專利名稱：一種制造空心銅合金鑄錠的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制造空心銅合金,技術(shù)，主要涉及一種用于制造空心合，錠的鑄造方法及其裝置。背景絲目前，隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，各領(lǐng)鵬銅合^y品的需求與日俱增， 銅合金的鑄造加工技術(shù)已成為帝喲我國銅加工工業(yè)發(fā)展的鵬。隨著中國造船 業(yè)發(fā)展ayi，電力行業(yè)用銅量增大，國內(nèi)國際都有很大的市場空間。高性能的 銅合金管材制品在電力、制冷、船舶等各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為斷氏赫，提 高產(chǎn)品質(zhì)量，提出了管材的近終^^鑄造并發(fā)展了多種鑄造方法，但其生產(chǎn)技術(shù) 對產(chǎn)品質(zhì)量的提高上面臨M，亟待研究開發(fā)新技術(shù)發(fā)展管的近終形狀鑄造方 法。目前直,造空心錠的工藝技術(shù)在國內(nèi)并不多見，鑄造空心銅錠目前局限 于水平鑄造法，現(xiàn)有的水平連鑄空心鑄錠的結(jié)晶器的芯頭是一個石墨,模具， 由于石墨芯頭沒有水冷卻系統(tǒng)，從而造成空心^i定的內(nèi)表面冷卻效果不好，由此而不能鑄造大規(guī)格的空心鑄錠，且空心鑄錠的內(nèi)徑偏差大；石墨的3M低， 凝固的空心鑄錠抱芯力隨W^規(guī)格的增大而增大時，石墨芯頭模具就容易碎 裂。上述原因限制了現(xiàn)有水平鑄造空心離的質(zhì)量，特別是不倉,大規(guī)格的 空心離。由于纖自重的影響，也限制了空心辦定在水平鑄造中不能生產(chǎn)大 規(guī)格產(chǎn)品。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的即是提出一種制造空心銅合^#^的方法及^#及的裝置。 本發(fā)明所提出的方法為對銅合金熔煉均勻后，將鑄造平臺上的澆鑄小車 上的有芯結(jié)晶器的環(huán)形澆注空腔與澆注管的兩個對稱的澆注口對應(yīng)，鑄造機的 鑄造車升至鑄造平臺的澆注小車下方，鑄造車上的托座具有的中間孔，使其配 合結(jié)晶器的芯，入，托座上的燕尾槽與結(jié)晶器的環(huán)形澆注空腔對應(yīng)；熔煉爐 的爐頭內(nèi)部控流系^C流，銅合金熔液通過澆注管兩個對稱的澆注口澆注入結(jié) 晶器的環(huán)麟注空腔內(nèi)；采TO環(huán)麟注空腔內(nèi)、夕卜進行7糊即對空心,內(nèi)、 夕卜表面進行冷卻的方式，糊7jCiSA結(jié)晶器芯頭和夕卜套的環(huán)形空腔內(nèi)，M卜套、芯頭的底部排出，并從與托座的中間孔貫通的繊的兩個搏水孔排出，對空心辯定內(nèi)、外表面進行冷卻；銅合^(t液M31結(jié)晶器的環(huán)形澆注空腔進入，流入 托座上的燕尾槽，然后暫^^熔液流出，待燕尾槽的銅液基本^P凝固，只剩下 中間部分還沒凝固時繼續(xù)放流銅合金熔液；啟動連鑄機伺服PLC控制系統(tǒng)，通 過托座燕尾槽對織向下的牽弓間固定作用緩慢向下牽引辦定，鑄造機按規(guī)定 的工藝進行自動"^"拉"半連，注作業(yè)；^^定拉至工藝要求的長度后， 關(guān)閉熔煉爐的控流系統(tǒng)，停止鑄造機伺服系統(tǒng)的"^~拉"工作，關(guān)閉冷卻水 系統(tǒng)，推出澆鑄小車，讓鑄造機伺服系紅作使鑄造小車髓空心辭定緩慢上 升一離巨離，然后用天車把空心,從鑄造坑中拉出。本發(fā)明鑄造方縣用PLC控制下的'1f"拉"弓l錠的半連續(xù)鑄造工藝，鑄 itX藝參數(shù)2. 5 6m/h的平均鑄5t3M， 800 1200次的停拉周期頻率，■ 額定長度為2.5 6m，弓暇為2 8咖。'm爐采用大型工頻有芯應(yīng)應(yīng)電爐，熔煉過S^用PLC ^系統(tǒng)控制爐子的運行過程，可實現(xiàn)爐溫的連續(xù)控制、精確測定，確保了,化學(xué)成分的均勻 性。鑄造機與感應(yīng)爐實 鎖保護，金屬液旨可以連續(xù)柳，制。本發(fā)明的工藝方法可生產(chǎn)多種銅合金牌號的空心麟，產(chǎn)品規(guī)格為夕卜捉 內(nèi)徑 cD70 cD650n皿/O20 ①450mra本發(fā)明所涉及的結(jié)晶器為有芯頭結(jié)構(gòu)，具有由夕卜套內(nèi)殼和外套外殼構(gòu)成的 外套且由夕卜套內(nèi)殼和外套外殼構(gòu)成的環(huán)形空腔內(nèi)具有^P水進入由底部出7jC孔排出對空心^ll外表面進行冷卻；具有由芯頭內(nèi)殼和芯頭外殼構(gòu)成的芯頭且芯頭位于結(jié)晶器中部，由芯頭內(nèi)殼和芯頭外殼構(gòu)成的環(huán)形空腔內(nèi)具有m口7jcitA由底部出水孔排出對空心鑄錠內(nèi)表面進行冷卻；芯頭與外套之間為鑄液進入的 環(huán)形空腔。在外套的外處具有兩個或兩個以上_@^設(shè)置的糊雄水孔，在外套的外殼上具有與，7KiS7jCM"應(yīng)設(shè)置的出水孔，并將出水孔與芯頭的冷卻水 進水孔相，，艮口外套外殼上的出水孔把由冷卻7jCit水孑[iiA的冷卻水導(dǎo)出進 入芯頭，出水孔把外套、芯頭的冷卻機構(gòu)連通為統(tǒng)一的一套冷卻系統(tǒng)。冷卻水 進水孔設(shè)置的關(guān)鍵是保W^的一定的it7JC量和水壓。出水孔與冷卻7jCit7JC孔對應(yīng)， 一進一出，它們的相對位置主要是便于管路的安裝。結(jié)晶器外套和芯頭環(huán)形空腔底部的出水孔為多個且沿圓周均布設(shè)置。結(jié)晶器外套環(huán)形空腔底部的出水孔與芯頭環(huán)形空腔底部的出7jC孔之間的夾 角小于90° 。結(jié)晶器夕瞎的環(huán)形空腔與芯頭的環(huán)形空腔內(nèi)有螺旋向下的金屬片，使ifA 的冷卻水對結(jié)晶器的外套和芯頭四周進行冷卻。本發(fā)明所涉及的托座，其具有中間孔以配合結(jié)晶器的芯頭插入，托齢卜壁 上具有兩個XW的桐冰孔且排水孔與中間孑L貫通，排水孔向下傾斜一定角度， 有利于鑄造中芯頭內(nèi)流出的冷卻水從這兩個排水孔排出，排水孔大小與糊水 進水孔同徑。同時，這兩個排水子成可以作為鵬吊裝時的"吊裝孔"。托座上 開置的燕尾槽，以實現(xiàn)托座對鑄錠向下的固定和牽引，燕尾槽的深度小于芯頭 插入孔的深度。本發(fā)明所涉及的澆鑄管，由于偏心澆鑄容易造成,出現(xiàn)一鋪曬集中缺 陷，所以采艦頭澆鑄的方式，即澆注管一端與熔煉爐爐頭的控、縣統(tǒng)聯(lián)接， 另一端具有對稱的兩個澆注口。此結(jié)構(gòu)加工方便，且避免了因結(jié)晶器中心有芯 頭而不能中A條鑄的困難，也避免了偏心澆鑄而帶來的,表面缺陷的出現(xiàn)， 解決了澆鑄系統(tǒng)的澆鑄配合問題 高了空心銅錠的表面與內(nèi)部質(zhì)量。本發(fā)明生產(chǎn)的空心銅合^^特點是壁厚和附L彎曲度的偏差都較小，鑄 孔呈比較規(guī)則的圓形，鑄造過程中幾乎沒有形成讓內(nèi)孔軸向呈高低起伏狀態(tài)的 偏析瘤，從空心錠的表面質(zhì)量可以看出，纖內(nèi)夕卜表面均好，偏析瘤得到了有 效的抑制,表面平整光潔，在初凝殼中,因內(nèi)部過熱熔體重溶的枝晶間低熔點物 質(zhì)，不至于在熔體靜壓力作用下滲出凝殼，形成偏析瘤。


圖1為結(jié)晶器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中A部分放大圖。圖3為圖1中B部分放大圖。圖4為圖1的俯視圖。圖5為托座結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5的俯視圖。圖7為圖5的側(cè)視圖。圖8為澆注管結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、軟管，2、糊水出水孔，3、糊7j^K孔，4、結(jié)晶器外套外殼，5、結(jié)晶器外套內(nèi)殼，6、結(jié)晶器芯頭外殼，7、結(jié)晶器芯頭內(nèi)殼，8、芯頭 it/Jc孔，9、夕卜套出水孔，10、芯頭出水孔，11、托座，12、托座中間孔，13、 托座排水孔，14、托座燕尾槽，15托座安裝固定 L， 16、石墨澆注管。 具體實駄式結(jié)合附圖給出的實施例對本發(fā)明加以進一步說明本發(fā)明的具體實施例采用大型工頻有芯感應(yīng)電爐熔煉銅合金溶液，銅合，煉均勻后，將鑄造 平臺上的鑄造澆注小車其有芯結(jié)晶器的環(huán),注空腔與澆注管的兩個對稱的澆 注口對應(yīng)，鑄造機的鑄造車升至鑄造平臺的澆鑄小車下方，鑄造車上的托座其 具有的中間孔配合結(jié)晶器的芯頭插入，托座上的燕尾槽與結(jié)晶器的環(huán)形澆注空 腔對應(yīng)；熔煉爐的爐頭內(nèi)部控流系統(tǒng)放流，銅合^^熔液通過澆注管兩個對稱的 澆注口澆注入結(jié)晶器的環(huán)形澆注空腔內(nèi)；采取對環(huán)形澆注空腔內(nèi)、外進行冷卻 即對空心,內(nèi)、夕卜表面進行冷卻的方式，冷卻水進入結(jié)晶器芯頭和外套的環(huán) 形空腔內(nèi)，M卜套、芯頭的底部排出，并從與托座的中間孔貫通的對稱的兩個排水孔排出，對空心鑄錠內(nèi)、外表面進行冷卻；銅合^^熔液M:結(jié)晶器的環(huán)形 澆注空腔iftA, ^EA托座上的燕尾槽，然后暫停熔液流出，待燕尾槽的銅液基 本冷卻凝固，只剩下中間部分還沒凝固時繼續(xù)放流銅合金熔液；啟動連鑄機伺 服PLC控制系統(tǒng)，艦托座燕尾槽對纖向下的牽引和固定作用緩慢向下牽引 衛(wèi)定，鑄造機按規(guī)定的工藝進行自動"l^"拉"半連續(xù)澆注作業(yè)；待,拉至 工藝要求的誠后，關(guān)閉熔煉爐的控流系統(tǒng)，停止鑄造機伺服系統(tǒng)的"f^"拉" 工作，關(guān)閉糊水系統(tǒng)，推出澆鑄小車，讓鑄造機伺服系統(tǒng)工作使鑄造小車托 著空心#^緩慢上升一挪巨離，然后用天車把空心鑄錠從鑄造坑中拉出。本發(fā)明鑄造方法采用PLC控制下的"#"~拉"弓l錠的半連續(xù)離工藝，鑄 造工藝參數(shù)2. 5 6m/h的平均鑄皿度，800 1200次的停拉周期頻率，^!定 額定長度為2.5 6m，引程為2 8mm。本發(fā)明所涉及的裝置中，大型工頻有芯感應(yīng)電爐，鑄造平臺和鑄造澆鑄小 車及鑄造機、鑄造車等；所涉及的熔煉爐的爐頭內(nèi)部控流系統(tǒng)，鑄造機伺服PLC 控制系統(tǒng)均為現(xiàn)有鑄造工藝普 用的裝置，本發(fā)明所涉及的主要是結(jié)晶器、托座及澆注管的技術(shù)結(jié)構(gòu)。如圖1所示并參照圖4，本發(fā)明的結(jié)晶器為有芯頭結(jié)構(gòu)，結(jié)晶器具有由外套外殼4和外套內(nèi)殼5構(gòu)成的夕卜套且由夕瞎外殼和夕卜套內(nèi)殼構(gòu)成的環(huán)形空腔內(nèi) 具有,7KiSA由底部出水孔9排出對空心#^卜表面進行，；具有由芯頭 內(nèi)殼7和芯頭外殼6構(gòu)成的芯頭且芯Mt于結(jié)晶器中部，由芯頭內(nèi)殼和芯頭外 殼構(gòu)成的環(huán)形空腔內(nèi)具有mP7M入由底部出水孔10排出對空心鑄錠內(nèi)表面進 行冷卻；芯頭與外套之間為鑄M入的環(huán)形空腔。結(jié)晶器外套的外紅具有兩個或兩個以上且艦設(shè)置的7物7jCit7jC孔3，每 對iS7jC UW設(shè)置；在夕瞎的外赴具有與糊7Ka^K Ut應(yīng)設(shè)置的出水孔2, 該實施例中,7KiS水孔3為兩個，對稱設(shè)置；出水孔2也為兩個。并通過軟 管1將出水孔2與芯頭的mP7jCit水孔8相連通，艮P外套外殼上的出水孔2把 由冷卻7爐水孔3進入的冷卻水導(dǎo)出進入芯頭，出7jC孔2把外套、芯頭的冷卻 機構(gòu)iiil為統(tǒng)一的一套冷卻系統(tǒng)。結(jié)晶器外，形空腔底部的出水孔9為多個且沿圓周均布設(shè)置，具體結(jié)構(gòu) 為參照圖2，結(jié)晶默卜套的內(nèi)殼5由紫銅縦加工，其下端彎折的底部具有圓 周均布的出水孔9，出水孔直徑2 4mra;外套內(nèi)殼5的底部靠 瞎內(nèi)殼下端 彎折的底部Jlit行配合。外套外殼4由^^鑄造加工，其內(nèi)壁上'離螺旋向下 的鐵片使駄的冷卻水對結(jié)晶器外套四周進行均勻冷卻。外套底部的出水孔9 也可位于外套外殼的底部。結(jié)晶器芯頭環(huán)形空腔底部的出水孔10為多個且沿圓周均布設(shè)置，具體結(jié)構(gòu) 為參照圖3，結(jié)晶器芯頭的外殼6由紫銅鑄造加工，其下,折的底部具有圓 周均布的出水 LIO，出水 L直徑2 4mm;芯頭外殼6的底部靠在芯頭內(nèi)殼7下 端彎折的底部，行配合。芯頭內(nèi)殼7由,鑄造加工，其內(nèi)壁上焊接螺旋向 下的鐵片使iiA的冷卻水對結(jié)晶器芯頭四周進行均勻冷卻。芯頭底部的出水孔 10也可位于芯頭內(nèi)殼的底部。夕卜,形空自部的出水孔9與芯頭環(huán)形空腔底部的出水孔10之間的夾角 小于90°，在8(T左右，出7K孔9和出水孔10均為斜 L，指向空心,外部和 內(nèi)部表面。參照圖4，芯頭您K孔8為^^鑄造加工，其用螺母與外套職緊固，芯頭 的內(nèi)、外殼與之配合固定。如圖5 圖7ff^，祀座11具有中間 L12，用以配合結(jié)晶器的芯 入， 托座外壁上具有兩個Xtt的排水孔13且排水孔與中間孔12貫通，排水孔13向下傾斜一定角度，排水孔13的大小與冷卻 水孔3同徑。托座ll上開置的 燕尾槽14，實現(xiàn)ftjfef纖向下的牽弓l和固定作用，燕尾槽的深度小于芯頭插 入孔的深度。如圖8戶標，本發(fā)明涉及的澆注管16，具有兩個娜的澆注口，實1 頭 對稱澆注的方式，澆注管進口端與熔煉爐爐頭的控流系統(tǒng)聯(lián)接，兩個澆注口對 應(yīng)結(jié)晶器的環(huán)，注鑄造空腔。
權(quán)利要求
1. 一種制造空心銅合金鑄錠的方法，其特征是對銅合金熔煉均勻后，將鑄造平臺上的鑄造澆鑄小車其有芯結(jié)晶器的環(huán)形澆注空腔與澆注管的兩個對稱的澆注口對應(yīng)，鑄造機的鑄造車升至鑄造平臺的澆注小車下方，鑄造車上的托座其具有的中間孔配合結(jié)晶器的芯頭插入，托座上的燕尾槽與結(jié)晶器的環(huán)形澆注空腔對應(yīng)；熔煉爐的爐頭內(nèi)部控流系統(tǒng)放流，銅合金熔液通過澆注管兩個對稱的澆注口澆注入結(jié)晶器的環(huán)形澆注空腔內(nèi)；采取對環(huán)形澆注空腔內(nèi)、外進行冷卻即對空心鑄錠內(nèi)、外表面進行冷卻的方式，冷卻水進入結(jié)晶器芯頭和外套的環(huán)形空腔內(nèi)，從外套、芯頭的底部排出，并從與托座的中間孔貫通的對稱的兩個排水孔排出，對空心鑄錠內(nèi)、外表面進行冷卻；銅合金熔液通過結(jié)晶器的環(huán)形澆注空腔進入，流入托座上的燕尾槽，然后暫停熔液流出，待燕尾槽的銅液基本冷卻凝固，只剩下中間部分還沒凝固時繼續(xù)放流銅合金熔液；啟動連鑄機伺服PLC控制系統(tǒng)，通過托座燕尾槽對鑄錠向下的牽引和固定作用緩慢向下牽引鑄錠，鑄造機按規(guī)定的工藝進行自動“停-拉”半連續(xù)澆注作業(yè)；待鑄錠拉至工藝要求的長度后，關(guān)閉熔煉爐的控流系統(tǒng)，停止鑄造機伺服系統(tǒng)的“停-拉”工作，關(guān)閉冷卻水系統(tǒng)，推出澆鑄小車，讓鑄造機伺服系統(tǒng)工作使鑄造小車托著空心鑄錠緩慢上升一段距離，然后用天車把空心鑄錠從鑄造坑中拉出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1戶脫的一種制造空心銅合^l定的方法，辦征是采 用PLC控制下的"f^"拉"弓l錠的半連續(xù)鑄紅藝，^tX藝參數(shù)2.5 6m/h 的平均鑄i^3M， 800 1200次的停拉周期頻率，,額定長度為2. 5 6m，引 程為2 8mm。
3、 一種鑄造空心銅合^f定的裝置，其特征是a、 結(jié)晶器為有芯頭結(jié)構(gòu)，具有由外套內(nèi)殼(5)和外套外殼(4)構(gòu)成的外 套且由外套內(nèi)殼和外套外殼構(gòu)成的環(huán)形空腔內(nèi)具有冷卻水進入由底部出水孔(9)排出對空心^l鈔卜表面進行冷卻；具有由芯頭內(nèi)殼(7)和芯頭外殼(6) 構(gòu)成的芯頭且芯頭位于結(jié)晶器中部，由芯頭內(nèi)殼和芯頭外殼構(gòu)成的環(huán)形空腔內(nèi) 具有冷卻7jCiSA由底部出水孔(10)排出對空心衛(wèi)定內(nèi)表面進行冷卻；芯頭與 外套之間為鑄^A的環(huán)形空腔；b、 托座(11)具有中間孔(12)以配合結(jié)晶器的芯頭插入，,夕隨上具 有兩個對稱的排水孔(13)且排水孔與中間孔(12)貫通，排水 L (13)向下傾斜一定角度，有利于鑄造中芯頭流出的飾水從這兩個排水孔排出，排水孔 (13)的大小與糊7爐水孔(3)同徑；托座(11)上開置的燕尾槽(14)，以實現(xiàn)托J^t織向下的牽弓l和固定作用，燕尾槽的深度小于芯 入孔的深度；c、澆注管(16)采 頭)^ 注的方式，即澆注管一端與j^煉爐爐頭的 控流系統(tǒng)聯(lián)接，另一端具有對稱的兩個澆注口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3戶腿的一種制造空心銅合^g的裝置，，辦征是所述結(jié)晶器的夕卜套的夕卜紅具有兩個或兩個以上5j^設(shè)置的7t4PxKa7K孔(3)，在外套的外針具有與糊7RiS7K L^應(yīng)設(shè)置的出水 L (2)并將出水孔與芯頭 的冷卻水進水孔相連通，即外套外殼上的出水孔(2)把由冷卻7jC進水孔(3) 駄的辨口水導(dǎo)出駄芯頭，出水 L (2)桫卜套、芯頭的冷卻機l^iil為統(tǒng)一 的一套冷卻系統(tǒng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求書3戶脫的一種制造空心銅合^#^的裝置，其特征是 所述結(jié)晶器外套和芯頭環(huán)形空腔底部的出水孔(9) (10)為多個且沿圓周均布 設(shè)置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3臓的一種帝隨空心銅合^^的體，辦征是所 述結(jié)晶器外，形空腔底部的出7jC孔(9)與芯頭環(huán)形空腔底部的出7jC L (10) 之間的夾角小于90°。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3臓的一種審隨空心銅合^^的裝置，辦征是所述結(jié)晶器外套的環(huán)形空腔與芯頭的環(huán)形空腔內(nèi)有螺旋向下的金屬片，使itA的冷卻水對結(jié)晶器的夕卜套和芯頭四周進行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于制造空心銅合金鑄錠的方法及所涉及的裝置。將鑄造平臺上的鑄造澆注小車其有芯結(jié)晶器的環(huán)形澆注空腔與澆注管的兩個對稱的澆注口對應(yīng)，鑄造車上的托座其具有的中間孔配合結(jié)晶器的芯頭插入；銅合金熔液通過澆注管兩個對稱的澆注口澆注入結(jié)晶器的環(huán)形澆注空腔內(nèi)；采取對環(huán)形澆注空腔內(nèi)、外進行冷卻即對空心鑄錠內(nèi)、外表面進行冷卻的方式，冷卻水進入結(jié)晶器芯頭和外套的環(huán)形空腔內(nèi)，從外套、芯頭的底部排出，并從與托座的中間孔貫通的對稱的兩個排水孔排出，對空心鑄錠內(nèi)、外表面進行冷卻。銅合金熔液通過結(jié)晶器的環(huán)形澆注空腔進入，流入托座上的燕尾槽，通過燕尾槽對鑄錠向下的牽引和固定作用緩慢向下牽引鑄錠。
文檔編號B22D7/00GK101244450SQ20071005400
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者孫建科, 堯 詹, 郜貞軒, 衛(wèi) 陳 申請人:洛陽雙瑞達特銅有限公司