，紫銅的傳導熱性能大大優于之前結晶 器所采用的鋁材。結晶器下套3依舊采用鍛鋁材質進行加工，可比鍛打紫銅 材料節省很多成本。結晶器下套3的形狀為法蘭結構，其內輪廓與引錠頭4 的外輪廓相配，在引錠頭4上升進入結晶器內的過程中作初步定位和引導作 用，并避免昂貴的結晶器上套2直接與引錠頭4相接觸。結晶器下套3設有 與結晶器內部相通的排水槽9，通過合理排布排水槽9，保證二次冷卻的水簾 充分均勻分布。本實用新型鋁合金方錠鑄造結晶器的具體實施方式
如圖3所示。鑄造前， 引錠頭4上升，經過結晶器下套3的初步引導定位后，進入鑄造結晶器內形 成一個鑄模空腔，鋁合金熔體10通過保溫熱頂導流管1的導流孔5中流入， 這階段的鋁合金熔體10在保溫熱頂導流管1處能得到良好的保溫，降溫很少； 鑄造時，引錠頭4以一定的速度逐漸下移，帶動高溫鋁合金熔體10在第一次 快速冷卻結晶區11內形成快速冷卻的結晶，隨后又在引錠頭4的逐步下移中 進入第二次強制冷卻區12，在這階段的結晶速度加快，而且熔體液穴13的形 狀能保持良好，形成連續鑄造，最終形成了所需的方形鑄錠14。圖5是本實用新型鋁合金方錠鑄造結晶器在一種密布同水平熱頂鑄造裝 置中的應用。該裝置以本實用新型鋁合金方錠鑄造結晶器為核心工作部件， 配套由耐火材料制成的鋁合金熔體同水平輸送分配裝置和冷卻水組裝分布裝 置，輔以密布鑄造的設計，再結合外圍的鑄造引錠傳動裝置，構成鋁合金方 錠密布同水平熱頂鑄造的新裝置。圖5中，鋁合金熔體同水平輸送分配裝置 中的保溫分配器20與保溫熱頂導流管1相連，金屬鋁液18通過保溫熱頂導 流管1均流進入鑄造結晶器內進行冷卻結晶；冷卻水組裝分布裝置中設有冷 卻水箱21與結晶器上套2相通，冷卻水19經過結晶器上套2中的冷卻水平衡管6再由結晶器下套3上的排水槽9排出，及時帶走鑄造結晶器內的熱量 并形成第二次強制冷卻的均布水簾；引錠座17上可安置多個引錠頭4形成密 布設計，通過外圍的鑄造引錠傳動裝置使引錠座17帶動引錠頭4逐漸下移最 終生成方形鑄錠14，實現密布同水平熱頂連續鑄造。最后，還要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的一個具體實施例。 顯然，本實用新型還可以有許多變形，本領域的普通技術人員能從本實用新 型公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本實用新型的保護 范圍。
權利要求1、一種鋁合金方錠鑄造結晶器，其特征在于，它是由保溫熱頂導流管(1)、結晶器上套(2)和結晶器下套(3)組成；保溫熱頂導流管(1)、結晶器上套(2)和結晶器下套(3)從上至下依次相連，與引錠頭(4)構成一個貯液空腔。
2、 根據權利要求1所述的鋁合金方錠鑄造結晶器，其特征在于，所述保溫 熱頂導流管(1)包括基座和導流管，導流管上至少設有一個以上的導流 孔(5)。
3、 根據權利要求2所述的鋁合金方錠鑄造結晶器，其特征在于，所述導流 孑L (5)的下端具有形狀為上小下大的喇叭形的擴口。
4、 根據權利要求3所述的鋁合金方錠鑄造結晶器，其特征在于，所述導流 孑L (5)的截面開口形狀為方形。
5、 根據權利要求1所述的鋁合金方錠鑄造結晶器，其特征在于，所述結晶 器上套(2)內部設有冷卻水平衡管(6);所述冷卻水平衡管(6)相連 著至少一個冷卻水進水孔(7)和至少一個冷卻水出水孔(8)。
6、 根據權利要求5所述的鋁合金方錠鑄造結晶器，其特征在于，所述冷卻 水平衡管(6)沿整個結晶器上套(2)周向延伸。
7、 根據權利要求6所述的鋁合金方錠鑄造結晶器，其特征在于，所述冷卻 水平衡管(6)的截面形狀為圓形。
8、 根據權利要求1所述的鋁合金方錠鑄造結晶器，其特征在于，所述結晶 器下套(3)為法蘭型式，其內輪廓與引錠頭(4)的外輪廓相配。
9、 根據權利要求8所述的鋁合金方錠鑄造結晶器，其特征在于，所述結晶 器下套(3)設有與結晶器內部相通的排水槽(9)。
10、 根據權利要求1至9中任一項所述的鋁合金方錠鑄造結晶器，其特征在 于，所述結晶器上套(2)為鍛打紫銅材料拼裝而成。
專利摘要本實用新型涉及冶金行業的連鑄設備領域，旨在提供一種鋁合金方錠同水平熱頂鑄造工藝中應用的鋁合金方錠鑄造結晶器。該結晶器由保溫熱頂導流管1、結晶器上套2和結晶器下套3組成；保溫熱頂導流管1、結晶器上套2和結晶器下套3從上至下依次相連，與引錠頭4構成一個貯液空腔。采用該結晶器能實現二次冷卻結晶和鑄前引錠的二級定位，成為鋁合金方錠同水平熱頂鑄造的新工藝，提升了鋁合金方錠鑄造的工藝品質，并大大提升了生產效率。
文檔編號B22D11/10GK201098728SQ20072018411
公開日2008年8月13日 申請日期2007年10月12日 優先權日2007年10月12日
發明者孔亞琴, 王建新, 王水富 申請人:王水富