專利名稱：內(nèi)孔無水冷卻鑄造空心棒胚的方法及其鑄造芯棒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金空心棒坯的制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁合金無縫管的擠壓，一般需要用空心棒作為其加工坯料。目前，常用的鋁合金空心棒坯的加工方法有兩種1、機(jī)械加工法，該方法是預(yù)先做好鋁合金實(shí)心棒，將實(shí)心棒按生產(chǎn)需要鋸切成段，然后再用車床或鉆床加工內(nèi)孔。用這種方法加工空心棒坯，產(chǎn)生的廢料較多，生產(chǎn)成本較高。
2、內(nèi)孔通水冷卻鑄造法，該方法是在鑄造前，預(yù)先在結(jié)晶器內(nèi)放置一個水冷卻芯頭，其長度與結(jié)晶器出水孔位置等長或稍短，外側(cè)下端開有與鑄錠軸線成30°角的噴水孔一圈，為防止冷凝收縮時抱住芯棒，芯棒做成1∶14～1∶17的錐度，錐度太小，管坯內(nèi)表面易產(chǎn)生裂紋，錐度太大，易生成偏析瘤等缺陷。在鑄造開始階段，芯棒需不停的轉(zhuǎn)動，同時控制好內(nèi)孔通水的時間和水量的大小，以防芯頭被抱死。由于內(nèi)孔需通水及排氣，因此芯頭不能做得太小，對內(nèi)孔小于φ70mm的鋁合金空心棒坯，采用內(nèi)孔通水冷卻鑄造法加工較為困難，同時，在鑄造過程中，如果發(fā)生芯頭及輸水管路漏水，會引起鋁液爆炸，引發(fā)安全事故。
因此，如何解決機(jī)械加工空心棒坯中的廢料量大、內(nèi)孔通水冷卻鑄造空心棒的安全性差的問題及如何提高生產(chǎn)效率、如何鑄造小直徑內(nèi)孔的空心棒坯，在鋁合金空心棒坯的生產(chǎn)中有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)效率高、安全性好，且可鑄造小直徑內(nèi)孔、內(nèi)孔無水冷卻鑄造空心棒坯的方法。本發(fā)明還提供了這種方法所使用的鑄造芯棒。
為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種內(nèi)孔無水冷卻鑄造空心棒胚的方法，采用立式半連續(xù)鑄造，包括結(jié)晶器及鑄造芯棒，引錠座插于結(jié)晶器底部，與結(jié)晶器共同構(gòu)成一鑄室，其特征在于包括以下步驟(A)將熔融金屬液澆注入鑄室內(nèi)，靠近室壁的熔融液形成凝固的鑄棒，鑄棒中心為由未凝固的熔融金屬液形成的液穴；(B)將所述鑄造芯棒由上至下緩慢插入液穴至液穴底部，定位后固定，熔融金屬液在芯棒表面結(jié)晶成凝固殼，形成空心棒坯的內(nèi)孔；(C)緩慢下移引錠座，使凝固的鑄棒隨引錠座一起滑出結(jié)晶器，同時鑄室內(nèi)持續(xù)地澆注熔融金屬液；所述鑄造芯棒以一連接鋼管作為棒體，連接鋼管一端插接在底部為球面的石墨芯頭內(nèi)，另一端固定在緊定外套管上，連接鋼管外壁包裹有耐高溫材料套。
本發(fā)明采用立式半連續(xù)鑄造，引錠座先插入結(jié)晶器內(nèi)構(gòu)成鑄室，將熔融金屬液澆注于鑄室內(nèi)，由于引錠座和結(jié)晶器溫度低于金屬液凝固點(diǎn)，因此靠近鑄室室壁的金屬液表面會形成凝固殼(鑄棒)，而在內(nèi)部由于溫度較高，金屬液不能立即凝固，鑄棒內(nèi)部就形成了由熔融金屬液構(gòu)成的液穴。由于金屬液溫度不斷下降，液穴內(nèi)的金屬液會不斷凝固形成鑄棒，此時，引錠座緩慢下移，已凝固成形的鑄棒會隨引錠座一起緩慢下移，鑄棒在緩慢滑出結(jié)晶器的同時，又有新的溫度較高的鋁液注入鑄室內(nèi)。因此在鑄造過程中液穴始終存在，鑄造按上述過程不斷重復(fù)進(jìn)行，鑄棒的長度就不斷增加，結(jié)晶器的冷卻水套先進(jìn)行熱交換，使鋁液凝固成鑄棒，然后水套內(nèi)的水從另一端噴出，直接噴在已凝固的鑄棒上，使鑄棒進(jìn)一步冷卻。將鑄造芯棒由上至下緩慢插入液穴中直至液穴底部，定位后，鑄造芯棒不再隨鑄棒下移，由于液穴底部爐水溫度接近于凝固點(diǎn)，金屬熔融液由外向內(nèi)冷卻，芯頭的插入，使得中心的爐水有了結(jié)晶的形核點(diǎn)，爐水沿芯棒表面結(jié)晶，形成凝固殼，并隨鑄棒一起滑出結(jié)晶器，形成空心棒坯的內(nèi)孔。芯棒從上至下插入金屬熔融液中，通過鑄棒自身重力作為牽引力，可防止凝固的鑄棒將芯棒抱死，使鑄造能順利進(jìn)行。在整個鑄造過程中，鑄棒會不斷下移，液穴內(nèi)熔融的鋁液不斷凝固并下移，同時不斷有新的溫度較高的鋁液流入液穴內(nèi)，從而使鋁棒的長度增加，使鑄造過程能順利進(jìn)行。本發(fā)明操作簡單，單人即可完成全部操作，工作效率高，安全性高，夾具投入少，更可利用現(xiàn)有鑄造設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，對設(shè)備不用進(jìn)行改動。由于芯棒無水冷卻，不會發(fā)生漏水而引發(fā)安全事故。


圖1是鑄造整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是鑄造芯棒結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是石墨芯頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是緊定外套管定位結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
預(yù)先做好鑄造芯棒。如圖2、圖3所示，鑄造芯棒1的棒體為一根連接鋼管15，連接鋼管15的底部插于石墨芯頭16內(nèi)。石墨芯頭的底部為球面，球面半徑SR＝d/2，其中d為芯頭直徑。連接鋼管頭部通過螺紋連接套13與定位套管12緊套，定位套管頂部設(shè)有擋圈11。連接鋼管會與金屬鋁熔融液接觸的部位外壁用保溫紙或耐高溫套管14將其包裹，以避免金屬鐵對金屬熔融液的成份造成影響。在石墨芯頭16底部開設(shè)有與連接鋼管連通的透氣檢查孔17。在石墨芯頭底部的透氣檢查孔上，先用一小塊保溫紙涂上玻璃水將其封上，防止在插入芯棒時，鋁液進(jìn)入將其堵死。在距離芯頭16底部d/2的位置18，延軸向加工1∶14～1∶17的錐度。
引錠座插于結(jié)晶器底部，與結(jié)晶器共同構(gòu)成鑄室。
將鑄造芯棒插入結(jié)晶器中時，必須確保鑄造芯棒與結(jié)晶器為同心安裝。如圖4所示，先將緊定外套管2進(jìn)行定位，保證緊定外套管2的中心與結(jié)晶器6的中心同軸。其方法是，制作定位座9和定位桿8，將定位座9與結(jié)晶器6配合安裝，定位桿8一端安裝于定位座9軸心，另一端插于緊定外套管2內(nèi)，然后將緊定外套管2焊接固定在支架3上，再將定位座9和定位桿8拆除。通過這種方法，使緊定外套管2與結(jié)晶器6同心安裝。
把金屬鋁熔融液澆注入結(jié)晶器鑄室7內(nèi)。鑄造開始，并將鑄造盤面上的浮渣清理干凈后，再將鑄造芯棒插入。如圖1所示，將金屬熔融液澆注入結(jié)晶器6的鑄室7中，先鑄出一段＞500mm長的的實(shí)心鑄棒。鑄棒由結(jié)晶器水套所包圍，由外向內(nèi)冷卻，繼續(xù)注入金屬熔融液，受水套的冷卻，靠近室壁的金屬熔融液凝固成固定鑄棒，而中心的液體溫度較高而保持熔融狀態(tài)，形成液穴。
將鑄造芯棒1由上至下緩慢插入金屬熔融液中至液穴底部，當(dāng)芯頭觸及液穴底部并隨鑄棒下移2～4mm后立即定位。由于液穴底部71爐水溫度接近于凝固點(diǎn)，芯頭的插入，使得液穴中心的爐水有了結(jié)晶的形核點(diǎn)，爐水沿芯棒表面結(jié)晶，形成凝固殼，并隨鑄棒緩慢向下移動，形成通孔。在鑄造芯棒1插入后，用鐵釬從鑄造芯棒1頂部插入，捅破透氣檢查孔17上的保溫紙，同時檢查通孔是否形成，若未形成，則需要調(diào)整降低鑄造芯棒的位置。
在鑄造過程中先鑄出500～600mm長的實(shí)心鑄棒后再插入鑄造芯棒的原因是，通過鑄棒自身重力作為牽引力，在從上至下的插入過程中，防止金屬熔融液將芯棒抱死，使鑄造能順利進(jìn)行，在整個鑄造過程中，內(nèi)孔不通水冷卻，通過鑄棒外部冷卻，鑄造形成通孔。鑄造過程由一人操作即可完成，操作簡單，由于芯棒無水冷卻，不會發(fā)生漏水而引發(fā)的安全事故。
本技術(shù)適用于鋁合金空心棒胚的鑄造，也可應(yīng)用于其它金屬棒胚的鑄造。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)孔無水冷卻鑄造空心棒坯的方法，采用立式半連續(xù)鑄造，包括結(jié)晶器及鑄造芯棒，引錠座插于結(jié)晶器底部，與結(jié)晶器共同圍合成一鑄室，并由結(jié)晶器水套所冷卻，其特征在于包括以下步驟(A)將熔融金屬液澆注入鑄室內(nèi)，靠近室壁的熔融液形成凝固的鑄棒，鑄棒中心為由未凝固的熔融金屬液形成的液穴；(B)將所述鑄造芯棒由上至下緩慢插入液穴至液穴底部，定位后固定，熔融金屬液在芯棒表面結(jié)晶成凝固殼，形成空心棒坯的內(nèi)孔；(C)緩慢下移引錠座，使凝固的鑄棒隨引錠座一起滑出結(jié)晶器，同時鑄室內(nèi)持續(xù)地澆注熔融金屬液；所述鑄造芯棒以一連接鋼管作為棒體，連接鋼管一端插接在底部為球面的石墨芯頭內(nèi)，另一端固定在緊定外套管上，連接鋼管外壁包裹有耐高溫材料套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟A中先鑄造一段500～600mm長的實(shí)心鑄棒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述球面石墨芯頭在距離芯頭底部d/2處延軸向加工1∶14～1∶17的錐度，其中d為芯頭直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述石墨芯頭底部的中心，延軸向開設(shè)一透氣檢查孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述鑄造芯棒與結(jié)晶器同心安裝。
6.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法所采用的鑄造芯棒，以一連接鋼管作為棒體，連接鋼管底部插于一球面石墨芯頭內(nèi)，連接鋼管頭部固定有緊定外套管，以便芯棒固定于結(jié)晶器，連接鋼管外壁包裹有耐高溫材料層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)孔無水冷卻鑄造空心棒坯的方法，采用立式半連續(xù)鑄造，包括結(jié)晶器及鑄造芯棒，引錠座插于結(jié)晶器底部，與結(jié)晶器共同圍合成一鑄室，并由結(jié)晶器水套所冷卻，其特征在于包括以下步驟(A)將熔融金屬液澆注入鑄室內(nèi)；(B)將所述鑄造芯棒由上至下緩慢插入液穴至液穴底部，熔融金屬液在芯棒表面結(jié)晶形成空心棒坯的內(nèi)孔；(C)緩慢下移引錠座，使凝固的鑄棒隨引錠座一起滑出結(jié)晶器。在整個鑄造過程中，鑄棒不斷下移，同時不斷有新的溫度較高的鋁液流入液穴內(nèi)，從而使鋁棒的長度增加，使鑄造過程能順利進(jìn)行。本發(fā)明操作簡單，單人即可完成全部操作，工作效率高，安全性高，由于芯棒無水冷卻，不會發(fā)生漏水而引發(fā)安全事故。
文檔編號B22D11/041GK1843660SQ200610035119
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者伍積輝, 孔令偉, 劉一崢 申請人:臺山市金橋鋁型材廠有限公司