專利名稱：上引連續(xù)鑄造用石墨結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是上引連續(xù)鑄造設(shè)備，尤其是上引連續(xù)鑄造用的石墨結(jié)晶器。
在上引連續(xù)鑄造中，金屬液是在石墨結(jié)晶器中結(jié)晶凝固成鑄坯?，F(xiàn)有的石墨結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)正如“冶金”期刊1980年第9卷第5期35頁(yè)上的譯文“拉伸銅材生產(chǎn)中的上鑄技術(shù)”作者M(jìn).蘭達(dá)奈(M·RanTanen)所介紹的那樣?，F(xiàn)以比較典型的用于鑄造管材的石墨結(jié)晶器為例來(lái)看現(xiàn)有技術(shù)中石墨結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)，一般是由外套與芯柱或稱芯棒構(gòu)成，外套與芯柱間的空腔即結(jié)晶腔，金屬液在此凝固成鑄坯同時(shí)被上引;金屬液是通過外套與芯柱之間留出的進(jìn)液槽進(jìn)入結(jié)晶腔。這種結(jié)構(gòu)金屬液進(jìn)入結(jié)晶腔時(shí)比較平穩(wěn)，有利于晶粒生長(zhǎng)，因此存在鑄造出鑄坯的組織晶粒較大，相應(yīng)其機(jī)械性能就較差，限制了此類鑄坯的應(yīng)用范圍等缺陷。
本發(fā)明的目的在于通過改進(jìn)現(xiàn)有石墨結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)達(dá)到細(xì)化鑄造組織晶粒，提高鑄坯機(jī)械性能，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
本技術(shù)方案是通過如下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的在由外套和芯柱構(gòu)成的上引連續(xù)鑄造用石墨結(jié)晶器，本方案的特殊之處是在芯柱的底端加工一外徑與外套外徑相同的底坐，該底坐與外套底端緊密連接;在底坐上方加工成外徑與外套內(nèi)徑緊密配合的阻液套，在阻液套的軸心沿芯柱軸線加工成盲孔的阻套進(jìn)液孔;在阻液套縱向中間位置開有與芯柱軸線同軸的環(huán)槽;在環(huán)槽內(nèi)徑柱面上開有均勻分布的至少兩個(gè)環(huán)槽進(jìn)液孔與阻套進(jìn)液孔相通;在環(huán)槽上部的阻液套上加工有均勻分布的至少三條導(dǎo)液槽，導(dǎo)液槽一端與環(huán)槽相通，另一量端與石墨結(jié)晶器的結(jié)晶腔相通;另外在外套上對(duì)應(yīng)環(huán)槽的位置，開有至少三個(gè)均勻分布的外進(jìn)液孔。除此之外還有較具體的特點(diǎn)，即阻套進(jìn)液孔10的橫截面積應(yīng)大于或等于各環(huán)槽進(jìn)液孔4橫截面積之和，以保證各環(huán)槽進(jìn)液孔4有足夠的金屬液供應(yīng)。作為盲孔的阻套進(jìn)液孔10其盲端位置在環(huán)槽6的上端即可，過高對(duì)整個(gè)芯柱的機(jī)械強(qiáng)度不利也沒有必要。對(duì)于環(huán)槽6上端阻液套上所開的導(dǎo)液槽3其側(cè)母線要與阻液套7的側(cè)母線之間有0～40度夾角。同時(shí)各導(dǎo)液槽3的橫截面積之和在環(huán)槽6垂直芯柱軸線的環(huán)面積中占5～30%。采用這兩點(diǎn)技術(shù)特征是使金屬液進(jìn)入結(jié)晶腔9時(shí)處于噴射樣運(yùn)動(dòng)或是旋轉(zhuǎn)樣運(yùn)動(dòng)。如此金屬液在結(jié)晶區(qū)處于不平靜的紊流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，破壞了金屬液凝固時(shí)晶粒的生長(zhǎng)條件，使晶粒不易長(zhǎng)大，因此可以獲得細(xì)化鑄坯晶粒的效果。另外還有各個(gè)環(huán)槽進(jìn)液孔4與各個(gè)外套1上的外進(jìn)液孔5不能同軸，兩軸線可以在同一外套橫截面上，但其夾角在外套內(nèi)壁上對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)最好大于或等于兩孔半徑之合。由于環(huán)槽6中的金屬液是通過環(huán)槽進(jìn)液孔4和外進(jìn)液孔5進(jìn)入的，而兩孔向環(huán)槽6送液的方向相反，若兩孔同軸，即孔與孔相互對(duì)應(yīng)，這必將造成輸入金屬液的抵觸，不利于順利送液。
采用上述技術(shù)特征構(gòu)成的石墨結(jié)晶器，可使金屬液進(jìn)入結(jié)晶腔時(shí)處于紊流運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，破壞了金屬液在凝固結(jié)晶時(shí)晶粒生長(zhǎng)的條件，迫使晶粒不能長(zhǎng)大，由此達(dá)到使鑄坯組織晶粒細(xì)化的目的，晶粒細(xì)化了的鑄坯其機(jī)械性能均獲得改善，擴(kuò)大了鑄坯的應(yīng)用范圍，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，產(chǎn)生明顯而突出的效果，同時(shí)本方案不影響改善鑄坯質(zhì)量其他措施的采用。


如下圖1為本技術(shù)方案實(shí)施例的部分剖視示意圖;
圖2為圖1的俯視圖;
圖3為圖1中A-A向的剖視示意圖。
下面結(jié)合附圖通過對(duì)實(shí)施例的說明，進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)特征。本技術(shù)方案中有一園柱形外套1，在其內(nèi)腔有一園錐形芯柱2，它們之間形成的空腔為結(jié)晶腔9。在芯柱2的底端加工成一外徑與外套1外徑相等的底坐8，底坐8與外套1底端接觸部分要緊密連接。底坐8的上方加工成外徑與外套1內(nèi)徑緊密配合的阻液套7。在阻液套7縱向中間位置，開有與芯柱2軸線同軸的環(huán)槽6。在環(huán)槽6內(nèi)徑柱面上開有至少兩個(gè)均勻分布的環(huán)槽進(jìn)液孔4，本實(shí)施例開有六個(gè)均勻分布的環(huán)槽進(jìn)液孔4。阻液套7要在其軸心處沿芯柱2的軸線加工一個(gè)穿透底坐1的盲孔;作為阻套進(jìn)液孔10，并與環(huán)槽6上的環(huán)槽進(jìn)液孔4相通，盲孔的阻套進(jìn)液孔10的盲端位置在環(huán)槽6的上端即可，過高也無(wú)必要，相反會(huì)影響芯柱2的機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。另外阻套進(jìn)液孔10的橫截面積要大于或者等于各環(huán)槽進(jìn)液孔4橫截面積之和，以保證環(huán)槽進(jìn)液孔4供液的需要。本實(shí)施例中阻套進(jìn)液孔10的橫截面積是各環(huán)槽進(jìn)液孔4橫截面積之和的四倍。在環(huán)槽6上部的阻液套7上還要加工有至少三條均勻分布的導(dǎo)液槽3，導(dǎo)液槽3一端與環(huán)槽6相通，另一端與結(jié)晶腔9相通。導(dǎo)液槽3的側(cè)母線與阻液套7的側(cè)母線之間要有0～40度的夾角，并且各導(dǎo)液槽3的橫截面積之和占環(huán)槽6垂直芯柱2軸線環(huán)面積的5～30%。在本實(shí)施例中有六條導(dǎo)液槽3，其側(cè)母線與阻液套7側(cè)母線間的夾角為30度，六條導(dǎo)液槽3橫截面積之和占環(huán)面積的24%。除此之外在外套1上對(duì)應(yīng)環(huán)槽6的位置，還要開有至少三個(gè)，實(shí)施例為六個(gè)，均勻分布的外進(jìn)液孔5。各個(gè)外進(jìn)液孔5的軸線與對(duì)應(yīng)的環(huán)槽6上的各環(huán)槽進(jìn)液孔4的軸線可以在同一外套橫截面上，但兩軸線不能重合要有一定的角度。本實(shí)施例兩軸線間的夾角為30度，對(duì)應(yīng)在外套1內(nèi)壁上的弧長(zhǎng)要大于外進(jìn)液孔5與環(huán)槽進(jìn)液孔4兩孔半徑之和。應(yīng)用上述技術(shù)特征即構(gòu)成了本技術(shù)方案的石墨結(jié)晶器。除所述的技術(shù)內(nèi)容外，實(shí)施本發(fā)明所涉及的其他技術(shù)，均為本專業(yè)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的內(nèi)容，無(wú)需詳述。本技術(shù)方案是以鑄造管材為例來(lái)公開石墨結(jié)晶器新的結(jié)構(gòu)，如果用以鑄造棒材或帶材，只需將阻液套上方的芯柱部分去掉即可。應(yīng)用本技術(shù)方案的石墨結(jié)晶器時(shí)，金屬液在結(jié)晶中的結(jié)晶區(qū)，最好在阻液套上10～30毫米處，會(huì)獲得理想的效果。
權(quán)利要求
1.由外套與芯柱構(gòu)成的上引連續(xù)鑄造用石墨結(jié)晶器，本發(fā)明的特征在于芯柱的底端加工有一外徑與外套外徑相同的底坐，并與外套底端緊密連接；在底坐上方加工成外徑與外套內(nèi)徑緊密配合的阻液套、阻液套的軸心沿芯柱軸線加工有一盲孔的阻套進(jìn)液孔；在阻液套縱向中間位置，開有與芯柱軸線同軸的環(huán)槽；在環(huán)槽內(nèi)徑柱面上開有均勻分布的至少兩個(gè)環(huán)槽進(jìn)液孔與阻套進(jìn)液孔相通；在環(huán)槽上部的阻液套上加工有均勻分布的至少三條導(dǎo)液槽，導(dǎo)液槽一端與環(huán)槽相通，另一端與石墨結(jié)晶器的結(jié)晶腔相通；在外套上對(duì)應(yīng)環(huán)槽的位置，開有至少三個(gè)均勻分布的外進(jìn)液孔。
2.按照權(quán)利要求1所述的石墨結(jié)晶器，其特征在于所述的阻套進(jìn)液孔10其盲端位置在環(huán)槽6的上端。
3.按照權(quán)利要注1所述的石墨結(jié)晶器，其特征在于阻套進(jìn)液孔10的橫截面積大于或等于各環(huán)槽進(jìn)液孔4橫截面積之和。
4.按照權(quán)利要求1所述的石墨結(jié)晶器，其特征在于導(dǎo)液槽3的側(cè)母線與阻液套7的側(cè)母線之間要有0～40度的夾角。
5.按照權(quán)利要求1所述的石墨結(jié)晶器，其特征在于各導(dǎo)液槽3的橫截面積之和占環(huán)槽6垂直芯柱軸線環(huán)面積的5～30%。
6.按照權(quán)利要求1所述的石墨結(jié)晶器，其特征在于各個(gè)環(huán)槽進(jìn)液孔4與各個(gè)外進(jìn)液孔5不同軸。
全文摘要
上引連續(xù)鑄造用石墨結(jié)晶器，涉及的是上引連續(xù)鑄造設(shè)備。在本技術(shù)方案中以鑄造管材為例公開了一種石墨結(jié)晶器的新結(jié)構(gòu)。它主要由外套和芯柱組成，在芯柱底端加工有底座與阻液套與外套緊密連接；在阻液套上開有環(huán)槽，其內(nèi)壁有環(huán)槽進(jìn)液孔與阻液套軸心的阻套進(jìn)液孔相通；環(huán)槽對(duì)應(yīng)處的外套上有外進(jìn)液孔；環(huán)槽上方的阻液套上有導(dǎo)液槽。由此構(gòu)成的石墨結(jié)晶器可以獲得細(xì)化鑄坯組織晶粒的作用。
文檔編號(hào)B22D11/04GK1067196SQ91106428
公開日1992年12月23日 申請(qǐng)日期1991年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月28日
發(fā)明者夏立德 申請(qǐng)人:山東省新泰市銅材研究所