CN104588606B - 一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法，其特殊之处是：一种呈矩形框状的防纵裂拉紧框，其长度及宽度分别与所述之引晶头的长度及宽度相同或略小于，其壁厚及高度可分别为30‑60mm，其内孔壁边缘及内孔壁四角可呈半径为10‑20mm圆弧形，可采用低碳钢或铜合金制作；在井式连续铸造装置中开始铝合金扁锭连续铸造之前，预先在结晶器的引晶头上面放置一个防止扁锭纵向开裂的所述之防纵裂拉紧框；防纵裂拉紧框将在铝合金扁锭连续铸造开始后在下端凝固过程中与其结合一体并成为其外缘框。本发明可控制大型铝合金扁锭连续铸造过程中产生的侧端收缩翘曲量，防止扁锭纵向开裂；制作简单，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法，相关于结晶器及其引晶头，扁锭变形控制方法。
背景技术
大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂是严重影响产品质量并难以根本解决的问题。在应用各种预防扁锭纵向开裂的现有技术的情况下，经常在3104、4343、5182、5052等多种铝合金大型扁锭的连续铸造生产中，出现自扁锭下端宽面中间垂直向上发展的裂通厚度的几百mm以上长度的长裂纹，甚至发生自下端至上端的通透性开裂[1]。对于扁锭铸造后已纵向开裂的长度段，只能作为废料切除，或扁锭整体报废。纵向开裂对铝合金扁锭的产品质量和生产经济效益由很大影响。大型铝合金扁锭完成连续铸造后，通常需要切掉自下端向上约400mm的一段带有结晶冷隔缺陷的部分。
大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂主要原因是：连续铸造喷水冷却导致的扁锭侧端收缩热应力及其作用下产生的侧向翘曲过大，造成扁锭低端宽面中线及由此向上的垂直截面上承受的侧向拉应力过大所致；并且与铝合金化学成分和铸造工艺过程所形成的组织中的第二相种类、形状、分布，和基体组织晶粒度决定的扁锭强度和塑形相关[2-]。
目前在大型铝合金扁锭生产中采用的预防纵向开裂的技术方法有：改善铝合金的化学成分，改善余地有限[4-6]；优化连续铸造工艺，涉及因素多，难以控制适当[2-7]；采用刷水板技术减少对扁锭已完成铸造凝固的下段表面的继续冷却程度，不易恰当控制[5]；采用上表面长度方向中部上凸形设计的引晶头，减少扁锭侧端的翘曲收缩造成的对低端面中线处的侧向拉应力，效果很有限；采用上表面边缘带凸缘的大平面引晶头，但对于较多侧端收缩、侧向翘曲的扁锭下端及其向上部分不起防止开裂作用。现有的技术不能解决大型铝合金扁锭连续铸造生产中经常出现纵向开裂的问题；目前没有与本发明类似的预防大型铝合金扁锭铸造纵向开裂的装置及方法[1-9]。
参考文献：
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发明内容
本发明目的：
本发明提供一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法，可控制大型铝合金扁锭连续铸造过程中产生的侧端收缩翘曲量，减小扁锭下端承受的侧向拉应力，防止扁锭纵向开裂。
本发明的技术解决方案：
一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置，其特殊之处是：一种呈矩形框状的防纵裂拉紧框。
一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置，其特殊之处是：所述之防纵裂拉紧框，其长度及宽度分别与所述之引晶头的长度及宽度相同或略小于，其与结晶器之间的最小水平间隙为2-3mm，其壁厚及高度可分别为30-60mm，其内孔壁边缘及内孔壁四角可呈半径为10-20mm圆弧形。
一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置，其特殊之处是：所述之防纵裂拉紧框可采用低碳钢或铜合金制作。
一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防方法，其特殊之处是：在井式连续铸造装置中开始铝合金扁锭连续铸造之前，预先在结晶器的引晶头上面放置一个防止扁锭纵向开裂的所述之防纵裂拉紧框，然后开始扁锭的连续铸造；所述之防纵裂拉紧框将在铝合金扁锭连续铸造开始后在下端凝固过程中与其结合一体并成为其外缘框。
一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防方法，其特殊之处是：将所述之防纵裂拉紧框放置在所述之结晶器的所述之引晶头的上端面时，使其四个侧端面距离结晶器内壁相等。
一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防方法，其特殊之处是：在连续铸造完成后或进行扁锭常规的消除应力退火后或热轧前加热后，可将所述之防纵裂拉紧框自扁锭下端取下或随扁锭切头去掉。
附图说明
图1是本发明的实施例一的主视剖视示意图。其中：1-所述之铝合金扁锭；2-所示之防纵裂拉紧框；3-所示之引晶头。
图2是本发明的实施例一的附视局部剖视示意图。其中：1-所述之铝合金扁锭；2-所示之防纵裂拉紧框。
本发明的有益之处：
本发明一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法，其特殊之处是，其包括：铝合金扁锭连续铸造开始前预先在井式连续铸造结晶器的引晶头之上端面放置一个采用低碳钢或铜合金制作的呈矩形框状的防止扁锭纵向开裂的防纵裂拉紧框，其长度及宽度分别与所述之引晶头的长度及宽度相同，其壁厚及高度可根据其将承受的扁锭之侧端面收缩造成的最大拉应力决定，可分别为30-60mm，其四个侧端面距离结晶器内壁相等，其与结晶器之间的最小水平间隙为2-3mm，这可使其将在铝合金扁锭连续铸造开始后于下端凝固过程中与其结合一体并成为其外缘上的一个防纵裂拉紧框，并可避免其与结晶器内壁接触摩擦；其内孔壁边缘及内孔四角可呈半径为10-20mm的圆弧形，可避免凝固后的扁锭与其内孔边缘及内孔四角接触处产生应力集中而导致开裂，并可使扁锭下端边缘呈外翻的弧形结构而将其托住防止其在扁锭侧端收缩时脱落；其可采用低碳钢或铜合金制作，这可保证其具有足够的强度。所述之防纵裂拉紧框在连续铸造完成后或进行扁锭常规的消除应力退火后或热轧前加热后，可将其自扁锭下端取下或随扁锭切头去掉。本发明可控制大型铝合金扁锭连续铸造过程中产生的侧端收缩翘曲量，减小扁锭下端承受的侧向拉应力，防止扁锭纵向开裂；本发明制作简单，成本低。
具体实施方式
本发明一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法，其特殊之处是，其包括：铝合金扁锭连续铸造开始前预先在井式连续铸造结晶器的引晶头上面放置一个采用低碳钢或铜合金制作的呈矩形框状的防止扁锭纵向开裂的防纵裂拉紧框，其长度及宽度与所述之引晶头的长度与宽度相同，其壁厚及高度可根据其将承受的扁锭侧端面收缩造成的最大拉应力决定，可分别为30-60mm，其内孔壁边缘及内孔四角可呈半径为10-20mm的圆弧形，其四个侧面距离结晶器内壁相等其与结晶器之间的最小水平间隙为2-3mm；其可采用低碳钢或铜合金制作。此防纵裂拉紧框将在铝合金扁锭连续铸造开始后于下端凝固过程中与其结合一体并成为其外缘框，在连续铸造完成后或进行扁锭常规的消除应力退火后或热轧前加热后，可将其自扁锭下端取下或随扁锭切头去掉。
本发明的应用方法：
根据上述技术解决方案及实施方式，采用低碳钢制作一个对应于铝合金扁锭连续铸造结晶器内孔及引晶头之上端面形状尺寸的所述之防纵裂拉紧框；在铝合金扁锭连续铸造开始前，预先将防纵裂拉紧框放置在井式连续铸造结晶器的引晶头之上端面，使其四个侧端面距离结晶器内壁相等。此防纵裂拉紧框在铝合金扁锭连续铸造开始后将在下端凝固过程中与其结合一体并成为其外缘框，起到预防产生纵向开裂的作用；在连续铸造完成后或进行扁锭常规的消除应力退火后或热轧前加热后，可将其自扁锭下端取下或随扁锭切头去掉。
实施例一：根据本发明上述技术解决方案及具体实施方式，一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法，其特殊之处是，其包括：如图1、图2所示，铝合金扁锭连续铸造开始前预先在井式连续铸造结晶器1的引晶头4上面放置一个采用35钢或25钢制作的呈矩形框状的防止扁锭2纵向开裂的防纵裂拉紧框3，其长度及宽度分别与所述之引晶头3的长度与宽度相同，其壁厚及高度可根据其将承受的扁锭1的侧端面收缩造成的最大拉应力决定，可取值为高60mm、壁厚50mm，其内孔壁边缘及内孔四角可呈半径为10mm的圆弧形，其四个侧端面距离结晶器1的内壁相等，其与结晶器1之间的最小水平间隙为2-3mm；其可采用低碳钢或铜合金制作。此防纵裂拉紧框3将在铝合金扁锭2连续铸造开始后于下端凝固过程中与其结合一体并成为其外缘框；在连续铸造完成后可将其自扁锭2下端取下或随扁锭切头去掉。
实施例二：根据本发明上述技术解决方案及具体实施方式，一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防装置及方法，其与实施例一基本相同，不同的是：所述之防纵裂拉紧框3的长度及宽度分别比所述之引晶头的长度与宽度小2-4mm，其壁厚及高度可取值为高40mm、壁厚30mm，其内孔壁边缘及内孔四角呈半径为20mm的圆弧形；其采用青铜或黄铜制作。在连续铸造完成后并进行扁锭2常规的消除应力退火后或热轧前加热后，可将其自扁锭2下端取下或随扁锭切头去掉。
Claims (3)
1.一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防方法，其特征是：一种呈矩形框状的防纵裂拉紧框，在井式连续铸造装置中开始铝合金扁锭连续铸造之前，预先在结晶器的引晶头之上端面放置一个防止扁锭纵向开裂的所述之防纵裂拉紧框，然后开始扁锭的连续铸造；所述之防纵裂拉紧框在铝合金扁錠连续铸造开始后将在下端凝固过程中与其结合一体并成为其外缘框，在连续铸造完成后或进行扁锭常规的消除应力退火后或热轧前加热后，将所述之防纵裂拉紧框自扁锭下端取下或随扁錠切头去掉。
2.根据权利要求1所述之一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防方法，其特征是：所述之防纵裂拉紧框，其长度及宽度分别与所述之引晶头的长度及宽度相同或略小于，其与结晶器之间的最小水平间隙相等为2-3mm，其壁厚及高度分别为30-60mm，其内孔壁边缘及内孔壁四角呈半径为10-20mm的圆弧形。
3.根据权利要求1或2所述之一种大型铝合金扁锭连续铸造纵向开裂的预防方法，其特征是：所述之防纵裂拉紧框采用低碳钢或铜合金制作。
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