CN103008581A - 一种铝合金铸锭热顶多模铸造工艺及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金铸锭热顶多模铸造工艺，包括步骤铺底：控制进入铝合金铸锭热顶多模铸造装置的保温帽的铝液温度在680°-690°，不间断供流铺假底，充型时间在120s-150s；起车：起车速度14mm/min-16mm/min，起车冷却水压增加至0.005mpa-0.006mpa；铸锭：走车至500mm-600mm后，逐渐提速至17mm/min-19mm/min，冷却水压相应增加至0.007mpa-0.008mpa。此工艺可以提高铸锭的生产合格率；而且提高铸锭的成型性能。

Description

一种铝合金铸锭热顶多模铸造工艺及其装置
技术领域
本发明涉及热顶铸造技术领域，特别涉及一种铝合金铸锭热顶多模铸造工艺，本发明还涉及一种铝合金铸锭热顶多模铸造装置。
背景技术
近年来，随着科学技术的发展，对铝材产品的质量要求越来越高。
7075铝合金是一种冷处理锻压合金，强度高，远胜于软钢，是商用最强力合金之一。7075铝合金的普通抗腐蚀性能、良好的机械性能及阳极反应。细小晶粒使得深度钻孔性能更好，工具耐磨性增强，螺纹滚制更与众不同。主要应用在航天航空工业、吹塑模、超声波塑焊模具、模具加工等行业。
铝合金的铸造方法主要是热顶铸造。在结晶器内套上部至开口端，镶嵌一个能降低一次冷却作用，减少铸锭与模壁摩擦，对改善铸锭偏析有良好作用的石墨套。在其上面粘贴具有良好可挠性的硅酸铝纤维毡，构成液体金属保温层。结晶器顶端有一个用保温材质制成的保温帽，使敞露熔体部分始终处于“热帽”内。但是，铸造速度和铸造温度对铸造影响较大，控制不好，会造成产品质量降低，合格率下降。
因此，如何解决铸锭合格率低的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金铸锭热顶多模铸造工艺，可以提高铸锭的生产合格率，本发明的另一目的是提供一种铝合金铸锭热顶多模铸造装置。
为解决上述问题，本发明提供一种铝合金铸锭热顶多模铸造工艺，包括步骤：
铺底：控制进入铝合金铸锭热顶多模铸造装置的保温帽（1）的铝液温度在680°-690°，并不间断供流铺假底，充型时间在120s-150s；
起车：起车速度14mm/min-16mm/min，起车冷却水压增加至0.005mpa-0.006mpa；
铸锭：走车至500mm-600mm后，逐渐提速至17mm/min-19mm/min，冷却水压相应增加至0.007mpa-0.008mpa。
优选地，在步骤铺底之前，铝合金熔化过程中控制熔化温度为730°C-750°C。
优选地，所述铝合金成分为：Cu：1.5wt%，Mg：2.6wt%，Cr：0.22wt%，Zn：5.7wt%，Ti：0.015wt%，其余为铝锭；Ti为在铝合金熔化过程中加入，在步骤铺底之前控制Si≤0.20wt%，Fe﹥Si+0.12wt%，Mn≤0.25wt%。
优选地，在步骤铺底过程中，不间断供流铺假底的同时打渣
本发明还提供一种铝合金铸锭热顶多模铸造装置，包括石墨环、引锭头和结晶器本体，所述石墨环的结构尺寸：高度为40mm-50mm，厚度为5mm-10mm；
所述结晶器本体的结构尺寸：有效高度为90mm-105mm，冷却水出水角度为20°-30°，冷却水出水孔径为3mm-4mm，冷却水出水中心距为5mm-7mm；
所述引锭头的结构尺寸：球弧半径为650mm-750mm，底部平台直径为300mm-400mm，底座深为40mm-60mm。
优选地，所述铝合金铸锭热顶多模铸造装置的保温帽的高度为180mm-290mm。
优选地，还包括用于减小位于所述保温帽的铝液和位于所述石墨环的铝液的温差的过渡环，所述过渡环设置在所述保温帽和所述石墨环之间。
优选地，所述过渡环为陶瓷转接环，所述陶瓷转接环的壁厚大于所述石墨环的壁厚。
优选地，所述陶瓷转接环的内壁凸出所述石墨环的内壁5mm-10mm。
相对于上述背景技术，本发明所提供的铝合金铸锭热顶多模铸造工艺包括铺底、起车和铸锭三个步骤。其中，铺底为：控制进入铝合金铸锭热顶多模铸造装置的保温帽（1）的铝液温度在680°-690°，并不间断供流铺假底，充型时间在120s-150s；起车为：起车速度14mm/min-16mm/min，起车冷却水压增加至0.005mpa-0.006mpa；铸锭为：走车至500mm-600mm后，逐渐提速至17mm/min-19mm/min，冷却水压相应增加至0.007mpa-0.008mpa。此工艺可以提高铸锭的生产合格率；而且提高铸锭的成型性能。
附图说明
图1为本发明所提供的铝合金铸锭热顶多模铸造装置的结构示意图。
图1中：
保温帽-1，石墨环-2，引锭头-3，陶瓷转接环-4，结晶器本体-5，水套-6。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种铝合金铸锭热顶多模铸造工艺，以提高铸锭的生产成型合格率。本发明的另一核心是提供一种铝合金铸锭热顶多模铸造装置。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参考图1，图1为本发明所提供的铝合金铸锭热顶多模铸造装置的结构示意图。
本发明所提供的铝合金铸锭热顶多模铸造工艺包括铺底、起车和铸锭三个步骤。其中铺底为：控制熔炼炉温度，使进入铝合金铸锭热顶多模铸造装置的保温帽1的铝液温度在680°-690°，不间断供流铺假底，充型时间在120s-150s；起车为：起车速度14mm/min-16mm/min，起车冷却水压增加至0.005mpa-0.006mpa；铸锭为：走车至500mm-600mm后，逐渐提速至17mm/min-19mm/min，冷却水压相应增加至0.007mpa-0.008mpa。
相对于现有技术，本发明的优点是：可以提高铸锭的生产合格率；而且可以提高铸锭的成型性能。
在步骤铺底过程中，由于铝液在注入保温帽1时夹杂氧化铝和一些非金属物质，因此在不间断供流铺假底的同时打渣，以提高铸锭的成型性能。同时保证铝合金铸锭热顶多模铸造装置的结晶器本体5的供流一致。起车时机视底部实际凝固情况而定。
当然，也可以使用其他工艺铸造，或者在铸造的过程中将工艺数值设为其他值，本文不再赘述。
优选地，在铝合金熔化过程中严格控制熔化温度为730°C-750°C，以进一步提高铸锭的成型性能和合格率。
铸锭时铝合金的成分为Cu：1.5wt%，Mg：2.6wt%，Cr：0.22wt%，Zn：5.7wt%，Ti：0.015wt%，其余为铝锭。其中，Ti为铝合金熔化过程中加入，在步骤铺底之前加入Si≤0.20wt%，Fe﹥Si+0.12wt%，Mn≤0.25wt%。
如此设置，可以提高铸锭的成型性能，进一步提高铸锭生产成型合格率。
本发明还提供一种铝合金铸锭热顶多模铸造装置，包括水套6、结晶器本体5、保温帽1、石墨环2、引锭头3和引锭头支架。保温帽1、石墨环2从上至下安装在结晶器本体5。铸锭通过石墨环2一次冷却和结晶器本体5出水孔出水二次冷却成型。
其中石墨环2的结构尺寸：高度为40mm-50mm，石厚度为5mm-10mm；结晶器本体5的结构尺寸：有效高度为90mm-105mm，冷却水出水角度为20°-30°，冷却水出水孔径为3mm-4mm，冷却水出水中心距为5mm-7mm；引锭头3的结构尺寸：球弧半径为650mm-750mm，底部平台直径为300mm-400mm，底座深为40mm-60mm。
结晶器本体5的有效高度是指引锭头3与石墨环2的接触端至石墨环2的顶端的高度。
相对于现有技术，本发明的优点是：不用刮水器和纯铝铺底，而且不用全自动铸造技术即可铸造生产铝合金，省时省力，而且节省铝合金的铸造成本。
优选地，将保温帽1的高度设为180mm-290mm，如此设置，可以进一步提高铸锭的成型性能。
在一种具体实施方式中，在保温帽1和石墨环2之间设置过渡环，使位于保温帽1的铝液的温度、位于过渡环的铝液的温度和位于石墨环2的铝液的温度依次降低。
如此设置，当铸锭时，可以使温度相差较小，有效地减少了铸锭的裂纹倾向性。
过渡环可以为陶瓷转接环4，使陶瓷转接环4的壁厚大于石墨环2的壁厚。陶瓷的硬度高、强度高、化学的热稳定性好。
当然，过渡环也可以为石墨转接环，使石墨转接环的壁厚大于石墨环2的壁厚；或者将石墨环2加工成阶梯环，以减小温差等，本文不再赘述。
优选地，使陶瓷转接环4的壁厚大于40mm，小于50mm。
如此设置，可以增加陶瓷转接环4的强度，防止陶瓷转接环4产生裂纹，提高陶瓷转接环4的使用寿命。
陶瓷转接环4的高度可以与石墨环2的高度相同，也可以不同。此处优先选用陶瓷转接环4的高度与石墨环2的高度相同。
如此设置，可以进一步减小铸锭的裂纹倾向性。
更为优选地，使陶瓷转接环4的内壁凸出石墨环2的内壁5mm-10mm。
如此设置，可以更有效地减少温差过渡，进一步提高铸锭的合格率，提高成型性能，同时提高铸锭的表面质量。
当然，陶瓷转接环4的壁厚或凸出石墨环2的距离也可以设为其他数值，本文不再赘述。
以上对本发明所提供的铝合金铸锭热顶多模铸造工艺及其装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种铝合金铸锭热顶多模铸造工艺，其特征在于，包括步骤：
铺底：控制进入铝合金铸锭热顶多模铸造装置的保温帽（1）的铝液温度在680°-690°，不间断供流铺假底，充型时间在120s-150s；
起车：起车速度14mm/min-16mm/min，起车冷却水压增加至0.005mpa-0.006mpa；
铸锭：走车至500mm-600mm后，逐渐提速至17mm/min-19mm/min，冷却水压相应增加至0.007mpa-0.008mpa。
2.根据权利要求1所述的铝合金铸锭热顶多模铸造工艺，其特征在于，在步骤铺底之前，铝合金熔化过程中控制熔化温度为730°C-750°C。
3.根据权利要求2所述的铝合金铸锭热顶多模铸造工艺，其特征在于，所述铝合金成分为：Cu：1.5wt%，Mg：2.6wt%，Cr：0.22wt%，Zn：5.7wt%，Ti：0.015wt%，其余为铝锭；Ti为在铝合金熔化过程中加入，在步骤铺底之前加入Si≤0.20wt%，Fe﹥Si+0.12wt%，Mn≤0.25wt%。
4.根据权利要求1所述的铝合金铸锭热顶多模铸造工艺，其特征在于，在步骤铺底过程中，不间断供流铺假底的同时打渣。
5.一种铝合金铸锭热顶多模铸造装置，包括石墨环（2）、引锭头（3）和结晶器本体（5），其特征在于，所述石墨环（2）的结构尺寸：高度为40mm-50mm，厚度为5mm-10mm；
所述结晶器本体（5）的结构尺寸：有效高度为90mm-105mm，冷却水出水角度为20°-30°，冷却水出水孔径为3mm-4mm，冷却水出水中心距为5mm-7mm；
所述引锭头（3）的结构尺寸：球弧半径为650mm-750mm，底部平台直径为300mm-400mm，底座深为40mm-60mm。
6.根据权利要求5所述的铝合金铸锭热顶多模铸造装置，其特征在于，所述铝合金铸锭热顶多模铸造装置的保温帽（1）的高度为180mm-290mm。
7.根据权利要求6所述的铝合金铸锭热顶多模铸造装置，其特征在于，还包括用于减小位于所述保温帽的铝液和位于所述石墨环的铝液的温差的过渡环，所述过渡环设置在所述保温帽（1）和所述石墨环（2）之间。
8.根据权利要求7所述的铝合金铸锭热顶多模铸造装置，其特征在于，所述过渡环为陶瓷转接环（4），所述陶瓷转接环（4）的壁厚大于所述石墨环（2）的壁厚。
9.根据权利要求8所述的铝合金铸锭热顶多模铸造装置，其特征在于，所述陶瓷转接环（4）的内壁凸出所述石墨环（2）的内壁5mm-10mm。
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