CN113102698A - 一种铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，包括机体、设置于机体上且相对布置的若干结晶器大面板、可移动地设置于各对结晶器大面板内的若干对结晶器小面板，以及设置于机体上的大面变形机构和小面驱动机构，各对结晶器大面板与对应的各对结晶器小面板合围形成结晶器，且各对结晶器大面板均具有弹性；大面变形机构用于驱动各对结晶器大面板产生弯曲形变，小面驱动机构用于驱动各对结晶器小面板沿对应的各对结晶器大面板的长度方向运动。本发明所提供的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，能够在铝合金扁锭铸造工艺中避免出现锭尾膨胀现象，降低甚至消除铸造尺寸偏差，保证铝合金扁锭的铸造尺寸合格。
Description
技术领域
本发明涉及铸造工艺技术领域，特别涉及一种铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置。
背景技术
铝合金方铸锭在铸造成型起始阶段因为底部充型、铸造速度慢、冷却水量小等因素造成此阶段的铸锭尺寸比稳定阶段偏大，即“锭尾膨胀”，导致铝合金扁锭的两端薄、中间厚，这种现象难以采用工艺手段来避免。
目前，生产铸造铝合金通常使用扁锭结晶器，由于结晶器的所有型腔尺寸都是在生产前就已经加工完成，在使用过程中无法对结晶器尺寸进行调整，如此导致所生产出的扁锭存在尾部膨胀现象。以630mm厚度的结晶器为例，所生产出的扁锭在底部锯切200mm时，铸锭底部厚差在18mm左右，难以满足轧制工序铸锭厚差10mm以内的要求，因此底部工艺锯切量需达到400mm以上，成品率损失较大，不能通过减少底部锯切量以提升产品成品率。
因此，如何在铝合金扁锭铸造工艺中避免出现锭尾膨胀现象，降低甚至消除铸造尺寸偏差，保证铝合金扁锭的铸造尺寸合格，是本领域技术人员面临的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，能够在铝合金扁锭铸造工艺中避免出现锭尾膨胀现象，降低甚至消除铸造尺寸偏差，保证铝合金扁锭的铸造尺寸合格。
为解决上述技术问题，本发明提供一种铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，包括机体、设置于所述机体上且相对布置的若干对结晶器大面板、可移动地设置于各对所述结晶器大面板内的若干对结晶器小面板，以及设置于所述机体上的大面变形机构和小面驱动机构，各对所述结晶器大面板与对应的各对所述结晶器小面板合围形成结晶器，且各对所述结晶器大面板均具有弹性；所述大面变形机构用于驱动各对所述结晶器大面板产生弯曲形变，所述小面驱动机构用于驱动各对所述结晶器小面板沿对应的各对所述结晶器大面板的长度方向运动。
优选地，所述结晶器大面板在所述机体上并列设置有1～5对。
优选地，各对所述结晶器小面板的两侧侧边可滑动地压紧对应的所述结晶器大面板的内壁。
优选地，所述小面驱动机构用于驱动各对所述结晶器小面板同步反向运动。
优选地，所述小面驱动机构包括小面驱动电机、与所述小面驱动电机的输出端相连的第一丝杠、通过联轴器与所述第一丝杠的末端相连的第二丝杠、套设于所述第一丝杠上的第一驱动梁、套设于所述第二丝杠上的第二驱动梁，所述第一丝杠与所述第二丝杠的螺纹旋向相反，且第一驱动梁与各对所述结晶器小面板中的其中一者相连，所述第二驱动梁与各对所述结晶器小面板中的另外一者相连。
优选地，所述小面驱动机构还包括设置于所述机体两侧侧壁上的直线导轨，且所述第一驱动梁及所述第二驱动梁的两端均可滑动地设置于对应的所述直线导轨上。
优选地，所述大面变形机构包括大面驱动电机、与所述大面驱动电机的输出端相连的变形传动组件，以及与各对所述结晶器大面板的中部相连、用于在所述变形传动组件的传动下带动各对所述结晶器大面板向所述结晶器内凹陷或向所述结晶器外凸起的变形调节组件。
优选地，所述变形调节组件包括与各对所述结晶器大面板的中部外壁相连的两块调节板、连接于其中一块所述调节板与所述变形传动组件之间的第一连接板、连接于另外一块所述调节板与所述变形传动组件之间的第二连接板，所述第一连接板与所述第二连接板均沿与所述结晶器大面板垂直的方向运动且同步反向。
优选地，所述变形传动组件包括可水平旋转地设置于所述机体上并与所述大面驱动电机的输出端相连的摆杆、与所述摆杆的旋转中心一侧相连的第一传动杆、与所述摆杆的旋转中心另一侧相连的第二传动杆，所述第一连接板的端部与所述第一传动杆相连，所述第二连接板的端部与所述第二传动杆相连。
优选地，所述调节板的两端均对应连接有所述第一连接板与所述第二连接板；所述变形传动组件在所述机体上同时设置有两组，且两个所述摆杆之间通过同步杆相连。
本发明所提供的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，主要包括机体、结晶器大面板、结晶器小面板、大面变形机构和小面驱动机构。其中，机体为本结晶装置(结晶器)的主体结构，主要用于安装和容纳其余零部件，同时在机体上开设有若干个结晶器，为铝合金扁锭提供铸造场所。各个结晶器均由两个相对布置的成对结晶器大面板和两个相对布置的成对结晶器小面板合围而成。其中，两个结晶器大面板形成结晶器的两个面积较大的侧面，两个结晶器小面板形成结晶器的两个面积较小的端面。并且，结晶器大面板具有弹性，可产生弹性形变，而结晶器小面板可在小面驱动机构的驱动作用下，在成对结晶器大面板中沿其长度方向往复移动，以动态调节合围形成的结晶器的长度尺寸，从而逐渐完成整个铝合金扁锭的铸造。重要的是，结晶器大面板可在大面变形机构的驱动下产生弯曲弹性形变，从而在结晶器内浇铸液态铝合金的过程中，使成对的两个结晶器大面板逐渐向内弯曲变形，形成向结晶器内陷的拱形形状，从而防止液态铝合金在逐渐成型的过程中出现中部尺寸膨胀的情况，进而有效抑制锭尾膨胀现象，确保整个成型的铝合金扁锭趋近于规整的矩形。因此，本发明所提供的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，能够在铝合金扁锭铸造工艺中避免出现锭尾膨胀现象，降低甚至消除铸造尺寸偏差，保证铝合金扁锭的铸造尺寸合格。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1的局部结构放大图。
图4为图3的局部结构放大图。
其中，图1—图4中：
机体—1，结晶器大面板—2，结晶器小面板—3，大面变形机构—4，小面驱动机构—5；
大面驱动电机—41，变形传动组件—42，变形调节组件—43，小面驱动电机—51，第一丝杠—52，联轴器—53，第二丝杠—54，第一驱动梁—55，第二驱动梁—56，直线导轨—57；
摆杆—421，第一传动杆—422，第二传动杆—423，同步杆—424，调节板—431，第一连接板—432，第二连接板—433。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置主要包括机体1、结晶器大面板2、结晶器小面板3、大面变形机构4和小面驱动机构5。
其中，机体1为本结晶装置(结晶器)的主体结构，主要用于安装和容纳其余零部件，同时在机体1上开设有若干个结晶器(矩形腔)，为铝合金扁锭提供铸造场所。
各个结晶器均由两个相对布置的成对结晶器大面板2和两个相对布置的成对结晶器小面板3合围而成。其中，两个结晶器大面板2形成结晶器的两个面积较大的侧面，两个结晶器小面板3形成结晶器的两个面积较小的端面。至于结晶器的另外两个面积较大的侧面，比如底面与顶面，底面可由底板等部件托底，形成底部封闭结构，而顶面可用于液态铝合金灌注。
并且，结晶器大面板2具有弹性，可产生弹性形变，而结晶器小面板3可在小面驱动机构5的驱动作用下，在成对结晶器大面板2中沿其长度方向往复移动，以动态调节合围形成的结晶器的长度尺寸，从而逐渐完成整个铝合金扁锭的铸造。
重要的是，结晶器大面板2可在大面变形机构4的驱动下产生弯曲弹性形变，从而在结晶器内浇铸液态铝合金的过程中，使成对的两个结晶器大面板2逐渐向内弯曲变形，形成向结晶器内陷的拱形形状，从而防止液态铝合金在逐渐成型的过程中出现中部尺寸膨胀的情况，进而有效抑制锭尾膨胀现象，确保整个成型的铝合金扁锭趋近于规整的矩形。
因此，本实施例所提供的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，能够在铝合金扁锭铸造工艺中避免出现锭尾膨胀现象，降低甚至消除铸造尺寸偏差，保证铝合金扁锭的铸造尺寸合格。
在本实施例中，为提高结晶装置的铸造效率，在机体1上一般同时设置有多个结晶器，比如1～5个等，相应的，结晶器大面板2及结晶器小面板3在机体1上同时设置有1～5对。
考虑到各个结晶器中的结晶器小面板3在浇铸过程中需要根据扁锭长度沿着结晶器大面板2的长度方向进行移动，以达到预期浇铸长度，为此，在本实施例中，各对结晶器小面板3的两侧侧边均可滑动地压紧在对应的结晶器大面板2的内壁上。如此设置，一方面可保证各对结晶器小面板3能够顺畅地在结晶器内进行直线往复运动，另一方面可保证结晶器小面板3与结晶器大面板2周向合围而成的结晶器的封闭性，防止漏液。
此外，各对结晶器大面板2的内壁和各对结晶器小面板3的两侧侧边均可通过抛光打磨形成光滑面，以降低摩擦力和磨损，提升边界密封性。
如图2所示，图2为图1的俯视图。
在关于小面驱动机构5的一种优选实施例中，为提升铝合金扁锭的铸造效率，该小面驱动机构5主要用于驱动各对结晶器小面板3进行同步反向运动，即沿着结晶器大面板2的长度方向进行同步反向运动。一般的，在浇筑液态铝合金之前，可事先根据生产需要将两个互相正对的结晶器小面板3调节到所需要的尺寸，而在正式铸造过程中，两个结晶器小面板3一般不再进行移动尺寸调整，以确保铝合金方锭的长度尺寸精确稳定。
具体的，小面驱动机构5主要包括小面驱动电机51、第一丝杠52、第二丝杠54、联轴器53、第一驱动梁55和第二驱动梁56。
其中，小面驱动电机51一般可采用直线电机等，一般设置在机体1的底端或顶端位置，考虑到机体1较长，小面驱动电机51可同时分布在机体1的两侧位置。
第一丝杠52与小面驱动机构5的输出端相连，可在其驱动下进行旋转运动，一般的，第一丝杠52可沿着机体1的宽度方向布置，或沿着结晶器大面板2的长度方向布置。第二丝杠54同理，其一端可通过轴承等部件设置在机体1上，另一端通过联轴器53与第一丝杠52的末端相连，与第一丝杠52共线设置，但不同的是，第二丝杠54上开设的螺纹旋向与第一丝杠52上开设的螺纹旋向相反。如此设置，虽然在小面驱动机构5的驱动下，第一丝杠52与第二丝杠54均同步旋转，但由于螺纹旋向相反，使得两者的传动方向相反。
第一驱动梁55套设在第一丝杠52上，与第一丝杠52形成螺纹传动，在第一丝杠52的旋转带动下，使得第一驱动梁55产生沿第一丝杠52轴向的直线运动。第二驱动梁56套设在第二丝杠54上，与第二丝杠54形成螺纹传动，同理，在第二丝杠54的旋转带动下，使得第二驱动梁56产生沿第二丝杠54轴向的直线运动。但由于第一丝杠52与第二丝杠54的传动方向相反，使得第一驱动梁55与第二驱动梁56的直线运动同步反向。同时，第一驱动梁55与第二驱动梁56在机体1上横跨各个结晶器，并分别与各对结晶器小面板3中的一者相连，从而通过第一驱动梁55与第二驱动梁56的同步反向运动带动各对结晶器小面板3进行同步反向运动。
进一步的，为提高第一驱动梁55与第二驱动梁56的运动运动平稳性，本实施例还在机体1的两侧侧壁上均设置了直线导轨57，同时将第一驱动梁55与第二驱动梁56的两端均设置在对应的直线导轨57上，使得第一驱动梁55与第二驱动梁56的两端均在直线导轨57上进行滑动，从而对第一驱动梁55与第二驱动梁56的直线运动提供运动导向作用。
在关于大面变形机构4的一种优选实施例中，该大面变形机构4主要包括大面驱动电机41、变形传动组件42和变形调节组件43。
其中，大面驱动电机41一般可采用直线电机等，一般设置在机体1的底端或顶端位置。在运行过程中，大面驱动电机41的输出端持续做直线往复运动。变形传动组件42与大面驱动电机41的输出端相连，主要用于承接大面驱动电机41的输出，并通过传动链进行传动，将动力传递至变形调节组件43处。而变形调节组件43的一端与变形传动组件42相连，另一端与各个结晶器中的两个结晶器大面板2的中部位置相连，主要用于在变形传动组件42的动力驱动下，带动两个结晶器大面板2往结晶器外部凸起产生拱形弯曲形变直至满足工艺需要，铸造结束后结晶器大面板2复位。
如图3所示，图3为图1的局部结构放大图。
在关于变形调节组件43的一种优选实施例中，该变形调节组件43主要包括调节板431、第一连接板432和第二连接板433。其中，调节板431设置在各个结晶器中的两个结晶器大面板2的中部位置，为避免影响铸造液，调节板431具体可连接在两个结晶器大面板2的中部外壁上。第一连接板432的一端与变形传动组件42的输出端相连，另一端连接在其中一块调节板431上，用于带动调节板431进行垂直于结晶器大面板2方向的位移。第二连接板433的一端与变形传动组件42的输出端相连，另一端连接在另外一块调节板431上，同样用于带动调节板431进行垂直于结晶器大面板2方向的位移。如此设置，通过第一连接板432与第二连接板433对两个调节板431的带动，即可使两个调节板431产生定向位移，进而带动两个结晶器大面板2产生拱形弯曲形变。
如图4所示，图4为图3的局部结构放大图。
在关于变形传动组件42的一种优选实施例中，该变形传动组件42主要包括摆杆421、第一传动杆422和第二传动杆423。其中，摆杆421设置在机体1上，并靠近大面驱动电机41，且可在机体1上进行水平旋转运动。摆杆421的远端与大面驱动电机41的输出端相连，可在其动力输出下进行往复摆动(转动)运动。第一传动杆422水平布置在机体1上，并且其长度方向垂直于结晶器大面板2的长度方向，同时，第一传动杆422的端部与摆杆421的旋转中心一侧位置相连，可在摆杆421进行往复摆动时，沿自身的轴向进行直线往复运动。同理，第二传动杆423水平布置在机体1上，并且与第一传动杆422平行分布。同时，第二传动杆423的端部与摆杆421的旋转中心另一侧位置相连，可在摆杆421进行往复摆动时，沿自身的轴向进行直线往复运动。如此设置，由于第一传动杆422与第二传动杆423分别连接在摆杆421的旋转中心两侧位置，因此两者的直线运动是同步且反向的，即第一传动杆422沿轴向前进时，第二传动杆423将同步沿轴向后退。并且，第一连接板432的端部与第一传动杆422相连，第二连接板433的端部与第二传动杆423相连。如此，在第一传动杆422与第二传动杆423的同步反向往复直线运动的驱动下，第一连接板432和第二连接板433即可带动两块调节板431进行同步反向的直线往复位移，进而实现两块结晶器大面板2的拱形弯曲形变。
此外，考虑到结晶器大面板2的长度尺寸较明显，为保证结晶器大面板2顺利进行拱形弯曲形变，在本实施例中，第一连接板432与第二连接板433在同一个结晶器内同时设置有两块，两块第一连接板432分别连接在对应的调节板431的两端，而两块第二连接板433也分别连接在对应的调节板431的两端，如此同时带动调节板431的两端进行直线往复位移。相应的，变形传动组件42在机体1上也同时设置有两组，即摆杆421同时设置有两个，第一传动杆422与第二传动杆423也同时设置有两组，为保证两组第一传动杆422与第二传动杆423的运动同步，在两个摆杆421之间通过同步杆424进行连接。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，其特征在于，包括机体(1)、设置于所述机体(1)上且相对布置的若干对结晶器大面板(2)、可移动地设置于各对所述结晶器大面板(2)中的若干对结晶器小面板(3)，以及设置于所述机体(1)上的大面变形机构(4)和小面驱动机构(5)，各对所述结晶器大面板(2)与对应的各对所述结晶器小面板(3)合围形成结晶器，且各对所述结晶器大面板(2)均具有弹性；所述大面变形机构(4)用于驱动各对所述结晶器大面板(2)产生弯曲形变，所述小面驱动机构(5)用于驱动各对所述结晶器小面板(3)沿对应的各对所述结晶器大面板(2)的长度方向运动。
2.根据权利要求1所述的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，其特征在于，所述结晶器大面板(2)在所述机体(1)上并列设置有1～5对。
3.根据权利要求1所述的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，其特征在于，各对所述结晶器小面板(3)的两侧侧边可滑动地压紧对应的所述结晶器大面板(2)的内壁。
4.根据权利要求1所述的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，其特征在于，所述小面驱动机构(5)用于驱动各对所述结晶器小面板(3)同步反向运动。
5.根据权利要求4所述的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，其特征在于，所述小面驱动机构(5)包括小面驱动电机(51)、与所述小面驱动电机(51)的输出端相连的第一丝杠(52)、通过联轴器(53)与所述第一丝杠(52)的末端相连的第二丝杠(54)、套设于所述第一丝杠(52)上的第一驱动梁(55)、套设于所述第二丝杠(54)上的第二驱动梁(56)，所述第一丝杠(52)与所述第二丝杠(54)的螺纹旋向相反，且第一驱动梁(55)与各对所述结晶器小面板(3)中的其中一者相连，所述第二驱动梁(56)与各对所述结晶器小面板(3)中的另外一者相连。
6.根据权利要求5所述的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，其特征在于，所述小面驱动机构(5)还包括设置于所述机体(1)两侧侧壁上的直线导轨(57)，且所述第一驱动梁(55)及所述第二驱动梁(56)的两端均可滑动地设置于对应的所述直线导轨(57)上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，其特征在于，所述大面变形机构(4)包括大面驱动电机(41)、与所述大面驱动电机(41)的输出端相连的变形传动组件(42)，以及与各对所述结晶器大面板(2)的中部相连、用于在所述变形传动组件(42)的传动下带动各对所述结晶器大面板(2)向所述结晶器内凹陷或向所述结晶器外凸起的变形调节组件(43)。
8.根据权利要求7所述的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，其特征在于，所述变形调节组件(43)包括与各对所述结晶器大面板(2)的中部外壁相连的两块调节板(431)、连接于其中一块所述调节板(431)与所述变形传动组件(42)之间的第一连接板(432)、连接于另外一块所述调节板(431)与所述变形传动组件(42)之间的第二连接板(433)，所述第一连接板(432)与所述第二连接板(433)均沿与所述结晶器大面板(2)垂直的方向运动且同步反向。
9.根据权利要求8所述的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，其特征在于，所述变形传动组件(42)包括可水平旋转地设置于所述机体(1)上并与所述大面驱动电机(41)的输出端相连的摆杆(421)、与所述摆杆(421)的旋转中心一侧相连的第一传动杆(422)、与所述摆杆(421)的旋转中心另一侧相连的第二传动杆(423)，所述第一连接板(432)的端部与所述第一传动杆(422)相连，所述第二连接板(433)的端部与所述第二传动杆(423)相连。
10.根据权利要求9所述的铝合金扁锭动态变形铸造结晶装置，其特征在于，所述调节板(431)的两端均对应连接有所述第一连接板(432)与所述第二连接板(433)；所述变形传动组件(42)在所述机体(1)上同时设置有两组，且两个所述摆杆(421)之间通过同步杆(424)相连。
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