CN101773994A - 用于减轻铝合金铸锭底部翘曲的缓冷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于减轻铝合金铸锭底部翘曲的缓冷装置，包括引锭头及保温底片，保温底片的外廓与引锭头底面形状相一致，呈双曲面，保温底片的中部为一空腔，空腔的形状呈“口”字状，保温底片的结构从里到外逐渐增厚，沿四个方向带有锥度，其上下面的夹角为4～10度；保温底片平铺在引锭头底面的中心位置，保温底片空腔的底面面积、保温底片铺底的面积与引锭头底面的面积之比为(1～2)∶(4～6)∶(8～15)。保温底片的热传导性能较弱，在硬铝合金半连续铸造时使用能显著降低铸造初期铸锭中心与表层金属的温度差，有效缓解铸锭底部由于冷却强度过于集中在外表面而造成的应力集中，使底部翘曲倾向得到显著减小；装置结构简洁，非常实用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于铝合金半连续铸造初期减轻铸锭底部翘曲的缓冷装置，属于铝合金半连续铸造技术领域。
背景技术
铝合金扁锭主要用来轧制各种铝板带箔材产品，随着产品的俏销，铝加工企业开始大量生产铝合金扁锭。在已生产的数千吨铝合金扁锭中，很多废品都与底部翘曲变形及冷裂等缺陷有关，所占废品率比例极高。底部翘曲主要是铸锭底部见水后受到急冷，冷却速度急剧加大发生的；此时正常的液穴还没有形成，表层金属的收缩受到内层金属的阻碍而产生很大的拉应力；拉应力越大，铸锭底部收缩的绝对值和收缩变形量越大；当拉应力值仅超过此时合金的屈服极限，在没有大于合金在此温度下的强度时，铸锭两端便向上产生了翘曲；当拉应力逐渐增大，超过合金在此温度下的强度时，铸锭就会产生冷裂纹。对于大规格硬铝合金扁锭铸造时，由于铸锭的合金化元素含量高，晶界处的低熔点共晶相数目较多，在凝固过程中铸锭的塑性区较小，脆性区较大，铸锭在开始铸造时抵抗底部翘曲的能力较低。
在普通铸造开始阶段，铸锭中部到表层的冷却条件相差较大，内外层温差大，铸锭内层冷却速度小于外层冷却速度。内层的收缩受到早已凝固的外层的阻碍，使铸锭中心沿外层受到拉应力的作用，这种拉应力从结晶一直到铸锭完全冷却过程中不断增强，极易产生翘曲。
因此，必须采取措施使底部铸锭中心与外表面冷却强度保持均匀，以保证铸锭能稳定铸造成形。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于减轻铝合金铸锭底部翘曲的缓冷装置，旨在有效减轻铝合金大规格铸锭易产生底部翘曲的现象，提高大扁锭成品率。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
用于减轻铝合金铸锭底部翘曲的缓冷装置，特点：包括引锭头及保温底片，所述保温底片的外廓与引锭头底面形状相一致，呈双曲面，保温底片的中部为一空腔，空腔的形状呈“口”字状，并且保温底片的结构从里到外逐渐增厚，沿四个方向带有锥度，其上下面的夹角为4～10度；所述保温底片平铺在引锭头底面的中心位置，保温底片空腔的底面面积、保温底片铺底的面积与引锭头底面的面积之比为(1～2)∶(4～6)∶(8～15)。
进一步地，上述的用于减轻铝合金铸锭底部翘曲的缓冷装置，所述保温底片的外缘高度为4～8mm。
更进一步地，上述的用于减轻铝合金铸锭底部翘曲的缓冷装置，所述保温底片的材质为硅毡。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明结构新颖，设计的引锭头保温底片，其热传导性能较弱，在硬铝合金半连续铸造时使用能显著降低铸造初期铸锭中心与表层金属的温度差，有效缓解铸锭底部由于冷却强度过于集中在外表面而造成的应力集中，使底部翘曲倾向得到显著减小。装置切实可行，结构简单，制作方便，成本较低，容易实现，功能卓越，使用简洁，有效地抑制外表层金属过度冷却，避免铝合金铸锭底部翘曲，经济效益和社会效应显著。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明装置的结构示意图。
图中各附图标记的含义是：
1-引锭头，2-保温底片，3-空腔。
具体实施方式
本发明在对产生翘曲机理的深入分析后，结合铸造工艺摸索和对铸造机系统不断改进，设计出了一种减轻铝合金铸锭底部翘曲变形的方法，降低铸锭底部的冷却强度，提高铸锭底部冷却的均匀性，保证铸造初期能够稳定铸造成形，提高产品的合格率。
如图1所示，用于减轻铝合金铸锭底部翘曲的缓冷装置，包括引锭头1及保温底片2，保温底片2的材质为硅毡，保温底片2的外缘与引锭头1的底面形状相一致，呈双曲面，保温底片2的中部为一空腔3，空腔3的形状呈“口”字状，并且保温底片2的结构从里到外逐渐增厚，沿四个方向带有锥度，其上下面的夹角为4～10度，保温底片2的外缘高度在4～8mm，通常为4mm。保温底片2平铺在引锭头1底面的中心位置，保温底片空腔的底面面积、保温底片铺底的面积与引锭头底面的面积之比为(1～2)∶(4～6)∶(8～15)。
本发明设计了特定结构的保温底片2，由耐高温硅毡材料加工制作而成，其导热系数较低；保温底片中部空腔3有一定的面积，可以使里面具有较高温度的金属有效的冷却，从而减小内部与外层金属的温度差，减小中心与外层由于冷却差异导致的热应力。空腔3的大小可以根据铸锭材料成分和铸造工艺作适当调整，减缓铸锭边部冷却强度，中心空腔部位的冷却效果不会受到影响，这样就可以减少铸锭中部与表层金属的温度差，从而达到减小铸造应力的效果。
保温底片2的安装位置需靠近引锭头底面中心，均匀对称，并且保温底片2的结构从里到外逐渐增厚，呈4～10度的锥度，从外到内呈渐近的效果，以减小起铸阶段铸锭外层金属的冷却能力，通过保温底片的保温效果抑制铸锭中心与表层金属的温度差，减小中心与外层由于冷却差异导致的热应力。以使在铸造初期有效地发挥出缓冷效果，从而减小因冷却凝固时所产生的拉应力，防止底部出现翘曲。
综上所述，本发明设计的引锭头保温底片，其热传导性能较弱，在硬铝合金半连续铸造时使用能显著降低铸造初期铸锭中心与表层金属的温度差，有效缓解铸锭底部由于冷却强度过于集中在外表面而造成的应力集中，使底部翘曲倾向得到显著减小。切实可行，装置结构简单，制作方便，成本较低，容易实现，有效地抑制外表层金属过度冷却，避免铝合金铸锭底部翘曲，值得在业内广泛推广应用。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (3)
1.用于减轻铝合金铸锭底部翘曲的缓冷装置，其特征在于：包括引锭头及保温底片，所述保温底片的外廓与引锭头底面形状相一致，呈双曲面，保温底片的中部为一空腔，空腔的形状呈“口”字状，并且保温底片的结构从里到外逐渐增厚，沿四个方向带有锥度，其上下面的夹角在4～10度；所述保温底片平铺在引锭头底面的中心位置，保温底片空腔的底面面积、保温底片铺底的面积与引锭头底面的面积之比为(1～2)∶(4～6)∶(8～15)。
2.根据权利要求1所述的用于减轻铝合金铸锭底部翘曲的缓冷装置，其特征在于：所述保温底片的外缘高度在4～8mm。
3.根据权利要求1所述的用于减轻铝合金铸锭底部翘曲的缓冷装置，其特征在于：所述保温底片的材质为硅毡。
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