CN102962416B - 一种生产铝合金细棒材的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金铸造技术领域，特别涉及一种生产铝合金细棒材的装置及方法，装置包括流道、结晶器、蓄/排水池和牵引装置，其中结晶器由上压盖、冷却水套、线圈、下压盖、转接板、油环和石墨环组成。铸造前将油路打开，开通冷却水，将线圈通入电流，在结晶器内产生磁场；合金熔体经过流道流入结晶器，当熔体接触石墨环时会被冷却形成凝固壳，铸锭被牵引装置拽出结晶器，铸锭受到二次冷却水的冷却，开始铝合金细棒材水平连续铸造。采用本发明的装置和方法，得到的铸锭内部组织均匀细小，铝合金细棒材的生产成本大大降低，铸造过程稳定，易实现高质量铝合金细棒材的工业化连续生产。

Description

一种生产铝合金细棒材的装置及方法
技术领域
本发明属于铝合金铸造技术领域，特别涉及一种生产铝合金细棒材的装置及方法。
背景技术
铝合金强度高，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，是用量仅次于钢的第二大金属材料，已广泛应用于国民经济的各个领域，如航空航天、交通运输、电子通讯、轻工建材、包装容器、石油化工、五金电器等多方面领域。以往的汽车、摩托车、自行车及油压机器等零件多半采用模铸或压铸等方法制造，近几年来，零件的轻量化及高机能化越来越受到人们的重视，开始采用锻造和切削加工等方法制造高质量的零件。
通常用作锻造和切削用的坯料铝细棒（直径：10~40mm）主要用挤压法制造：首先，将铝熔体采用连续或半连续铸造的方法铸成铸锭，然后对其进行均匀化后进行挤压，再经过热处理、拉伸、矫直等工序得到铝合金细棒材。采用该方法生产铝合金细棒材工序较长，产品成本高。随着铝合金水平连铸技术的发展，国外铝加工企业开始采用水平连铸技术生产铝合金细棒材，铝合金细棒材连续铸造的核心部分就是结晶器部分。为了提高铝合金细棒材铸锭表面质量，采用在结晶器内镶嵌多孔石墨的方法，通过一定的油气管道向多孔石墨输送润滑油和气，从而实现铝合金水平连铸的连续润滑，然而多孔石墨价格昂贵，且需从国外企业进口，大大制约了国内水平连铸铝合金细棒材的发展。此外，传统水平连续铸造过程中，熔池内的液穴的形状不对称，液穴的几何中心线比铸锭的水平中心线偏上，造成铸锭上下的温度场和应力场不均匀，容易产生裂纹、宏观偏析等缺陷。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种高效经济的生产高质量的铝合金细棒材水的装置及方法。
本发明的一种生产铝合金细棒材的装置，包括流道、结晶器、蓄/排水池和牵引装置，所述的结晶器由上压盖、冷却水套、线圈、下压盖、转接板、油环和石墨环组成，其中转接板放置在上压盖内，石墨环镶嵌在冷却水套中，油环与冷却水套用上压盖和上压盖螺栓压紧，线圈放置在冷却水套内，下压盖与冷却水套通过螺栓连接。
其中，所述的蓄/排水池接住下落的冷却水，并将冷却水从冷却水套内侧喷出；
所述的冷却水套由锻铝加工而成，为防止下部冷却水大，冷却水套采用在上部进水的方式供水；
所述的线圈由铜线缠绕而成，石墨环由石墨加工而成，转接板由保温材料加工而成。
一种采用上述装置的铝合金细棒材水平连铸工艺步骤如下：
铸造前将油路打开，润滑油经油环进入到结晶器内壁；开通冷却水，使冷却水进入结晶器内套；将线圈通入电流，在结晶器内产生磁场；合金熔体经过流道流入结晶器，当熔体接触石墨环时会被冷却形成凝固壳，铸锭被牵引装置拽出结晶器，铸锭受到二次冷却水的冷却，开始铝合金细棒材水平连续铸造。工艺条件如下：
润滑油量为0~1.5ml/min，冷却水量为0.6~1.2 m3/h，磁场强度为0~0.1T，铸造温度为710~750℃，铸造速度为500 ~1200mm/min。
本发明的特点和有益效果在于：
1、采用转接板上导流孔的中心线低于转接板的中心线的进流方式，避免了传统铝合金水平连铸中容易出现的液穴向下偏心的问题；
2、把润滑油缝设置在转接板与石墨环之间，可以降低铸锭下部结晶器下壁的摩擦阻力，润滑油的进口开在结晶器的下方，从而实现铸造过程的连续润滑；
3、本实验采用上部进水的方式，使上部的水压大，确保最终铸锭上下冷却强度大体相当，避免了二次冷却水受重力作用导致铸锭的二次冷却强度上小下大；
4、在铸造过程中使用电磁搅拌，使铸锭内部的组织均匀细小；
5、铝合金细棒材的生产成本大大降低，铸造过程稳定，易实现高质量铝合金细棒材的工业化连续生产。
附图说明
图1为本发明生产铝合金细棒材的装置示意图；
图2为本发明生产铝合金细棒材的结晶器构造示意图；
图3为本发明实施例1铸造的直径30mm的1050铝合金细棒示意图；
图4为本发明实施例2铸造的直径30mm的6061铝合金细棒示意图；
图5为本发明实施例3铸造的直径30mm的6063铝合金细棒示意图；
图中：1、流道；2、结晶器；3、蓄/排水池；4、牵引装置；5、上压盖；6、冷却水套；7、进水孔；8、线圈；9、下压盖；10、上压盖螺栓；11、转接板；12、油环；13、进油孔；14、石墨环；15、下压盖螺栓。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
本发明的装置包括流道1、结晶器2、蓄/排水池3和牵引装置4，其中结晶器2由上压盖5、冷却水套6、线圈8、下压盖9、转接板11、油环12和石墨环14组成。转接板11放置在上压盖5内，石墨环14镶嵌在冷却水套6中，油环12与冷却水套6用上压盖5和上压盖螺栓10压紧，线圈8放置在冷却水套6内，下压盖9与冷却水套6用下压盖螺栓15进行连接。
蓄/排水池3接住下落的冷却水，并将冷却水从冷却水套6内侧喷出；冷却水套6由锻铝加工而成，为防止下部冷却水大，冷却水套6采用在上部进水的方式供水；线圈8由铜线缠绕而成，石墨环14由石墨加工而成，转接板11由保温材料加工而成。
实施例1
1050铝合金细棒材水平连铸
1050铝合金的化学成分（质量%）
Si Fe Cu Mn Fe Cu Zn Al
0.25 0.4 0.05 0.05 0.4 0.05 0.05 余量
1050铝合金的铸造工艺如下：
开通冷却水，使冷却水进入结晶器内套；合金熔体经过流道流入结晶器，当熔体接触石墨环时会被冷却形成凝固壳，铸锭被牵引装置拽出结晶器，铸锭受到二次冷却水的冷却，开始铝合金细棒材水平连续铸造。工艺条件如下：
润滑油量为0ml/min，冷却水量为0.6 m3/h，磁场强度为0T，铸造温度为750℃，铸造速度为500 mm/min。
图3为本实施例制得的铝合金细棒照片示意图。
实施例2
6061铝合金细棒材水平连铸
6061铝合金的化学成分（质量%）
Mg Si Cu Cr Fe Mn Zn Al
0.8~1.2 0.40~0.8 0.15~0.40 0.04~0.35 0.7 0.15 0.25 余量
6061铝合金的铸造工艺如下：
铸造前将油路打开，润滑油经油环进入到结晶器内壁；开通冷却水，使冷却水进入结晶器内套；将线圈通入电流，在结晶器内产生磁场；合金熔体经过流道流入结晶器，当熔体接触石墨环时会被冷却形成凝固壳，铸锭被牵引装置拽出结晶器，铸锭受到二次冷却水的冷却，开始铝合金细棒材水平连续铸造。工艺条件如下：
润滑油量为1.5ml/min，冷却水量为1.2 m3/h，磁场强度为0.1T，铸造温度为710℃，铸造速度为1200mm/min。
图4为本实施例制得的铝合金细棒照片示意图。
实施例3
6063铝合金细棒材水平连铸
6063铝合金的化学成分（质量%）
Mg Si Fe Cu Mn Cr Zn Al
0.45~0.90 0.20~0.60 0.35 0.10 0.10 0.10 0.10 余量
6063铝合金的铸造工艺如下：
铸造前将油路打开，润滑油经油环进入到结晶器内壁；开通冷却水，使冷却水进入结晶器内套；将线圈通入电流，在结晶器内产生磁场；合金熔体经过流道流入结晶器，当熔体接触石墨环时会被冷却形成凝固壳，铸锭被牵引装置拽出结晶器，铸锭受到二次冷却水的冷却，开始铝合金细棒材水平连续铸造。工艺条件如下：
润滑油量为1.0ml/min，冷却水量为0.9 m3/h，磁场强度为0.05T，铸造温度为730℃，铸造速度为900mm/min。
图5为本实施例制得的铝合金细棒照片示意图。

Claims (2)

1.一种生产铝合金细棒材的装置，包括流道、结晶器、蓄/排水池和牵引装置，其特征在于：所述的结晶器由上压盖、冷却水套、线圈、下压盖、转接板、油环和石墨环组成，所述的转接板放置在上压盖内，所述的石墨环镶嵌在冷却水套中，所述的油环与冷却水套用上压盖和上压盖螺栓压紧，所述的线圈放置在冷却水套内，所述的下压盖与冷却水套通过下压盖螺栓连接； 
所述的蓄/排水池接住下落的冷却水，并将冷却水从冷却水套内侧喷出； 
所述的冷却水套由锻铝加工而成，为防止下部冷却水大，冷却水套采用在上部进水的方式供水； 
所述的线圈由铜线缠绕而成，石墨环由石墨加工而成，转接板由保温材料加工而成。 
2.一种生产铝合金细棒材的方法，其特征在于采用权利要求1所述的一种生产铝合金细棒材的装置，按以下步骤进行： 
铸造前将油路打开，润滑油经油环进入到结晶器内壁；开通冷却水，使冷却水进入结晶器内套；将线圈通入电流，在结晶器内产生磁场；合金熔体经过流道流入结晶器，当熔体接触石墨环时会被冷却形成凝固壳，铸锭被牵引装置拽出结晶器，铸锭受到二次冷却水的冷却，开始铝合金细棒材水平连续铸造；工艺条件如下： 
润滑油量为0～1.5ml/min，冷却水量为0.6～1.2m3/h，磁场强度为0～0.1T，铸造温度为710～750℃，铸造速度为500～1200mm/min。 
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