專利名稱：：減少半連續鑄造鋁合金扁錠表面夾渣結晶器裝置和方法
技術領域：
：本發明涉及鋁合金鑄造設備和方法，特別涉及一種減少半連續鑄造鋁合金扁錠表面夾渣結晶器裝置和方法。二
背景技術：
：鋁合金鑄造過程是一個由液態鋁冷卻、結晶成為固體鋁錠的物理過程，目前鋁合金扁錠的生產主要采用半連續鑄造工藝。其主要生產流程為鋁液經配料后倒入混合爐，經細化處理后扒去浮渣后，即可進行澆鑄。澆鑄前先將底盤進行凈化處理，再把底盤用升降機升入結晶器內，往結晶器內壁涂抹一層潤滑油，向環繞結晶器四周的冷卻水箱內放入冷卻水，干燥預熱分配盤、漂浮液位控制漏斗和流槽，使分配盤每個口連接漂浮液位控制漏斗置入結晶器的中心。澆鑄開始時，先關閉漏斗開口，打開混合爐爐眼，讓鋁液經流槽流入分配盤，待鋁液在分配盤內達到一定高度后，放開漏斗開口，使鋁液流進結晶器中，鋁液即在底盤上冷卻。當鋁液在結晶器內結晶達到一定高度時下降底盤，并開始送冷卻水，漂浮液位控制漏斗控制鋁液均衡地流入結晶器中，并保持結晶器內的鋁液高度不變。由于中心與邊部冷卻條件不同，因此結晶形成中間低、周邊高的形態，底盤以不變速度下降，凝固的鋁退出結晶器，當鋁錠長度達到鑄造達到設定長度后，堵住爐眼，取走分配盤，待鋁液全部凝固，移走結晶器，取出鑄成的鋁錠，完成鑄造過程。采用半連續鑄造工藝進行鋁合金扁錠鑄造，鑄錠會出現表面夾渣現象，表面夾渣問題是較為嚴重的質量缺陷，會造成鑄件的物理性能降低，產生扁錠裂紋，還會誘發氣孔和小縮孔，必須通過切割、銑刨去掉表面夾渣后才能進行后序的軋制工序，否則會嚴重影響最終產品質量。造成扁錠表面夾渣的原因主要是在鑄造過程中鋁液波動，鋁液表面的氧化膜破裂，表面的浮渣進入鑄錠的表面。特別在扁錠鑄造初始階段，鋁液熔體流入底盤，在結晶器中尚未形成穩定的液面氧化膜，隨著鋁液滾動氧化膜和浮渣進入鑄錠內部形成夾渣。為了防止表面夾渣，生產中一般采取在結晶器上表面安放玻璃絲布過濾布、人工清除鋁液表面的浮渣和氧化膜等技術手段。這些技術手段有效地減少了表面夾渣，但對表面夾渣的分布面和深度無法有效控制，扁錠鑄造質量得不到保證，造成在后道工序銑面量大，費工費時，浪費巨大等問題突出。
發明內容本發明要解決的技術問題是克服現有技術中的不足之處，提供一種簡單有效，成本低廉的減少半連續鑄造法生產鋁合金扁錠表面夾渣結晶器裝置和方法。本發明的技術方案是一種減少半連續鑄造鋁合金扁錠表面夾渣結晶器裝置，含有橫截面為近似鼓形的結晶器，結晶器四周外壁的冷卻水箱，漂浮液位控制漏斗固定在分配盤上，玻璃絲過濾布安裝在支架上，底盤固定在升降機上，結晶器上邊沿固定有一條封閉的耐高溫隔熱內襯層，內襯層為等厚度，或為變厚度。所述的內襯層材質為耐高溫隔熱材料，如硅酸鋁纖維紙。所述的內襯層等寬、等厚，厚度為l3mm，寬度為4^8cm。所述的內襯層等寬、變厚度，上沿厚度為13mm，下沿厚度為1.53.5rnm，寬度為^8cm，內襯層橫截面厚度自上而下遞增。一種減少半連續鑄造鋁合金扁錠表面夾渣方法，包括結晶器、漂浮液位控制漏斗、扁鑄錠、冷卻水箱、支架、玻璃絲過濾布，所述的表面夾渣減少方法步驟為A、將等厚度或變厚度的耐高溫隔熱材料內襯層制成等寬長條形狀；B、使用除油劑對結晶器內表面用進行清洗，晾干后用砂紙打磨光滑，取制好的耐高溫隔熱材料條帶，一面均勻涂抹粘合劑后，上紙邊對齊結晶器內壁上沿，沿結晶器內壁環繞粘貼，耐高溫隔熱材料條帶接口閉合處緊密咬合不留縫隙；C、自然干燥1.52小時后在貼好的耐高溫隔熱內襯層外表面上均勻涂刷潤滑劑，放置10~20分鐘后開始澆鑄；D、在澆鑄過程中保持結晶器內的鋁液面高度穩定，液位高過結晶器上沿貼好的耐高溫隔熱內襯層下邊沿l~2cm。澆鑄開始鋁合金熔體經漂浮液位控制漏斗，通過安放在支架上的玻璃絲過濾布過濾，注入結晶器內；鋁液在結晶器內結晶達到一定高度時下降底盤，并開始從冷水箱中送冷卻水，漂浮液位控制漏斗控制鋁液均衡地流入結晶器中，注入結晶器與已結晶成形的扁鑄錠構成的空腔內。所述的耐高溫隔熱內襯層為硅酸鋁纖維紙，等厚度其厚度為l~3mm，寬度為4~8cm,或其厚度為變厚度，上沿厚度l~3mm，下沿厚度為1.53.5rnm，厚度從上而下遞增。所述的硅酸鋁纖維紙帶(2)接口處兩紙頭相互咬合，裁成30~60度角，兩紙頭角度互為余角。所述的潤滑劑為椰子油和石墨粉的混合物，兩種物質比例為3~6:1。本發明的有益效果是1、簡單有效，經濟效益顯著本發明方法操作簡單，僅在現有技術、設備上，通過增設耐高溫隔熱內襯層，達到減少扁錠表面夾渣，有效控制鑄錠底部表面夾渣分布和深度，大大降低了后道工序的加工量，提高了生產效率，大大降低由于處理夾渣造成的浪費，經濟效益顯著；按年鑄造扁錠20000根測算，使用本方法減少表面夾渣現象，可以減少加工小時數10000小時，縮短工時近30%，降低扁錠銑削損耗40°/。，折算人工成本、設備折舊、電力成本，經綜合測算可節約成本近100萬元，經濟效益顯著。本發明方法步驟簡單，操作方便，僅需要簡單培訓，一般工作人員即可進行操作實施。2、成本低廉，實施簡單本發明方法操作實施成本低廉，無需增加額外的設備，僅在結晶器上沿加裝酎高溫隔熱內襯層層，就可以有效地減少鋁合金扁錠鑄造中表面夾渣。3、減少工作強度傳統鑄造過程中采用人工沿結晶器外沿四周澆潤滑油的方式潤滑，采用本發明方法后無需人工澆入潤滑油，大大降低了工人的勞動強度，提高工作效率。四圖1為本發明裝置使用狀態示意圖2為本發明裝置俯視剖面示意圖3為耐高溫隔熱內襯層位置示意圖4為耐高溫隔熱內襯層咬口示意圖5為變厚度耐高溫隔熱內襯層剖面示意五具體實施例方式實施例一參見圖1-圖4,l-結晶器，2-耐高溫隔熱內襯層，3-扁鑄錠，4-漂浮液位控制漏斗，5-玻璃絲過濾布，6-過濾布支架，7-鋁合金熔體，8-冷卻水箱，9-冷卻水，10-結晶鋁合金熔體，11-底盤，12-升降機，13—耐高溫隔熱內襯層咬口，14-分配盤。一種減少半連續鑄造鋁合金扁錠表面夾渣結晶器裝置，含有橫截面為近似鼓形的結晶器l，結晶器四周外壁的冷卻水箱8，漂浮液位控制漏斗4固定在分配盤14上，玻璃絲過濾布5安裝在支架6上，底盤ll固定在升降機12上，結晶器1上邊沿固定有一條封閉的等寬、等厚的耐高溫隔熱內襯層，所述的耐高溫隔熱內襯層為硅酸鋁纖維紙，等寬等厚，寬度為6cm，厚度為3mm。4一種減少半連續鑄造鋁合金扁錠表面夾渣方法，鑄造5XXX系規格為1200mm*630mm*6000mm的鋁合金扁錠，如圖1所示首先將等厚度、厚度為3mm的耐高溫材料硅酸鋁纖維紙裁成等寬長條形狀，寬度為6cm,使用柴油對結晶器1內表面用進行清洗，晾干后用砂紙打磨光滑，取裁好的硅酸鋁纖維紙帶，一面均勻涂抹粘合劑白乳膠后，上紙邊對齊結晶器1內壁上沿，如圖3所示沿結晶器1內壁環繞粘貼，如圖4所示硅酸鋁纖維紙帶接口閉合處緊密咬合不留縫隙，接口處兩紙頭相互咬合，均裁成45度角，自然干燥2小時后在貼好的硅酸鋁纖維紙上均勻涂刷潤滑劑制成耐高溫隔熱內襯層2，潤滑油由椰子油和石墨粉按4:l比例混合配制而成，放置1020分鐘后開始鑄造，鋁合金熔體7經漂浮液位控制漏斗4,通過安放在支架6上的玻璃絲過濾布5過濾，注入結晶器1和已結晶扁鑄錠3構成的空腔內，保持液位高過結晶器1上沿貼好的耐高溫隔熱內襯層2的下沿lcm，冷卻水箱8中放冷卻水9使結晶器中鋁液冷卻結晶，同時放出冷卻水9對已結晶鑄錠3進行二次冷卻。在半連續鑄造鋁合金扁錠生產過程中，鋁液注入結晶器和底盤構成的空腔體內，冷卻水箱內放冷卻水，鋁液在底盤上冷卻結晶，當鋁液在結晶器內達到一定高度時下降底盤，并開始送冷卻水，漂浮液位控制漏斗控制鋁液均衡地流入結晶器中，并保持結晶器內的鋁液高度不變。由于中心與邊部冷卻條件不同，因此結晶形成中間低、周邊高(如圖1所示)的形式，底盤以不變速度下降，同時上部不斷注入鋁液，隨著底盤的下降，結晶凝固的鋁合金扁錠退出結晶器，冷卻水箱放出冷卻水進行二次冷卻，一直到整根扁錠鑄完為止。鋁合金扁錠的表面夾渣往往出現在鑄造開始階段，開始階段結晶條件不穩定，鋁液液面的部分氧化膜容易破裂，氧化膜和鋁液表面雜質隨鋁液結晶滾動下行形成了表面夾渣，使用本發明的方法隔絕了鋁液表面與結晶器內壁的熱交換，保持氧化膜穩定，減少了發生破裂和結晶下行的可能性，進而減少了扁錠的表面夾渣現象。經實際生產驗證在使用本發明的裝置和方法后扁錠的表面夾渣情況明顯減輕。從鑄造完成后的產品質量檢驗結果看，使用本發明的裝置和方法前鑄錠348塊，其中從底部圓頭起至500mm以上存在表面夾渣的鑄錠有18塊，占總數的5.2%，300mm—500mm處存在夾渣有249塊，占到71.6%，300mm處以下夾渣有81塊，占到23.2%。使用本發明的裝置和方法之后生產的410塊，其中從底部圓頭起至500mm以上，無一例夾渣出現，150mm—500mm之間在存在夾渣共出現39塊，占9.5%，150mm以下夾渣371塊，占90.5%,表面夾渣的范圍得到有效控制。參見附表l。附表l:表面夾渣分布高度統計表(以鑄錠圓頭處為起點計算)高度500腿以上300腿-500腿150腿-300腿150mm以內合計使用本發明的裝置和方法前塊數182495530348百分比5.2%71.6%15.8%8.4%100%使用本發明的裝置和方法后塊數02019371410百分比0%4.9%4.6%卯.5%麼/0在后工序中，需要對扁錠銑面處理表面夾渣，使用本發明的裝置和方法前鑄錠348塊，銑面深度超過30mm(雙側)的累計85塊，占24.4%，超過35mm(雙側)的22塊，占6.3%，其他69.3%鑄錠銑面深度在30mm(雙側)以內。使用本發明的裝置和方法后生產的扁錠410塊，銑面量超過30mm(雙側)的29塊，占7.07°/。，超過35mm(雙側)7塊，占比例1.7%，其他91.23%鑄錠銑面深度在30mm(雙側)以內，后工序的加工量大大減少，加工工時縮短，平均每根縮短加工時間30%左右，平均每根扁錠銑面加工時間縮短近30分鐘，銑面造成的扁錠銑削損耗降低約40%,銑削掉的鋁錠再重新熔化后進行鑄造又要消耗大量的電力和人工，造成鑄錠成本提高。參見附表2。附表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>通過上述表中數據說明，本發明的裝置和方法能夠有效地減少鋁合金扁錠表面夾渣，特別對鑄錠開始階段的底部表面夾渣減少十分有效，表面夾渣的分布和夾渣深度都得到了有效控制，大大提高了鑄錠質量，減少了后期工序加工時間和原材料的損耗，保證了最終軋制產品的產品質量，經濟效益顯著。按年鑄造扁錠20000根測算，使用本方法減少表面夾渣現象，可以減少銑面加工工時近10000小時，較現有生產方法生產的扁錠銑面工時縮短近30%，降低扁錠銑銷損耗40%,折算人工成本、設備折舊、電力成本，經綜合測算可節約成本近100萬元，經濟效益顯著。實施例二參見圖1-圖4，編號與實施例一相同，內容相同，相同之處不再重述，不同之處在于鑄造扁錠規格為鑄造5XXX系規格為1000mm*300mm*6000mm的鋁合金扁錠，耐高溫隔熱內襯層2的寬度為4cm厚度為lmm，咬合處互為余角，分別為30度和60度，潤滑油由椰子油和石墨粉按3:l比例混合配制而成。實施例三參見圖1-圖4，編號與實施例一相同，內容相同，相同之處不再重述，不同之處在于鑄造扁錠規格為鑄造5XXX系規格為1500mm*500mm*6000mm的鋁合金扁錠，耐高溫隔熱內襯層2的寬度為7cm厚度為3mm，咬合處互為余角，分別為50度和40度，潤滑油由椰子油和石墨粉按5:1比例混合配制而成。實施例四參見圖1-圖4，編號與實施例一相同，內容相同，相同之處不再重述，不同之處在于鑄造扁錠規格為鑄造5XXX系規格為1700mm*600mm*6000mm的鋁合金扁錠，耐高溫隔熱內襯層2的寬度為8cm厚度為2.5mm，咬合處互為余角，分別為35度和55度，潤滑油由椰子油和石墨粉按6:1比例混合配制而成。實施例五參見圖1-圖5，編號與實施例一相同，內容相同，相同之處不再重述，不同之處在于耐高溫隔熱內襯層2-l為等寬、變厚度，寬度為7cm，厚度上沿為2mm,下沿為3mm，其橫截面厚度自上而下遞增。ii權利要求1、一種減少半連續鑄造鋁合金扁錠表面夾渣結晶器裝置，含有橫截面為近似鼓形的結晶器，結晶器四周外壁的冷卻水箱，漂浮液位控制漏斗固定在分配盤上，玻璃絲過濾布安裝在支架上，底盤固定在升降機上，其特征是結晶器上邊沿固定有一條封閉的耐高溫隔熱內襯層，內襯層為等厚度，或為變厚度。2、根據權利要求1所述的結晶器，其特征是所述的內襯層材質為耐高溫隔熱材料，如硅酸鋁纖維紙。3、根據權利要求1所述的結晶器，其特征是所述的內襯層等寬、等厚，厚度為l-3mm，寬度為4~8cm。4、根據權利要求1所述的結晶器，其特征是所述的內襯層等寬、變厚度，上沿厚度為l~3mm，下沿厚度為1.53.5mrn，寬度為4^8cm，內襯層橫截面厚度自上而下遞增。5、一種減少半連續鑄造鋁合金扁錠表面夾渣方法，包括結晶器(1)、漂浮液位控制漏斗(3)、扁鑄錠(4)、冷卻水箱(5)、支架(6)、玻璃絲過濾布(7)，其特征在于所述的表面夾渣減少方法步驟為A、將等厚度或變厚度的耐高溫隔熱材料內襯層制成等寬長條形狀；B、使用除油劑對結晶器(1)內表面用進行清洗，晾干后用砂紙打磨光滑，取制好的耐高溫隔熱材料條帶，一面均勻涂抹粘合劑后，上紙邊對齊結晶器(l)內壁上沿，沿結晶器內壁環繞粘貼，耐高溫隔熱材料條帶接口閉合處緊密咬合不留縫隙；C、自然干燥1.52小時后在貼好的耐高溫隔熱材料內襯層外表面上均勻涂刷潤滑劑，放置10~20分鐘后開始澆鑄；D、在澆鑄過程中保持結晶器內的鋁液面高度穩定，液位高過結晶器(1)上沿貼好的耐高溫隔熱內襯層下邊沿12crn。6、根據權利要求5所述的表面夾渣減少方法，其特征是澆鑄開始鋁合金熔體經漂浮液位控制漏斗(3)，通過安放在支架(6)上的玻璃絲過濾布(7)過濾，注入結晶器(l)內；鋁液在結晶器內結晶達到一定高度時下降底盤(ll),并開始從冷水箱(8)中送冷卻水(9)，漂浮液位控制漏斗(4)控制鋁液均衡地流入結晶器中，注入結晶器與已結晶成形的扁鑄錠(3)構成的空腔內。7、根據權利要求5所述的表面夾渣減少方法，其特征是所述的耐高溫隔熱內襯層為硅酸鋁纖維紙，等厚度其厚度為13mrn，寬度為4~8cm，或其厚度為變厚度，上沿厚度13mrn，下沿厚度為1.5~3.5mm，厚度從上而下遞增。8、根據權利要求7所述的表面夾渣減少方法，其特征是所述的硅酸鋁纖維紙帶(2)接口處兩紙頭相互咬合，裁成3060度角，兩紙頭角度互為余角。9、根據權利要求5-8所述的表面夾渣減少方法，其特征是所述的潤滑劑為椰子油和石墨粉的混合物，兩種物質比例為36:1。全文摘要本發明涉及鋁合金鑄造設備和方法，特別涉及一種上邊沿帶內襯層的結晶器裝置和減少半連續鑄造鋁合金扁錠表面夾渣的方法。該裝置含有橫截面為近似鼓形的結晶器，結晶器四周外壁的冷卻水箱，漂浮液位控制漏斗固定在分配盤上，玻璃絲過濾布安裝在支架上，底盤固定在升降機上，結晶器上邊沿固定有一條封閉的耐高溫隔熱內襯層，內襯層為等厚度，或為變厚度。減少半連續鑄造鋁合金扁錠表面夾渣的方法將等厚度或變厚度的耐高溫隔熱材料內襯層制成等寬長條形狀，使用粘合劑將長條形耐高溫內襯層環繞粘貼在結晶器上沿，內襯層外表面上均勻涂刷潤滑劑開始澆鑄，在澆鑄過程中保持結晶器內的鋁液位高過耐高溫隔熱內襯層下邊沿1～2cm。本發明的裝置和方法實施簡單、成本低廉，有效地減少鋁合金扁錠表面夾渣，大大提高了鑄錠質量，減少了后期工序加工時間和扁錠的銑削損耗，保證了最終軋制產品的產品質量，經濟效益顯著。文檔編號B22D11/18GK101549398SQ200910064568公開日2009年10月7日申請日期2009年4月7日優先權日2009年4月7日發明者胡永帥申請人:河南明泰鋁業股份有限公司