專利名稱：鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器及其應(yīng)用，屬于鋁合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁合金空心錠常見的生產(chǎn)方法有兩種一種是首先鑄造出實(shí)心棒坯，經(jīng)擠壓或穿孔得到空心錠；另一種是用由外結(jié)晶器和芯子組成的結(jié)晶器，以半連鑄的方法直接鑄造出空心錠。與前者相比，后一種方式具有工序少、生產(chǎn)周期短、能耗低、金屬利用率高等顯著優(yōu)點(diǎn)，而且可以生產(chǎn)難穿孔的空心錠。因此，半連鑄直接生產(chǎn)空心錠是目前生產(chǎn)鋁合金空心錠的主要方式。但是由于傳統(tǒng)的空心錠結(jié)晶器冷卻壁長度較大，且無熱頂保溫帽，金屬液通過澆注漏斗從頂部進(jìn)入型腔，因此采用這種結(jié)晶器生產(chǎn)空心錠時(shí)，極易形成表面冷隔、偏析瘤、夾雜等缺陷，在擠壓前車皮、鏜孔量很大，大大降低了金屬利用率和綜合成品率。
專利公開號為CN201154392Y的中國專利公開了 “一種熱頂空心錠結(jié)晶器”，在外結(jié)晶器及芯子上分別設(shè)置保溫帽，鑄造時(shí)冷卻水通過外結(jié)晶器與芯子的噴水孔分別對空心錠內(nèi)、外表面進(jìn)行冷卻。該方法由于使用了保溫帽，鑄造時(shí)有利于熔體中的氣體和夾雜上浮，從而減少空心錠內(nèi)氣孔、夾雜缺陷。但是由于結(jié)構(gòu)受保溫帽限制，該結(jié)晶器在鑄造過程中不能對空心錠內(nèi)、外表面注油潤滑，由于坯殼與結(jié)晶器冷卻壁之間存在摩擦，因此空心淀，特別是聞合金化招合金心淀的表面質(zhì)量仍有待進(jìn)一步提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器及其應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器，包括水套、外結(jié)晶器本體和芯子本體，水套與外結(jié)晶器本體相連接，其特征在于水套的冷卻水腔中設(shè)有分水環(huán)，與冷卻水腔相貫通的噴水孔朝向外結(jié)晶器冷卻壁，外結(jié)晶器本體內(nèi)設(shè)有外潤滑油通道，外潤滑油通道一端通過供油管與供油裝置相連，另一端開口于外儲油槽，緊壓在外儲油槽上的外注油環(huán)朝向外結(jié)晶器冷卻壁，在外結(jié)晶器本體上固定有外保溫帽，在外保溫帽側(cè)面設(shè)置同水平流槽；芯子本體置于外結(jié)晶器本體中的中央位置，芯子本體的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，形成儲水空腔，其底端由堵頭密封，芯子本體內(nèi)設(shè)有進(jìn)水管，進(jìn)水管的內(nèi)腔與儲水空腔相連通，進(jìn)水管外套設(shè)有出水管，出水管的內(nèi)壁與進(jìn)水管的外壁之間形成的內(nèi)腔與儲水空腔相連通；芯子本體內(nèi)設(shè)有內(nèi)潤滑油通道，內(nèi)潤滑油通道一端通過供油管與供油裝置相連，另一端開口于內(nèi)儲油槽，緊壓在內(nèi)儲油槽上的內(nèi)注油環(huán)朝向芯子冷卻壁，芯子冷卻壁呈上大下小的錐度結(jié)構(gòu)，芯子本體上固定有內(nèi)保溫帽。進(jìn)一步地，上述的鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器，所述內(nèi)保溫帽和外保溫帽的高度為 50 200mm。更進(jìn)一步地，上述的鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器，所述外結(jié)晶器冷卻壁的高度為3(T50mm，芯子冷卻壁的高度為3(Tl00mm。更進(jìn)一步地，上述的鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器，外注油環(huán)的材質(zhì)為金屬，外注油環(huán)與外儲油槽相接觸的面周向上均勻開設(shè)縫隙，縫隙的寬度和高度均是0. ro. 5mm。再進(jìn)一步地，上述的鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器，內(nèi)注油環(huán)的材質(zhì)為金屬，內(nèi)注油環(huán)與內(nèi)儲油槽相接觸的面周向上均勻開設(shè)縫隙，縫隙的寬度和高度均是0. ro. 5_。本發(fā)明結(jié)晶器實(shí)現(xiàn)鋁合金空心錠 半連鑄，鑄造時(shí)鋁液從外保溫帽側(cè)面同水平流槽進(jìn)入結(jié)晶器，水冷作用下形成初凝殼，當(dāng)保溫帽內(nèi)金屬液位高度達(dá)到要求后啟動(dòng)鑄造機(jī)，鑄造速度為8(Tl20mm/min，并以脈沖方式向結(jié)晶器供油，分別對空心錠的內(nèi)、外表面進(jìn)行潤滑，冷卻水進(jìn)入冷卻水腔后經(jīng)過分水環(huán)從噴水孔流至空心錠外表面進(jìn)行冷卻，潤滑油通過潤滑油通道灌滿外儲油槽，并經(jīng)由外注油環(huán)的縫隙流出，潤滑油潤滑外結(jié)晶器冷卻壁；冷卻水由進(jìn)水管進(jìn)入芯子本體內(nèi)部的儲水空腔，冷卻芯子后由同軸的出水管排出，潤滑油通過芯子潤滑油通道和內(nèi)儲油槽經(jīng)內(nèi)注油環(huán)的縫隙流出，潤滑油潤滑芯子冷卻壁；潤滑油以脈沖方式分別對空心錠的內(nèi)、外表面進(jìn)行潤滑，潤滑油壓力為f IOkPa,頻率為f 20次/min，直到鑄造結(jié)束。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在
結(jié)晶器冷卻壁高度小，在半連鑄過程中可以對外結(jié)晶器和芯子的冷卻壁注油潤滑，因此可以顯著提高空心錠的內(nèi)、外表面光潔度，減少后續(xù)塑性加工前的去皮量。結(jié)晶器設(shè)熱頂保溫帽，有利于鋁合金溶體中的夾雜上浮，可減少空心錠中的夾雜含量。采用同水平澆注方式，可多個(gè)結(jié)晶器安裝在同一個(gè)鑄造平臺上進(jìn)行生產(chǎn)，液位控制方便，生產(chǎn)效率高。芯子底部封閉采用循環(huán)水的冷卻方式冷卻空心錠內(nèi)表面，徹底避免了芯子部位漏鋁引起爆炸的安全隱患。適用于圓形及矩形、多邊形等異形鋁合金空心錠的生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明
圖I :本發(fā)明的剖切結(jié)構(gòu)示意 圖2 :外注油環(huán)的結(jié)構(gòu)示意 圖3 :圖2的A-A剖示意 圖4 :圖2的I部放大示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器，包括水套I、外結(jié)晶器本體2和芯子本體17，水套I與外結(jié)晶器本體2相連接，水套I的冷卻水腔中設(shè)有分水環(huán)3，與冷卻水腔相貫通的噴水孔5朝向外結(jié)晶器冷卻壁4，外結(jié)晶器本體2內(nèi)設(shè)有外潤滑油通道6，外潤滑油通道6一端通過供油管與供油裝置相連，另一端開口于外儲油槽7，緊壓在外儲油槽7上的外注油環(huán)8朝向外結(jié)晶器冷卻壁4，在外結(jié)晶器本體2上固定有外保溫帽9，在外保溫帽9側(cè)面設(shè)置同水平流槽；芯子本體17置于外結(jié)晶器本體2中的中央位置，芯子本體17的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，形成儲水空腔，其底端由堵頭密封，芯子本體17內(nèi)設(shè)有進(jìn)水管12，進(jìn)水管12的內(nèi)腔與儲水空腔相連通，進(jìn)水管12外套設(shè)有與其同軸的出水管13，出水管13的內(nèi)壁與進(jìn)水管12的外壁之間形成的內(nèi)腔與儲水空腔相連通；芯子本體17內(nèi)設(shè)有內(nèi)潤滑油通道14，內(nèi)潤滑油通道14 一端通過供油管與供油裝置相連，另一端開口于內(nèi)儲油槽15，緊壓在內(nèi)儲油槽15上的內(nèi)注油環(huán)16朝向芯子冷卻壁18，芯子冷卻壁18呈上大下小的錐度結(jié)構(gòu)，芯子本體17上固定有內(nèi)保溫帽11。如圖2、圖3和圖4所示，外注油環(huán)8的材質(zhì)為金屬，外注油環(huán)8與外儲油槽7相接觸的面周向上均勻開設(shè)縫隙，縫隙的寬度和高度均是0. ro. 5_。相對應(yīng)的，內(nèi)注油環(huán)16的材質(zhì)為金屬，內(nèi)注油環(huán)16與內(nèi)儲油槽15相接觸的面周向上均勻開設(shè)縫隙，縫隙的寬度和高度均是0. ro. 5mm。外結(jié)晶器和芯子上部為耐火材質(zhì)的保溫帽，內(nèi)保溫帽11和外保溫帽9的高度為5(T200mm，在外保溫帽9側(cè)面設(shè)置同水平流槽，實(shí)現(xiàn)同水平澆注。芯子通過支架10與外結(jié)晶器連接并保證同心度，外結(jié)晶器本體2和芯子本體17內(nèi)設(shè)有潤滑油通道和儲油槽，儲油槽和保溫帽之間是金屬材質(zhì)的注油環(huán)，注油環(huán)周向上均勻開設(shè)縫隙。外結(jié)晶器底部設(shè)有噴水口，為徹底消除空心錠靠近芯子部位漏鋁而引起爆炸的隱患，芯子底端用堵頭封閉，內(nèi)部設(shè)有同軸的進(jìn)水管和出水管，鑄造時(shí)利用循環(huán)水冷卻空心錠內(nèi)表面。外結(jié)晶器冷卻壁4的 高度為3(T50mm，芯子冷卻壁18的高度為3(Tl00mm。冷卻水進(jìn)入冷卻水腔后，經(jīng)過分水環(huán)3，從噴水孔5流至空心錠外表面進(jìn)行冷卻。外結(jié)晶器本體內(nèi)設(shè)有兩條外潤滑油通道6，潤滑油通過潤滑油通道6灌滿外儲油槽7，并經(jīng)由外注油環(huán)8的縫隙流出，潤滑油潤滑外結(jié)晶器冷卻壁4。鑄造時(shí)冷卻水由進(jìn)水管12進(jìn)入芯子本體17內(nèi)部的儲水空腔，冷卻芯子后由同軸的出水管13排出，芯子本體17內(nèi)設(shè)有兩條內(nèi)潤滑油通道14及其內(nèi)儲油槽15，在鑄造過程時(shí)，潤滑油通過芯子潤滑油通道14和內(nèi)儲油槽15，經(jīng)內(nèi)注油環(huán)16的縫隙流出，潤滑芯子冷卻壁18。芯子冷卻壁18呈上大下小，帶有一定錐度，用以定徑并有利于脫模。裝配好的芯子是一個(gè)組合整體，通過支架10與外結(jié)晶器相連。將芯子和外結(jié)晶器組裝成一體，連接潤滑油通道和供油裝置，并以脈沖方式向結(jié)晶器供油，潤滑油分別通過通道進(jìn)入外結(jié)晶器和芯子的儲油槽中，當(dāng)潤滑油通過注油環(huán)上的縫隙均勻流出后開始澆注，鋁合金熔體通過同水平流槽進(jìn)入由外結(jié)晶器、芯子和引錠頭組成的型腔，在水冷作用下形成初凝殼，當(dāng)保溫帽內(nèi)金屬液位達(dá)到要求后啟動(dòng)鑄造機(jī)，引錠頭向下移動(dòng)，進(jìn)行鋁合金空心錠的鑄造，在此過程中潤滑油以脈沖方式分別對空心錠的內(nèi)、外表面進(jìn)行潤滑。以制備0 272mmX 0106mm的2A12空心錠為例，當(dāng)溫度達(dá)71(T750°C開始澆注，鋁液經(jīng)同水平流槽進(jìn)入結(jié)晶器，水冷作用下形成初凝殼，當(dāng)保溫帽內(nèi)金屬液位高度達(dá)到要求80mm后啟動(dòng)鑄造機(jī)，鑄造速度為8(Tl20mm/min，并以脈沖方式向結(jié)晶器供油，分別對空心錠的內(nèi)、外表面進(jìn)行潤滑，潤滑油壓力為flOkPa，頻率為廣20次/min，直到鑄造結(jié)束。鑄造時(shí)利用循環(huán)水冷卻空心錠，鑄造時(shí)金屬液從保溫帽側(cè)面開口處流入結(jié)晶器，在鑄造過程中分別對外結(jié)晶器和芯子的冷卻壁脈沖式注油潤滑。顯著提高空心錠的內(nèi)、夕卜表面光潔度，減少后續(xù)塑性加工前的去皮量。結(jié)晶器設(shè)熱頂保溫帽，有利于鋁合金溶體中的夾雜上浮?？梢远鄠€(gè)結(jié)晶器安裝在同一個(gè)鑄造平臺上進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。芯子底部封閉采用循環(huán)水的冷卻方式冷卻空心錠內(nèi)表面，徹底避免漏鋁引起爆炸的安全隱患。需要理解到的是以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍?！?br> 權(quán)利要求
1.鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器，包括水套(I)、外結(jié)晶器本體(2)和芯子本體(17)，水套(I)與外結(jié)晶器本體(2)相連接，其特征在干水套(I)的冷卻水腔中設(shè)有分水環(huán)(3)，與冷卻水腔相貫通的噴水孔(5)朝向外結(jié)晶器冷卻壁(4)，外結(jié)晶器本體(2)內(nèi)設(shè)有外潤滑油通道(6)，外潤滑油通道(6)—端通過供油管與供油裝置相連，另一端開ロ于外儲油槽(7)，緊壓在外儲油槽(7)上的 外注油環(huán)(8)朝向外結(jié)晶器冷卻壁(4)，在外結(jié)晶器本體(2)上固定有外保溫帽(9)，在外保溫帽(9)側(cè)面設(shè)置同水平流槽；芯子本體(17)置于外結(jié)晶器本體(2)中的中央位置，芯子本體(17)的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，形成儲水空腔，其底端由堵頭密封，芯子本體(17)內(nèi)設(shè)有進(jìn)水管(12)，進(jìn)水管(12)的內(nèi)腔與儲水空腔相連通，進(jìn)水管(12)外套設(shè)有出水管(13)，出水管(13)的內(nèi)壁與進(jìn)水管(12)的外壁之間形成的內(nèi)腔與儲水空腔相連通；芯子本體(17)內(nèi)設(shè)有內(nèi)潤滑油通道(14)，內(nèi)潤滑油通道(14) 一端通過供油管與供油裝置相連，另一端開ロ于內(nèi)儲油槽(15)，緊壓在內(nèi)儲油槽(15)上的內(nèi)注油環(huán)(16)朝向芯子冷卻壁(18)，芯子冷卻壁(18)呈上大下小的錐度結(jié)構(gòu)，芯子本體(17)上固定有內(nèi)保溫帽(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器，其特征在于所述內(nèi)保溫帽(11)和外保溫帽(9)的高度為5(T200mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器，其特征在于所述外結(jié)晶器冷卻壁(4)的高度為3(T50mm，芯子冷卻壁(18)的高度為3(Tl00mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器，其特征在于外注油環(huán)(8)的材質(zhì)為金屬，外注油環(huán)(8)與外儲油槽(7)相接觸的面周向上均勻開設(shè)縫隙，縫隙的寬度和高度均是0. I 0. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器，其特征在于內(nèi)注油環(huán)(16)的材質(zhì)為金屬，內(nèi)注油環(huán)(16)與內(nèi)儲油槽(15)相接觸的面周向上均勻開設(shè)縫隙，縫隙的寬度和高度均是0. 1^0. 5mm。
6.應(yīng)用權(quán)利要求I所述結(jié)晶器實(shí)現(xiàn)鋁合金空心錠半連鑄，其特征在干鋳造時(shí)鋁液從外保溫帽(9)側(cè)面同水平流槽進(jìn)入結(jié)晶器，水冷作用下形成初凝殼，當(dāng)保溫帽內(nèi)金屬液位高度達(dá)到要求后啟動(dòng)鑄造機(jī)，鑄造速度為8(Tl20mm/min，冷卻水進(jìn)入冷卻水腔后經(jīng)過分水環(huán)(3)從噴水孔(5)流至空心錠外表面進(jìn)行冷卻，潤滑油通過潤滑油通道(6)灌滿外儲油槽(7)，并經(jīng)由外注油環(huán)(8)的縫隙流出，潤滑油潤滑外結(jié)晶器冷卻壁(4);冷卻水由進(jìn)水管(12)進(jìn)入芯子本體(17)內(nèi)部的儲水空腔，冷卻芯子后由同軸的出水管(13)排出，潤滑油通過芯子潤滑油通道(14)和內(nèi)儲油槽(15)經(jīng)內(nèi)注油環(huán)(16)的縫隙流出，潤滑油潤滑芯子冷卻壁(18);潤滑油以脈沖方式分別對空心錠的內(nèi)、外表面進(jìn)行潤滑，潤滑油壓カ為flOkPa，頻率為f 20次/min，直到鑄造結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋁合金空心錠半連鑄結(jié)晶器及應(yīng)用，水套的冷卻水腔中設(shè)有分水環(huán)，與冷卻水腔相貫通的噴水孔朝向外結(jié)晶器冷卻壁，外結(jié)晶器本體內(nèi)設(shè)有外潤滑油通道，其一端開口于外儲油槽，外儲油槽上的外注油環(huán)朝向外結(jié)晶器冷卻壁，在外結(jié)晶器本體上固定有外保溫帽；芯子本體置于外結(jié)晶器本體中的中央位置，其內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，設(shè)有進(jìn)水管，進(jìn)水管外套設(shè)有與其同軸的出水管；芯子本體內(nèi)設(shè)有內(nèi)潤滑油通道，內(nèi)潤滑油通道一端開口于內(nèi)儲油槽，內(nèi)儲油槽上的內(nèi)注油環(huán)朝向芯子冷卻壁，芯子本體上固定有內(nèi)保溫帽。鑄造時(shí)利用循環(huán)水冷卻空心錠，對外結(jié)晶器和芯子的冷卻壁進(jìn)行脈沖式注油潤滑，顯著提高空心錠的內(nèi)、外表面光潔度，減少后續(xù)塑性加工前的去皮量。
文檔編號B22D11/07GK102794416SQ20121025035
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者李新濤, 長海博文, 劉金炎 申請人:蘇州有色金屬研究院有限公司