CN101249551A - 用于镁合金垂直连铸的方坯结晶器机构 - Google Patents

Abstract

一种用于镁合金垂直连铸的方坯结晶器机构，属于金属材料冶金领域。本发明包括结晶器主体、框板、进水口。方坯结晶器外形是一个长方体，在其内部加工有同轴的长方体空心体，四个角用圆角过渡，结晶器内部镀有金属镀层。结晶器四壁内部加工有水平通水道和垂直通水道相互交叉连通的“口”型通水道，与下通水道相连通的加工有均匀分布直径由中间向两侧递减的二次出水口。所有的出水口中轴线和结晶器的中轴线夹角相同。本发明具有结构简单，采用低成本普通铸造方法制造，铸坯冷却均匀，生产效率高并且生产铸坯质量高，实用面广，可以用于钢材，铝合金，镁合金等不同材料连铸。

Description

用于镁合金垂直连铸的方坯结晶器机构

技术领域

本发明涉及的是一种合金技术领域的设备，具体是一种用于镁合金垂直连铸的方坯结晶器机构。

背景技术

连铸具有改善合金性能、降低合金制备成本、生产效率高等特点，而镁合金的制备成本高是限制镁合金工业应用一个因素，因此镁合金连铸正成为镁合金研究领域的一个热点。结晶器被称为连铸设备心脏是决定连铸铸坯质量的一个最重要的因素。常见的结晶器分为圆形和方形两种。圆形结晶器和方形结晶器的相对优点是无论一次冷却还是二次冷却都可以达到对称均匀冷却，所以可以减少连铸的裂纹缺陷，而方坯结晶器容易在角部产生角裂纹。但是由于目前对镁合金板材的需求量不断的增加，所以方坯结晶器开发也是镁合金连铸过程中一个重点，为了提高方形铸坯质量，如何达到均匀冷却是方形连铸结晶器一个必须解决问题。

经对现有技术文献的检索发现，目前主要是水平连铸的方坯结晶器，比如中国公开号为：CN2151822，名称为：水平连铸小坯结晶器，该项技术发明了一种水平连铸小方坯结晶器设备。采用将圆分离环压入结晶器内方铜套的圆内孔中，在内方铜套外周设置了若干片肋片肋征，使之形成外边轮廓线为圆柱形，内边轮廓线为正方形的肋片式水缝；肋片外轮廓线加工成圆柱形的直径和原有同类管式圆坯结晶器的隔水套的内圆直径相配合。该类结晶器相对使用方分离环成本有所降低，加工难度也有所下降。但是这种结晶器仍然存在圆分离环而且存在内外套，并没有实质性的降低结晶器价格和加工难度，而且结构比较复杂，采用肋片式水缝通冷却水容易引起湍流而造成一次冷却不均。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种用于镁合金垂直连铸的方坯结晶器机构，使其解决了现有技术中镁合金连铸方坯结晶器四个角部冷却快而其它部位冷却较慢而形成冷却不均，以及结晶器的结构复杂成本高的缺点。本发明是一种可以通过普通铸造方法制备的垂直连铸方坯结晶器，而且通过特殊二次冷却出水口保证铸坯二次冷却均匀。

本发明通过以下技术方案实现的，本发明包括：结晶器主体、可拆卸堵头、框板、进水口、结晶器内表面金属镀层。结晶器主体整体轮廓是一个长方体，在内部加工一个同轴的长方体空心体，空心体的四个角圆角过渡，在结晶器主体的四个壁内部加工有一个上水平通水道、一个下水平通水道和若干垂直通水道，三种通水道相互交叉形成均匀分布并横向联通的“口”型的圆形通道。沿着下侧水平通道底部以一定的角度加工若干二次冷却水出口，而且二次出水口直径从每个面中间向角部逐渐递减。在结晶器主体横截面中间设有框板，上侧设有四个进水口，其余和外表面相通的通水道口用可拆卸堵头堵死。为了防止镁合金连铸过程中熔体和结晶器主体发生反应，在内表面镀有一层金属镀层。

所有的二次冷却水出口中轴线和结晶器的中轴线夹角相同，范围在30°到60°之间。

本发明采用铝合金制备结晶器主体，采用四个进水口是为了稳定内部水流不会形成湍流以及二次出水口的水流量稳定，框板起到对结晶器主体的定位作用。本发明设备的核心在于结晶器主体内部四壁“口”型圆形通道以及二次出水口直径从每个面中间向角部逐渐递减的设计以保证二次冷却均匀。在连铸的过程中，通过相互联通的“口”型圆形通道保证结晶器内部水流不形成湍流从而可以保证连铸一次冷却相对均匀，通过二次出水口的直径从中间到角部由大到小的分布获得中间二次冷却水比角部二次冷却水大，以调整连铸方坯中间和角部的冷却速度从而保证二次冷却均匀，因此可以获得没有缺陷的高质量方坯。而且该结晶器没有采用内外套和分离环等零件，因此可以通过普通铸造方式制造该结晶器。

本发明具有结构简单，采用低成本普通铸造方法制造，二次冷却均匀，生产效率高并且生产铸坯质量高，实用面广，可以用于钢材，铝合金，镁合金等不同材料连铸。

附图说明

图1本发明结构示意图

图2为图1所示A-A剖面示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，本实施例包括结晶器主体1、可拆卸堵头2、框板3、进水口4、上水平通水道5、垂直通水道6，下水平通道7、二次冷却水出口8。

所述的结晶器主体1，整体外形是一个长方体，其内部设有一个同轴的长方体空心体，空心体的四个角采用圆角过渡，内表面镀有金属镀层，其中两个平行的上水平通水道5两端连有四个进水口，在没有进水口的两侧(结晶器主体1两个平行侧面其中之一)安装定位框板3。

四个进水口4-1、4-2、4-3、4-4，其中四个之一外接水源，另外三个用可拆卸堵头2封闭。

所述的上水平通道5、垂直通道6和下水平通道7位于结晶器主体1壁上，每个结晶器主体1壁上下两侧都分别有直径相等相互平行的水平上通水道5和下通水道7，并沿着每个结晶器主体1壁垂直的方向均匀分布若干直径相同的将上水平通水道5、下水平通水道7连通的垂直通水道6，上水平通道5、垂直通道6和下水平通道7交叉形成一种“口”型通水道。

所述的二次冷却水出口8，结晶器主体1四壁底部的下水平通水道7底部加工有若干均匀分布的二次冷却水出水口8，其直径从中间向四个角部递减。中间最大二次冷却水通水道直径为3mm，最边部二次冷却水出水口直径为1mm。所有二次冷却水出水口中轴向和结晶器主体1中轴线的夹角相同，其角度的变化范围在30°到60°之间。

将该结晶器主体1通过浇注水口安装在中间包下部，并利用框板3将其固定在连铸平台。连铸开始时，冷却水从进水口4进入结晶器主体1内部上水平通道5通过垂直通道6后进入结晶器主体1底部的下水平通道7，上水平通道5、垂直通道6以及下水平通道7相互交错形成“口”型通道可以确保冷却水在结晶器主体1内部不会形成湍流从而改善熔体在结晶器主体1内部一次冷却。最后结晶器主体1内部的冷却水从二次冷却水出口8喷出，由于二次冷却水出水口8的直径从结晶器主体1四壁中间向四角逐渐递减，因此二次冷却水流量也从中间向四角逐渐递减，从而可以改善方坯连铸过程中四角冷却快而中间冷却慢而形成热应力场，因此可以得到没有缺陷的方坯。

Claims (6)

1、一种用于镁合金垂直连铸的方坯结晶器机构，包括结晶器主体、可拆卸堵头、框板、进水口，其特征在于，还包括设置在结晶器主体四壁内部的上水平通水道和下水平通水道、垂直通水道，下水平通水道底部设置的二次冷却水出口，两个平行的上水平通水道两端连有四个进水口，其中一个进水口外接水源，另外三个进水口用可拆卸堵头封闭，并在结晶器主体两个平行侧面其中之一设置定位框板。

2、根据权利要求1所述的用于镁合金垂直连铸的方坯结晶器机构，其特征是，所述的结晶器主体，整体外形是一个长方体，其内部设有一个同轴的长方体空心体，空心体的四个角采用圆角过渡，内表面镀有金属镀层。

3、根据权利要求1或者2所述的用于镁合金垂直连铸的方坯结晶器机构，其特征是，所述的结晶器主体，其壁上下两侧都分别设有直径相等相互平行的水平上通水道和下通水道，并沿着每个结晶器壁垂直的方向均匀分布若干直径相同的将上水平通水道下水平通水道连通的垂直通水道，上水平通道、垂直通道和下水平通道交叉形成一种“口”型通水道。

4、根据权利要求3所述的用于镁合金垂直连铸的方坯结晶器机构，其特征是，所述结晶器主体，其四壁底部的下水平通水道底部设有若干均匀分布的二次冷却水出水口，二次冷却水出水口直径从中间向四个角部递减。

5、根据权利要求1或4所述的用于镁合金垂直连铸的方坯结晶器机构，其特征是，所述二次冷却水出水口，其中间最大二次冷却水出水口通水道直径为3mm，最边部二次冷却水出水口直径为1mm。

6、根据权利要求1或4所述的用于镁合金垂直连铸的方坯结晶器机构，其特征是，所有二次冷却水出水口中轴向和所述结晶器主体中轴线的夹角相同，其角度的变化范围在30°到60°之间。

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