CN108436048B - 一种铝合金半连续铸造用刮水器及刮挡水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝合金半连续铸造用刮水器及刮挡水的方法。刮水器包括钢架、模具板、橡皮，钢架由四边围成外形呈长方形的结构，每边横截面呈“L”形，该“L”形的底面向里侧延伸，每边中间部位设有排水通道；模具板由四边围成外形与钢架内侧相匹配的结构，包括上模具板和下模具板，上模具板和下模具板之间形成中空结构，中空部位用于容纳固定橡皮；橡皮呈内空矩形结构，模具板与橡皮通过下模具板固定在钢架内侧的底面上，上模具板的上表面低于钢架的上表面。本发明增加刮水器上部铸锭的冷却作用，不仅能有效防止刮水器下部铸锭冷裂的发生，而且能减小刮水器上部铸锭热裂的发生，加强了铸锭单面中心部位的冷却效果，有助于改善铸锭中凸的现象。

Description

一种铝合金半连续铸造用刮水器及刮挡水的方法

技术领域

本发明主要涉及铝合金铸造领域，尤其涉及一种铝合金半连续铸造用刮水器及刮挡水的方法。

背景技术

半连续铸造硬质铝合金(如2xxx系、6xxx系和7xxx系)时，由于合金的凝固区间大，铸锭在凝固过程中会因为铸造应力大，导致铸锭开裂。为防止铸锭产生裂纹，提高铸锭成材率，国外相继开发了刮水器(挡水板)技术、电磁铸造、CO2气滑铸造、低液位铸造等，上述几类铸锭技术对装备的自动化控制水平要求较高，而使用刮水器技术无疑是最简单有效的方法。目前有对硬铝合金半连续铸造用挡水装置的设计方法，该方法虽能很好阻挡冷却水与自身铸锭再次接触，但较大的冷却水流量容易沿挡水板四周飞溅至相邻铸锭，造成相邻铸锭因局部冷却速度过大引起开裂。也有一些刮水器，通过增加风管及风嘴和挡水板使冷却水垂直落下，避免刮离的水重新淋到铸锭本身和相邻铸锭表面上，但增加挡水板和风管无疑增加了设备的复杂性和成本。

因此，为了避免了被刮水器阻挡的冷却水淋到相邻铸锭，无需增加风管的设备并减小成本，而且增强铸锭宽面的冷却效果，进一步防止铸锭开裂，有必要提供一种新的铝合金半连续铸造用刮挡水的技术。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种铝合金半连续铸造用刮水器及刮挡水的方法，使得能够避免被刮水器阻挡的冷却水淋到相邻铸锭，降低成本，而且增强铸锭宽面的冷却效果，进一步防止铸锭开裂。

本发明首先提供一种铝合金半连续铸造用刮水器，所述刮水器包括钢架、模具板、橡皮，所述钢架由四边围成外形呈长方形的结构，该长方形钢架的每边横截面呈“L”形，该“L”形的底面向里侧延伸，在该长方形钢架的每边中间部位设有排水通道；所述模具板由四边围成外形与所述钢架内侧相匹配的结构，包括上模具板和下模具板，所述上模具板和下模具板之间形成中空结构，该中空部位用于容纳固定所述橡皮；所述橡皮呈内空矩形结构，所述橡皮的外径不超出所述模具板的外径，所述橡皮的内径小于所述模具板和所述钢架的内径；所述模具板与中空部位的橡皮通过所述下模具板固定在所述钢架内侧的底面上，所述上模具板的上表面低于所述钢架的上表面。

上述的刮水器，所述橡皮为硅胶橡皮，所述橡皮包括上层橡皮和下层橡皮，所述上层橡皮和下层橡皮上下叠放，所述上层橡皮的内径大于所述下层橡皮的内径。

上述的刮水器，所述钢架的表面为烤漆层，所述钢架由四根角钢经焊接而成，相邻角钢互成90°。

上述的刮水器，所述排水通道的排水口方向与铸锭表面呈0°-30°夹角。

上述的刮水器，所述刮水器还包括吊环，所述吊环与所述钢架的四周相连；所述模具板为不锈钢材质。

上述的刮水器，在所述钢架的短边上的排水通道为在所述钢架的立面上开的槽口。

上述的刮水器，在所述钢架的长边上的排水通道为通过与所述钢架长边的立面上的开口槽相连的弯道。

本发明还提供一种利用上述的刮水器进行刮挡水的方法，包括：

铸锭在通过所述刮水器时，所述刮水器的橡皮刮挡所述铸锭表面的冷却水，使得由所述橡皮、所述上模板和所述钢架的立面的内侧形成“水池”，“水池”出口分别为所述钢架长边和短边中间位置的排水通道，使得铸锭两侧流下的水流向排水通道中心汇集流出。

上述的方法，所述排水通道的排水口与所述铸锭表面呈0°-30°夹角。

上述的方法，所述刮水器通过连接吊链，与结晶器的下端相连，所述刮水器的高度通过吊链的长度控制。

本发明不仅避免了被刮水器阻挡的冷却水淋到相邻铸锭，无需增加风管的设备，减小成本，而且通过在刮水器上设计水流出口，使得被刮水器挡住的冷却水主要集中在扁锭四个面的中心区段排出，通过设计四个排水口尺寸既能保证冷却水与铸锭表面有30～50mm的液位接触，又不至于水流量过大造成冷却水沿刮水器四周边缘溢出。这种设计方法，使得水流主要从铸锭宽面中心区域流出，增加了铸锭宽面的冷却效果，减小液穴深度，进一步能够防止铸锭开裂，有助于改善铸锭中凸的现象，提高了铸锭的质量。

附图说明

图1是本发明铝合金半连续铸造用刮水器的正视局部剖结构示意图；

图2是本发明铝合金半连续铸造用刮水器中模具板和橡皮安装的正剖视结构示意图；

图3是本发明实施例中钢架的正视结构示意图；

图4是本发明实施例中钢架的俯视结构示意图；

图5是本发明实施例中钢架的侧视旋转结构示意图；

图6是本发明实施例中模具板的俯视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

为了在铝合金铸锭的铸造过程中有效地阻挡冷却水，本发明提供一种使铸锭从中传过以将铸锭表面的冷却水刮挡开的刮水器。该刮水器可避免被刮水器阻挡的冷却水淋到相邻铸锭，而且力求结构简单，减小成本，而且要进一步增强铸锭的宽面的冷却效果，改善铸锭中凸的现象，保障铸锭的铸造质量。本发明为了达到上述目的，通过在铸锭的四周将冷却水流形成“水池”，以加强刮水器以上部分铸锭的冷却效果，并在刮水器上设计水流出口，使得被刮水器挡住的“水池”中的冷却水主要集中在扁锭四个面的中心区段排出，通过设计四个排水口尺寸既能保证冷却水与铸锭表面有30～50mm的液位接触，又不至于水流量过大造成冷却水沿刮水器四周边缘溢出。这种设计方法，使得水流主要从铸锭宽面中心区域流出，增加了铸锭宽面的冷却效果，减小液穴深度，进一步能够防止铸锭开裂，提高了铸锭的质量。

如图1所示，本发明的铝合金半连续铸造用刮水器，主要包括钢架1、模具板2、橡皮3，其中钢架1由四边围成外形呈长方形的结构，该长方形钢架的每边横截面呈“L”形，该“L”形的底面向里侧延伸，在该长方形钢架的每边中间部位设有排水通道。具体的，所述钢架1可由四根角钢经焊接而成，相邻角钢互成90°。所述钢架1经烤漆处理，以防止表面损伤。

如图2所示，模具板2由四边围成外形与所述钢架内侧相匹配的结构，包括上模具板21和下模具板22，所述上模具板21和下模具板22之间形成中空结构，该中空部位用于容纳固定所述橡皮3。所述模具板2可为不锈钢材质。所述模具板2与中空部位的橡皮3通过下模具板22固定在所述钢架1内侧的底面上。具体地，可通过在下模具板22上开螺纹孔与钢架1底面经螺钉相连。模具板的外边缘也可与钢架的内侧接触。

橡皮3呈内空矩形结构，为了安装在模具板2间，橡皮3的外径不超出所述模具板2的外径，橡皮3的内径小于所述模具板2和所述钢架1的内径，从而使得只有橡皮3与铸锭接触。具体的，所述橡皮3可为硅胶橡皮，所述橡皮3包括上层橡皮31和下层橡皮32，所述上层橡皮31和下层橡皮32上下叠放，所述上层橡皮31的内径大于所述下层橡皮32的内径。

模具板2、橡皮3及钢架1安装好后，上模具板21的上表面低于钢架1的上表面，也就是钢架1立面的顶面，从而通过橡皮3、上模板2、钢架1内侧面形成一个“水池”，水池内聚集的冷却水增加了对刮水器上部铸锭的冷却作用，不仅能有效防止刮水器下部铸锭冷裂的发生，而且能减小刮水器上部铸锭热裂的发生。

另外，“水池”出口分别设在钢架1长边和短边的中间位置，也就是钢架上的排水通道，这样使得单边水流从两侧向中心汇集并流出，加强了铸锭单面中心部位的冷却效果，这种冷却效果对铸锭短边的影响效果不大，但对长边的影响较大，通过增加对大面中间区段的冷却，同时有助于改善铸锭中凸的现象。

如图1所示，为了使排出的水流既不喷溅至本身铸锭上也不影响相邻铸锭，可使所述排水通道的排水口方向与铸锭表面呈0°-30°夹角。在所述钢架的短边上的排水通道可为在所述钢架的立面上开的槽口11。在所述钢架的长边上的排水通道可为通过与所述钢架1长边的立面上的开口槽相连的弯道12。

如图5所示为排水口方向与铸锭表面角度是0°的情形。当把排水弯道12的弯角设为大于90°时，便使得排水口方向与铸锭表面的夹角大于0°。

具体运用时，所述刮水器还可包括吊环，用于将刮水器悬吊起来。所述吊环与所述钢架的四周相连。刮水器通过连接吊链，与结晶器的下端相连，以便通过调整吊链的长度控制刮水器的高度。

使用上述的刮水器进行刮挡水的方法，主要在于：

铸锭在通过所述刮水器时，所述刮水器的橡皮刮挡所述铸锭表面的冷却水，使得由所述橡皮、所述上模板和所述钢架的立面的内侧形成“水池”，“水池”出口分别为所述钢架长边和短边中间位置的排水通道，使得铸锭两侧流下的水流向排水通道中心汇集流出。

具体地，针对铸造的扁锭，可将钢架每边的底面宽度设置为50-70mm，立面高度设为50-70mm。上下模具板内侧边缘与铸锭表面距离可设置为50±10mm。为了加强刮挡效果，可使橡皮上层比下层内径大出一定距离，比如约5mm左右。

本发明不仅避免了被刮水器阻挡的冷却水淋到相邻铸锭，与目前的装置相比，无需增加风管设备，减小了成本，而且通过在刮水器上设计水流出口，使得被刮水器挡住的冷却水主要集中在扁锭四个面的中心区段排出，通过设计四个排水口尺寸既能保证冷却水与铸锭表面有30-50mm的液位接触，又不至于水流量过大造成冷却水沿刮水器四周边缘溢出。这种设计方法，使得水流主要从铸锭宽面中心区域流出，增加了铸锭宽面的冷却效果，减小液穴深度，进一步能够防止铸锭开裂，有助于改善铸锭中凸的现象，提高了铸锭的质量。

实施例

本实施例刮水板由钢架1、上下不锈钢模具板21、22、橡皮3和吊环组成。

如图4所示，钢架1由70mm×70mm角钢经切割、焊接而成，角钢厚5mm。钢架长1896mm，宽692mm。在钢架长面和短面沿中心线分别开一个宽156mm、长60mm的出口槽，出口槽高度与钢架齐平，即70mm。分别在钢架长边和短边分别开13个和5个直径为

的圆孔，即在每边中间位置开一个中间孔，其余孔以140mm的间距沿中间孔为中心两边平均分布，钢架支撑面合计36个

的圆孔。如图3所示，在角钢架长边各开有4个吊扣孔，便于连接吊链，吊链另一端与结晶器下端相连，整个刮水器高度通过吊链的长度控制。

出口槽在短边可直接作为钢架的排水通道，在长边可连接弯道形成排水通道，如图5所示。

不锈钢上、下模具板2是用于放置在角钢架底面的支撑面上，上、下模具板是由长1864mm、宽660mm及厚为1.5mm的不锈钢板经机加工而成的中空板，长边宽65mm，短边最窄处宽125mm，短边最窄处与其对应长边以斜边相连，斜边与短边呈13.3°角，斜边与短边最窄相连处以半径为20mm的圆弧过渡，斜边与长边以半径为15mm的圆弧过渡。长边和短边分别钻有13个和5个

的圆孔，合计36个。两排长边圆孔中心距离为622mm，两排短边圆孔中心距离为1826mm，长边和短边圆孔分别沿下模板长边和短边中心线对称，以便与角钢架支撑面圆孔配合，如图6所示。

橡皮3为两层长宽高为1864mm×660mm×5mm的内空矩形橡皮。其中上层橡皮内径与上、下模板内缘距离为65mm，下层橡皮内径与上、下模板内缘距离为70mm。

将上述各部件组装好后即可用于铝合金铸锭的铸造过程对冷却水有效地阻挡与刮离。

铸锭在通过所述刮水器时，所述刮水器的橡皮刮挡所述铸锭表面的冷却水，使得由所述橡皮、所述上模板和所述钢架的立面的内侧形成“水池”，“水池”出口分别为所述钢架长边和短边中间位置的排水通道，使得铸锭两侧流下的水流向排水通道中心汇集流出。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种铝合金半连续铸造用刮水器，其特征在于，所述刮水器包括钢架、模具板、橡皮，其中

所述钢架为四边围成外形呈长方形的结构，该长方形钢架的每边横截面呈“L”形，该“L”形的底面向里侧延伸，在该长方形钢架的每边中间部位设有排水通道；

所述模具板为四边围成外形与所述钢架内侧相匹配的结构，包括上模具板和下模具板，所述上模具板和下模具板之间形成中空部位，该中空部位用于容纳固定所述橡皮；

所述橡皮呈内空矩形结构，所述橡皮的外径不超出所述模具板的外径，所述橡皮的内径小于所述模具板和所述钢架的内径；

所述模具板与中空部位的橡皮通过所述下模具板固定在所述钢架内侧的底面上，所述上模具板的上表面低于所述钢架的上表面；

所述排水通道的排水口方向与铸锭表面呈0°-30°夹角；

其中所述橡皮、所述上模板和所述钢架的立面的内侧形成水池，所述水池中的冷却水与所述铸锭表面保持30-50mm的液位接触；

在所述钢架的短边上的排水通道为在所述钢架的立面上开的槽口；在所述钢架的长边上的排水通道为通过与所述钢架长边的立面上的开口槽相连的弯道。

2.如权利要求1所述的刮水器，其特征在于，所述橡皮为硅胶橡皮，所述橡皮包括上层橡皮和下层橡皮，所述上层橡皮和下层橡皮上下叠放，所述上层橡皮的内径大于所述下层橡皮的内径。

3.如权利要求1所述的刮水器，其特征在于，所述钢架的表面为烤漆层，所述钢架由四根角钢经焊接而成，相邻角钢互成90°。

4.如权利要求1所述的刮水器，其特征在于，所述刮水器还包括吊环，所述吊环与所述钢架的四周相连；所述模具板为不锈钢材质。

5.一种利用权利要求1至4任一所述的刮水器进行刮挡水的方法，包括：

铸锭在通过所述刮水器时，所述刮水器的橡皮刮挡所述铸锭表面的冷却水，使得由所述橡皮、所述上模板和所述钢架的立面的内侧形成水池，所述水池的出口分别为所述钢架长边和短边中间位置的排水通道，使得铸锭两侧流下的水流向排水通道中心汇集流出；所述排水通道的排水口与所述铸锭表面呈0°-30°夹角；其中所述冷却水与所述铸锭表面保持30-50mm的液位接触。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述刮水器通过连接吊链，与结晶器的下端相连，所述刮水器的高度通过吊链的长度控制。

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