CN114309504A - 一种变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器 - Google Patents

一种变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器 Download PDF

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Abstract

一种变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器，涉及一种铸造结晶器。为了解决现有结晶器生产的空心圆铸锭的内孔易产生拉裂、裂纹缺陷的问题。本发明变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器由外结晶器、结晶器芯子和芯子支架构成，结晶器芯子由水冷压盖、铜结晶环、石墨环、转接板、保护套、调节丝杆、排气管、正三通接头、金属软管和堵丝构成；本发明采用热顶方式铸造，提高铝合金空心铸锭组织的晶粒度及内孔表面质量；锥形外壁能够减小摩擦，防止拉裂；结晶器芯子内腔为一个整体，能够防止漏水漏气；使用的石墨环具有润滑性能和导热性能能够防止铸锭急冷收缩造成局部应力不均，进而降低铸锭冷裂倾向性，铸出合格产品铸锭；本发明适用于空心锭热顶铸造。

Description

一种变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器
技术领域
本发明涉及一种铸造结晶器。
背景技术
近年，在半连续铸造中，变形铝合金空心圆铸锭受到广泛关注，变形铝合金空心圆铸锭不但可以有效提高生产效率，同时可节约生产成本，在部分制品中可替代实心圆铸锭进行成品加工。
但在传统空心圆铸锭铸造过程中，由于结晶器水冷分布不均匀，且润滑性不好，导致空心圆铸锭内孔易产生拉裂、裂纹等缺陷，其中的拉裂废品率高达1.5％。
发明内容
本发明是为了解决现有结晶器生产的空心圆铸锭的内孔易产生拉裂、裂纹缺陷的问题，提出一种变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器。
本发明变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器由外结晶器1、结晶器芯子2和芯子支架3构成，结晶器芯子2通过芯子支架3固定在外结晶器1的进液口上方，结晶器芯子2的下端设置在外结晶器1的进液口内；
结晶器芯子2由水冷压盖4、铜结晶环5、石墨环6、转接板7、保护套9、调节丝杆10、排气管14、正三通接头15、金属软管16和堵丝17构成；
调节丝杆10为中空管，调节丝杆10的两端均为螺纹端，调节丝杆10下部设置有环形凸台103，调节丝杆10中环形凸台103下方依次设置有第一环形槽105和第二环形槽102，调节丝杆10中第二环形槽102下方和螺纹之间设置有数个调节丝杆排水口101；调节丝杆10的中部设置有螺纹段104；正三通接头15的主管的一端与调节丝杆10上端螺纹连接，正三通接头15的主管的另一端设置有堵丝17；正三通接头15的支管与金属软管16连接；排气管14设置在调节丝杆10内堵丝17的下方，堵丝17中心为贯通孔且与排气管14连通，排气管14的下端探出至调节丝杆10外部；
水冷压盖4的底部设置有压盖通孔44，水冷压盖4的环形侧壁42的外圆周面上设置有环形凸缘41，环形凸缘41上设置有第三环形槽41，水冷压盖4的环形侧壁42上靠近敞口端一侧环形阵列有多个压盖排水口43，压盖通孔44的内壁设置有第四环形槽45；
铜结晶环5由环形侧壁和底板构成，铜结晶环5的底板中心为通孔，铜结晶环5的底板外表面设置有同心的第五环形槽53和第六环形槽54，铜结晶环5的环形侧壁外圆周面上设置有第七环形槽51，石墨环6套设在第七环形槽51上，铜结晶环5的环形侧壁上设置有环形阵列的结晶环排水口52；转接板7为圆筒形；
调节丝杆10的中的螺纹段104上设置有六角薄螺母13，保护套9、转接板7、铜结晶环5、水冷压盖4依次套设在调节丝杆10的六角薄螺母13下方，水冷压盖4的环形侧壁42和环形凸缘41设置在铜结晶环5的环形侧壁内部，环形侧壁42的内壁与调节丝杆10下端为螺纹连接，环形侧壁42的压盖通孔44套设在排气管14下端上；六角薄螺母13和保护套9之间设置有压垫12。
本发明原理及有益效果为：
本发明采用热顶方式铸造，提高铝合金空心铸锭组织的晶粒度及内孔表面质量；在热顶铸造过程中，冷却水通过金属软管16进入调节丝杆10和排气管14之间的间隙构成的流道内，冷却水再经调节丝杆排水口101进入铜结晶环5和水冷压盖4合围的水腔内均匀分配并对铜结晶环5进行冷却，然后冷却水从压盖排水口43进入水冷压盖4与铜结晶环5合围构成的水腔内均匀分配并对铜结晶环5进一步冷却，最后冷却水从铜结晶环5上设置的结晶环排水口52排出并铸锭实施进行水冷。保护套9的外壁为锥形，能够减小摩擦，防止拉裂；结晶器芯子内腔为排气管14，排气管14为一个整体，能够防止漏水漏气；石墨环6位置为铝液结晶区，使用石墨环冷却，石墨环具有润滑性能，同时石墨环的高导热性能能够防止铸锭急冷收缩造成局部应力不均，进而降低铸锭冷裂倾向性，铸出合格产品铸锭；采用本发明装置铸造的变形铝合金空心锭拉裂废品率降低到0.6％，解决了现有的方法铸造变形铝合金空心锭拉裂废品率高的问题。
附图说明
图1为结晶器的结构示意图；
图2为结晶器芯子2的结构示意图；
图3为水冷压盖4的主视图；
图4为水冷压盖4的剖视图；
图5为铜结晶环5的剖视图；
图6为石墨环6的剖视图；
图7为转接板7的剖视图；
图8为保护套9的剖视图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器由外结晶器1、结晶器芯子2和芯子支架3构成，结晶器芯子2通过芯子支架3固定在外结晶器1的进液口上方，结晶器芯子2的下端设置在外结晶器1的进液口内；结晶器芯子2由水冷压盖4、铜结晶环5、石墨环6、转接板7、保护套9、调节丝杆10、排气管14、正三通接头15、金属软管16和堵丝17构成；调节丝杆10为中空管，调节丝杆10的两端均为螺纹端，调节丝杆10下部设置有环形凸台103，调节丝杆10中环形凸台103下方依次设置有第一环形槽105和第二环形槽102，调节丝杆10中第二环形槽102下方和螺纹之间设置有数个调节丝杆排水口101；调节丝杆10的中部设置有螺纹段104；正三通接头15的主管的一端与调节丝杆10上端螺纹连接，正三通接头15的主管的另一端设置有堵丝17；正三通接头15的支管与金属软管16连接；排气管14设置在调节丝杆10内堵丝17的下方，堵丝17中心为贯通孔且与排气管14连通，排气管14的下端探出至调节丝杆10外部；水冷压盖4的底部设置有压盖通孔44，水冷压盖4的环形侧壁42的外圆周面上设置有环形凸缘41，环形凸缘41上设置有第三环形槽41，水冷压盖4的环形侧壁42上靠近敞口端一侧环形阵列有多个压盖排水口43，压盖通孔44的内壁设置有第四环形槽45；铜结晶环5由环形侧壁和底板构成，铜结晶环5的底板中心为通孔，铜结晶环5的底板外表面设置有同心的第五环形槽53和第六环形槽54，铜结晶环5的环形侧壁外圆周面上设置有第七环形槽51，石墨环6套设在第七环形槽51上，铜结晶环5的环形侧壁上设置有环形阵列的结晶环排水口52；转接板7为圆筒形；调节丝杆10的中的螺纹段104上设置有六角薄螺母13，保护套9、转接板7、铜结晶环5、水冷压盖4依次套设在调节丝杆10的六角薄螺母13下方，水冷压盖4的环形侧壁42和环形凸缘41设置在铜结晶环5的环形侧壁内部，环形侧壁42的内壁与调节丝杆10下端为螺纹连接，环形侧壁42的压盖通孔44套设在排气管14下端上；六角薄螺母13和保护套9之间设置有压垫12。
本实施方式采用热顶方式铸造，提高铝合金空心铸锭组织的晶粒度及内孔表面质量；在热顶铸造过程中，冷却水通过金属软管16进入调节丝杆10和排气管14之间的间隙构成的流道内，冷却水再经调节丝杆排水口101进入铜结晶环5和水冷压盖4合围的水腔内均匀分配并对铜结晶环5进行冷却，然后冷却水从压盖排水口43进入水冷压盖4与铜结晶环5合围构成的水腔内均匀分配并对铜结晶环5进一步冷却，最后冷却水从铜结晶环5上设置的结晶环排水口52排出并铸锭实施进行水冷。保护套9的外壁为锥形，能够减小摩擦，防止拉裂；结晶器芯子内腔为排气管14，排气管14为一个整体，能够防止漏水漏气；石墨环6位置为铝液结晶区，使用石墨环冷却，石墨环具有润滑性能，同时石墨环的高导热性能能够防止铸锭急冷收缩造成局部应力不均，进而降低铸锭冷裂倾向性，铸出合格产品铸锭；采用本实施方式装置铸造的变形铝合金空心锭拉裂废品率降低到0.6％，解决了现有的方法铸造变形铝合金空心锭拉裂废品率高的问题。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述保护套9与调节丝杆10之间设置有隔热管18，隔热管18由耐火纤维纸制备而成。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述转接板7和保护套9之间设置有第一硅酸铝纤维板8。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述压垫12和保护套9之间设置有第二硅酸铝纤维板11。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述结晶环排水口52的内径为2㎜，排水口52的中线与垂直方向的夹角为30°。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述保护套9的外壁为锥形，锥度为13°，保护套9的朝向水冷压盖4端部直径小于另一端。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述第一环形槽105、第二环形槽102、第三环形槽41、第四环形槽45、第五环形槽53和第六环形槽54内设置有橡胶密封圈。
实施例1：
结合图1～8说明，本实施例变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器由外结晶器1、结晶器芯子2和芯子支架3构成，结晶器芯子2通过芯子支架3固定在外结晶器1的进液口上方，结晶器芯子2的下端设置在外结晶器1的进液口内；结晶器芯子2由水冷压盖4、铜结晶环5、石墨环6、转接板7、保护套9、调节丝杆10、排气管14、正三通接头15、金属软管16和堵丝17构成；调节丝杆10为中空管，调节丝杆10的两端均为螺纹端，调节丝杆10下部设置有环形凸台103，调节丝杆10中环形凸台103下方依次设置有第一环形槽105和第二环形槽102，调节丝杆10中第二环形槽102下方和螺纹之间设置有数个调节丝杆排水口101；调节丝杆10的中部设置有螺纹段104；正三通接头15的主管的一端与调节丝杆10上端螺纹连接，正三通接头15的主管的另一端设置有堵丝17；正三通接头15的支管与金属软管16连接；排气管14设置在调节丝杆10内堵丝17的下方，堵丝17中心为贯通孔且与排气管14连通，排气管14的下端探出至调节丝杆10外部；水冷压盖4的底部设置有压盖通孔44，水冷压盖4的环形侧壁42的外圆周面上设置有环形凸缘41，环形凸缘41上设置有第三环形槽41，水冷压盖4的环形侧壁42上靠近敞口端一侧环形阵列有多个压盖排水口43，压盖通孔44的内壁设置有第四环形槽45；铜结晶环5由环形侧壁和底板构成，铜结晶环5的底板中心为通孔，铜结晶环5的底板外表面设置有同心的第五环形槽53和第六环形槽54，铜结晶环5的环形侧壁外圆周面上设置有第七环形槽51，石墨环6套设在第七环形槽51上，铜结晶环5的环形侧壁上设置有环形阵列的结晶环排水口52；转接板7为圆筒形；调节丝杆10的中的螺纹段104上设置有六角薄螺母13，保护套9、转接板7、铜结晶环5、水冷压盖4依次套设在调节丝杆10的六角薄螺母13下方，水冷压盖4的环形侧壁42和环形凸缘41设置在铜结晶环5的环形侧壁内部，环形侧壁42的内壁与调节丝杆10下端为螺纹连接，环形侧壁42的压盖通孔44套设在排气管14下端上；六角薄螺母13和保护套9之间设置有压垫12；
所述保护套9与调节丝杆10之间设置有隔热管18，隔热管18由耐火纤维纸制备而成；
所述转接板7和保护套9之间设置有第一硅酸铝纤维板8；
所述压垫12和保护套9之间设置有第二硅酸铝纤维板11；
所述结晶环排水口52的内径为2㎜，排水口52的中线与垂直方向的夹角a为30°；
所述保护套9的外壁为锥形，锥度为13°，保护套9的朝向水冷压盖4端部直径小于另一端；
所述第一环形槽105、第二环形槽102、第三环形槽41、第四环形槽45、第五环形槽53和第六环形槽54内设置有橡胶密封圈；
本实施例采用热顶方式铸造，提高铝合金空心铸锭组织的晶粒度及内孔表面质量；在热顶铸造过程中，冷却水通过金属软管16进入调节丝杆10和排气管14之间的间隙构成的流道内，冷却水再经调节丝杆排水口101进入铜结晶环5和水冷压盖4合围的水腔内均匀分配并对铜结晶环5进行冷却，然后冷却水从压盖排水口43进入水冷压盖4与铜结晶环5合围构成的水腔内均匀分配并对铜结晶环5进一步冷却，最后冷却水从铜结晶环5上设置的结晶环排水口52排出并铸锭实施进行水冷。保护套9的外壁为锥形，能够减小摩擦，防止拉裂；结晶器芯子内腔为排气管14，排气管14为一个整体，能够防止漏水漏气；石墨环6位置为铝液结晶区，使用石墨环冷却，石墨环具有润滑性能，同时石墨环的高导热性能能够防止铸锭急冷收缩造成局部应力不均，进而降低铸锭冷裂倾向性，铸出合格产品铸锭；采用本实施例装置铸造的变形铝合金空心锭拉裂废品率降低到0.6％，解决了现有的方法铸造变形铝合金空心锭拉裂废品率高的问题。

Claims (7)

1.一种变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器，其特征在于：变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器由外结晶器(1)、结晶器芯子(2)和芯子支架(3)构成，结晶器芯子(2)通过芯子支架(3)固定在外结晶器(1)的进液口上方，结晶器芯子(2)的下端设置在外结晶器(1)的进液口内；结晶器芯子(2)由水冷压盖(4)、铜结晶环(5)、石墨环(6)、转接板(7)、保护套(9)、调节丝杆(10)、排气管(14)、正三通接头(15)、金属软管(16)和堵丝(17)构成；调节丝杆(10)为中空管，调节丝杆(10)的两端均为螺纹端，调节丝杆(10)下部设置有环形凸台(103)，调节丝杆(10)中环形凸台(103)下方依次设置有第一环形槽(105)和第二环形槽(102)，调节丝杆(10)中第二环形槽(102)下方和螺纹之间设置有数个调节丝杆排水口(101)；调节丝杆(10)的中部设置有螺纹段(104)；正三通接头(15)的主管的一端与调节丝杆(10)上端螺纹连接，正三通接头(15)的主管的另一端设置有堵丝(17)；正三通接头(15)的支管与金属软管(16)连接；排气管(14)设置在调节丝杆(10)内堵丝(17)的下方，堵丝(17)中心为贯通孔且与排气管(14)连通，排气管(14)的下端探出至调节丝杆(10)外部；水冷压盖(4)的底部设置有压盖通孔(44)，水冷压盖(4)的环形侧壁(42)的外圆周面上设置有环形凸缘(41)，环形凸缘(41)上设置有第三环形槽(41)，水冷压盖(4)的环形侧壁(42)上靠近敞口端一侧环形阵列有多个压盖排水口(43)，压盖通孔(44)的内壁设置有第四环形槽(45)；铜结晶环(5)由环形侧壁和底板构成，铜结晶环(5)的底板中心为通孔，铜结晶环(5)的底板外表面设置有同心的第五环形槽(53)和第六环形槽(54)，铜结晶环(5)的环形侧壁外圆周面上设置有第七环形槽(51)，石墨环(6)套设在第七环形槽(51)上，铜结晶环(5)的环形侧壁上设置有环形阵列的结晶环排水口(52)；转接板(7)为圆筒形；调节丝杆(10)的中的螺纹段(104)上设置有六角薄螺母(13)，保护套(9)、转接板(7)、铜结晶环(5)、水冷压盖(4)依次套设在调节丝杆(10)的六角薄螺母(13)下方，水冷压盖(4)的环形侧壁(42)和环形凸缘(41)设置在铜结晶环(5)的环形侧壁内部，环形侧壁(42)的内壁与调节丝杆(10)下端为螺纹连接，环形侧壁(42)的压盖通孔(44)套设在排气管(14)下端上；六角薄螺母(13)和保护套(9)之间设置有压垫(12)。
2.根据权利要求1所述的变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器，其特征在于：所述保护套(9)与调节丝杆(10)之间设置有隔热管(18)，隔热管(18)由耐火纤维纸制备而成。
3.根据权利要求1所述的变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器，其特征在于：所述转接板(7)和保护套(9)之间设置有第一硅酸铝纤维板(8)。
4.根据权利要求1所述的变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器，其特征在于：所述压垫(12)和保护套(9)之间设置有第二硅酸铝纤维板(11)。
5.根据权利要求1所述的变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器，其特征在于：所述结晶环排水口(52)的内径为2㎜，排水口(52)的中线与垂直方向的夹角为30°。
6.根据权利要求1所述的变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器，其特征在于：所述保护套(9)的外壁为锥形，锥度为13°，保护套(9)的朝向水冷压盖(4)端部直径小于另一端。
7.根据权利要求1所述的变形铝合金空心锭热顶铸造结晶器，其特征在于：所述第一环形槽(105)、第二环形槽(102)、第三环形槽(41)、第四环形槽(45)、第五环形槽(53)和第六环形槽(54)内设置有橡胶密封圈。
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