專利名稱：非樹枝晶鋁合金連鑄結晶器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于連鑄生產(chǎn)半固態(tài)非樹枝晶鋁合金原材料的結晶器，屬有色金屬鑄造技術領域。
背景技術：
半固態(tài)成型技術是一種融合了鑄造和鍛造工藝的金屬成型新技術。它具有零件精度高、機械加工少、一致性好、模具壽命長、應用范圍廣、節(jié)能高效、便于連續(xù)自動化大規(guī)模生產(chǎn)等顯著優(yōu)點。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，它日益受到世界各國的普遍重視。其中，非樹枝晶合金原材料的制備是半固態(tài)技術的關鍵環(huán)節(jié)之一。電磁攪拌法連鑄非樹枝晶原材料的技術因優(yōu)點顯著而備受青睞，已有部分工業(yè)發(fā)達國家應用到汽車零件的制造。因此，這對連鑄設備的改進提出了更新、更高的要求。作為連鑄設備中的一個非常重要的部件，結晶器被稱為是連鑄機的心臟。從中間包注入結晶器內(nèi)的金屬液，通過結晶器壁散熱冷卻，凝固形成一定厚度的坯殼。在這個過程中，金屬液與結晶器之間是一個復雜的動態(tài)熱交換過程。因此要求結晶器具有良好的冷卻效果，保證鑄坯出結晶器時，形成厚度均勻、強度足夠的坯殼，以保證連鑄過程的正常進行，從而獲得品質合格的非樹枝晶原材料。
現(xiàn)有傳統(tǒng)使用的結晶器大都采用窄縫式噴嘴，這種噴嘴出口尺寸較小，容易堵塞，當冷卻水通過窄縫式噴嘴以噴淋的方式噴灑在連鑄金屬坯上時，使鑄坯沿圓周方向的冷卻水產(chǎn)生不均勻不連續(xù)的情況，而且噴水量也不易調節(jié)。因此，結晶器的設計需要達到以下要求1、合理選擇噴嘴形式，改善易堵塞的問題；2、冷卻水通過噴嘴后，能形成厚度均勻的流股噴于鑄坯的表面；3、易控制噴嘴的冷卻水量，獲得合適的冷卻強度；4、結構簡單，安裝使用方便，成本低廉。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種用于生產(chǎn)非樹枝晶鋁合金原材料的連鑄結晶器，特別是通過改善結晶器的噴嘴，獲得理想的噴水冷卻效果。
本實用新型一種非樹枝晶鋁合金連鑄結晶器主要由進水管、內(nèi)套管、外套管、可調節(jié)旋鈕、石墨模具各部件組成；其特征是內(nèi)套管和外套管通過螺紋裝配連接，并在兩者之間形成一環(huán)形冷卻腔；外套管的前端開有圓孔與進水管相連接；環(huán)形冷卻腔的尾部其空腔寬度略有放大，以起儲水和緩沖作用；在內(nèi)、外套管末端，即在內(nèi)套管末端的外表面與外套管末端的內(nèi)表面都有一定錐度，從而形成具有一定角度和間隙寬度的環(huán)狀噴嘴；在內(nèi)外套管中部，在垂直于軸線的平面上有四個互成90度角的旋鈕，用以固定和調節(jié)內(nèi)外套管；通過旋鈕可調節(jié)內(nèi)外套管安置的同軸度，同時控制環(huán)形冷卻腔的空腔寬度和環(huán)狀噴嘴的孔隙寬度在圓周方向的均勻一致性；在內(nèi)套管內(nèi)部金屬液通道的尾部設置有石墨模具，金屬液通過石墨模具散熱而形成初始凝固坯殼。
本實用新型非樹枝晶鋁合金連鑄結晶器所用的材料是內(nèi)套管的材料為不銹鋼、外套管的材料為鋁合金、進水管的材料為鑄鐵。
本實用新型結晶器的優(yōu)點是1、裝置結構簡單，安裝使用方便；2、能有效解決噴嘴的堵塞問題；3、在鑄坯圓周方向得到均勻的環(huán)狀冷卻水流股，獲得合適的冷卻強度；4、可方便容易地控制和調節(jié)噴嘴的冷卻水水量。


圖1為本實用新型非樹枝晶鋁合金連鑄結晶器的正面剖視圖。
圖2為圖1中A-A方向的橫剖面圖，示出了調節(jié)旋紐的布置形式。
圖3為噴嘴形成結構的局部示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)結合附圖和實施例，將本實用新型作進一步說明。
實施例一參見圖1、圖2和圖3，本實施例中的非樹枝晶鋁合金連鑄結晶器主要由進水管、內(nèi)套管、外套管、可調節(jié)旋鈕、石墨模具各部件組成；該連鑄結晶器設有內(nèi)套管2和外套管3，它們通過前端設有的連接螺紋相互連接裝配而成；在內(nèi)套管2和外套管3兩者之間形成一環(huán)形冷卻腔5；外套管3的前端開有圓孔，有進水管1與之相連接；環(huán)形冷卻腔5的尾部其空腔寬度略有放大，以起儲水和緩沖作用；在內(nèi)、外套管末端，即在內(nèi)套管2末端的外表面與外套管3末端的內(nèi)表面都有一定錐度，從而形成具有一定角度和間隙寬度的環(huán)狀噴嘴7；在內(nèi)外套管中部，在垂直于圖1中所示裝置的軸線的平面上有四個互成90度角的旋鈕4(見圖2)，用以固定和調節(jié)內(nèi)、外套管；通過旋鈕4可調節(jié)內(nèi)外套管安置的同軸度，也即通過旋鈕4來調節(jié)內(nèi)外套管軸向的相對位置來達到噴嘴的同軸度。同時控制環(huán)形冷卻腔5的空腔寬度和環(huán)狀噴嘴7的孔隙寬度在圓周方向的均勻一致性；在內(nèi)套管2內(nèi)部金屬液通道的尾部設置有石墨模具6，金屬液通過石墨模具6散熱而形成初始凝固坯殼。
本實用新型連鑄結晶器所用的材料是內(nèi)套管2的材料為不銹鋼、外套管3的材料為鋁合金、進水管1的材料為鑄鐵。
本實用新型非樹枝晶鋁合金連鑄結晶器在使用中的工作狀態(tài)是鋁合金熔液注入連鑄結晶器的金屬液通道內(nèi)，通過結晶器內(nèi)外套管間冷卻腔5的從進水管1進入的冷卻水逐漸進行散熱冷卻，最后通過石墨模具6，在該出口處，進一步受到環(huán)狀噴嘴7噴出的厚度均勻的環(huán)狀冷卻水流股對鋁合金鑄坯的圓周方向進行均勻冷卻，使鑄坯出結晶器時形成厚度均勻的和強度足夠的坯殼。噴嘴的縫隙寬度及冷卻水量的大小可通過旋鈕4來調節(jié)。
本實用新型的連鑄結晶器，由于改進了噴嘴結構，使形成均勻的環(huán)狀冷卻水流股，從而有效地改善了結晶器二冷區(qū)的冷卻效果。由于結晶器二冷區(qū)的冷卻強度獲得增強，可得到較強的鋁合金鑄坯坯殼，以保證連鑄過程的正常進行，并可改善非樹枝晶鋁合金連鑄坯的質量。
權利要求1.一種非樹枝晶鋁合金連鑄結晶器，主要由進水管、內(nèi)套管、外套管、可調節(jié)旋鈕、石墨模具各部件組成；其特征是內(nèi)套管(2)和外套管(3)通過螺紋裝配連接，并在兩者之間形成一環(huán)形冷卻腔(5)；外套管(3)的前端開有圓孔與進水管(1)相連接；環(huán)形冷卻腔(5)的尾部其空腔寬度略有放大，以起儲水和緩沖作用；在內(nèi)、外套管末端，即在內(nèi)套管(2)末端的外表面與外套管(3)末端的內(nèi)表面都有一定錐度，從而形成具有一定角度和間隙寬度的環(huán)狀噴嘴(7)；在內(nèi)、外套管中部，在垂直于軸線的平面上有四個互成90度角的旋鈕(4)，用以固定內(nèi)、外套管；通過旋鈕(4)可調節(jié)內(nèi)外套管安置的同軸度，同時控制環(huán)形冷卻腔(5)的空腔寬度和環(huán)狀噴嘴(7)的孔隙寬度在圓周方向的均勻一致性；在內(nèi)套管(2)內(nèi)部金屬液通道的尾部設置有石墨模具(6)，金屬液通過石墨模具(6)散熱而形成初始凝固坯殼。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種非樹枝晶鋁合金連鑄結晶器，其特征是所述的內(nèi)套管(2)的材料為不銹鋼，外套管(3)的材料為鋁合金，進水管(1)的材料為鑄鐵。
專利摘要本實用新型提供了一種用于連鑄生產(chǎn)半固態(tài)非樹枝晶鋁合金原材料的結晶器，屬有色金屬鑄造技術領域。本實用新型一種非樹枝晶鋁合金連鑄結晶器，主要由進水管1、內(nèi)套管2、外套管3、可調節(jié)旋鈕4、冷卻腔5、石墨模具6和噴嘴7組成；其特征是由內(nèi)套管2、外套管3通過螺紋連接裝配而形成同軸的間隙寬度均勻的環(huán)形冷卻腔5，并在內(nèi)外套管尾部形成具有一定角度和間隙寬度的環(huán)狀噴嘴7、內(nèi)套管2后端裝設有石墨模具6外套管3的前端開有圓孔與進水管1相連接。本實用新型的結晶器能有效地改善噴嘴的堵塞、鑄坯圓周方向冷卻水的均勻性及二冷區(qū)的冷卻強度，改善非樹枝晶鋁合金連鑄坯的質量。另外，本實用新型結晶器具有結構簡單、安裝使用方便等優(yōu)點。
文檔編號B22D11/112GK2815551SQ20052004004
公開日2006年9月13日 申請日期2005年3月10日 優(yōu)先權日2005年3月10日
發(fā)明者邵光杰, 秦連祥, 施鴻均 申請人:上海大學