CN114477980A - 一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法及专用浮漂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝合金铸锭技术领域，更具体地，涉及一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法及专用浮漂，其中制备方法包括步骤一为将各原料按照比例进行混合搅拌，静置后压模制得板材；步骤二为对板材烘焙；步骤三为将烘焙好的板材进行裁剪并组装成浮漂，并将不沾铝涂料均匀喷涂在组装好的浮漂的内、外表面，晾干；步骤四为对浮漂进行烘烤，冷却后得到成品浮漂。本发明的制备方法简单、易操作，且由上述方法制得的专用浮漂在使用过程中能够有效保证氧化膜内的完好，减小铸造过程中结晶器液面的波动，进而可有效改善目前铝合金铸锭表面存在的表面挂流、冷隔等外观缺陷。

Description

一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法及专用浮漂
技术领域
本发明涉及铝合金铸锭技术领域，更具体地，涉及一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法及专用浮漂。
背景技术
随着铸造技术的日益发展，高效铸造是主要的发展方向。在铸造速度提高的条件下必须优化结晶器内流场以适应稳定生产的需要，防止铸锭表面流挂、冷隔、偏析瘤、气孔等铸锭缺陷的产生。铝合金铸锭铸造过程中，由于结晶器内铝合金液表面没有保护渣，靠铝液表面形成的氧化膜对下部铝液进行保护，入铝口采用浮漂控制，浮漂结构直接影响结晶器内的流场，进而决定了铸锭的表面质量和内部组织结构。
而铝合金铸锭在铸造开始时高温铝液流速不均匀，铸造过程中存在结晶器液面波动大，氧化膜易破裂等问题，而通过传统工艺制备的铝液浮漂无法良好的解决这些问题，同时浮漂的结构决定了结晶器内铝合金液的流场模式，对称结构的浮漂其出口处流场基本对称，从保证浮漂内形成的流场角度出发，浮漂尺寸设计应考虑浮漂中孔、通孔面积、通孔角度及平衡翼角度等主要因素，因此设计一种铝合金铸锭专用浮漂意义重大。
现有技术公开了一种用于生产铝合金铸锭的结晶器浇铸浮标，包括T型块，T型块包括翼部和凸起部，凸起部设有轴线正交的第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔的四个开口分别位于凸起部的四个侧面，翼部设有轴线正交于第一通孔轴线和第二通孔轴线的第三通孔，第一通孔、第二通孔和第三通孔相互连通，此结晶器浇铸浮标可使原始结晶器内液穴的温度均匀稳定，但是在使用过程中仍无法较好的保证结晶器液面的波动及保护氧化膜的完好性。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的结晶器液面波动大、氧化膜易破裂的技术问题，提供一种制备工艺简单、易操作的铝合金铸锭专用浮漂的制备方法，且制备的铝合金铸锭专用浮漂在使用过程能够有效减小铸造过程中结晶器液面的波动，提高氧化膜的完整性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将硅酸铝粉、氮化硅粉、粘结剂、强化剂及凝固剂按照比例进行混合搅拌，静置后倒入模具中压制成所需规格的板材；
步骤二：将步骤一制得的板材常温干燥，然后设定烘焙温度和烘焙时间，进行烘焙，烘焙结束后将板材自然降温至常温；
步骤三：将步骤二中的降至常温的板材进行剪裁并组装成铝合金铸锭专用的浮漂，并将不沾铝涂料均匀喷涂在组装好的浮漂的内、外表面，自然晾干；
步骤四：设定烘烤温度和烘烤时间，将步骤三得到的浮漂进行烘烤，，烘烤结束后自然冷却制得成品浮漂。
本发明制备铝合金铸锭专用浮漂先将各原料混合均匀，然后压模呈板材，控制温度和时间对板材进行烘焙，将烘焙后的板材裁剪并组装成浮漂，并在浮漂的内、外表面喷涂不沾铝涂料，晾干后再控制温度和时间对浮漂进行烘烤，烘烤结束将浮漂将至常温，即可得到成平浮漂。通过本法发明制备得到的专用浮漂可有效保证氧化膜内的完好，进而可对铝液进行良好的保护，能够有效减小铸造过程中结晶器液面的波动，出口处的铝液无翻滚现象，进而可有效改善目前铝合金铸锭表面存在的表面挂流、冷隔等外观缺陷。
优选的，所述步骤一中硅酸铝粉的重量配比份数为75～90份；氮化硅粉的重量配比份数5～10份；粘结剂的重量配比份数3～5份；强化剂的重量配比份数1～3份；凝固剂的重量配比份数为2～5份。
优选的，所述粘结剂为水性聚氨酯，强化剂为无水硅酸钠，凝固剂为醋酸铵水溶液。
优选的，所述步骤二中制得的板材先常温干燥65～70h，然后放入电炉中进行烘焙，烘焙温度和烘焙时间为：先将电炉升温至140～160℃，保温20～26h，再升温至340～360℃，保温10～15h，再升温至440～460℃，保温6～10h，最后再升温至640～660℃，保温10～15h。
优选的，电炉的升温速率控制在8～12℃/h。
优选的，所述步骤三中不沾铝涂料为水性氮化硅。
优选的，所述步骤四中将浮漂放入电烤箱进行烘烤，烘烤温度和烘烤时间为：先将电烤箱升温至140～160℃，保温10～15h，再升温至440～460℃，保温10～15h。
优选的，所述电烤箱的升温速率为3～7℃/h。
上述制备方法制备的专用浮漂包括底块和设于所述底块上的凸块，所述底块和凸块构成T型结构；所述底块和所述凸块的宽度相同；所述底块的中心位置处设有中孔；所述凸块沿凸块的长度方向设有通孔。
优选的，所述底块的长度为260～280mm，所述凸块的长度为160～180mm，所述底块或所述凸起的宽度为120～135mm，所述中孔的孔径为60～75mm，所述通孔的宽度为60～80mm，所述通孔的高度为20～30mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明中制备方法制得的专用浮漂相比较现有的浮漂在结晶器内使用时可有效保证氧化膜内的完好，进而可对铝液进行良好的保护，侧面晶界也非常清晰，左右对称，液面上下波动小于2mm，出口处的铝液无翻滚现象，能够有效减小铸造过程中结晶器液面的波动，进而可有效改善目前铝合金铸锭表面存在的表面挂流、冷隔等外观缺陷；
2)本发明制备方法制得的专用浮漂的重量相比较现有浮漂的重量也具有较大程度的减轻，可极大程度节省了制作成本，另外使用寿命相比较现有浮漂提高了两倍左右，整体的制备工艺简单、易操作，具有很好的工业应用前景。
附图说明
图1是本发明专用浮漂的结构示意图；
图2是本发明专用浮漂中底块的结构示意图；
图3是本发明专用浮漂的内部结构示意图图；
图4是本发明专用浮漂的另一角度的内部结构示意图；
图5是使用现有浮漂时铝液表面氧化膜的完整情况图；
图6是使用本发明专用浮漂时铝液表面氧化膜的完整情况图；
图7是使用现有浮漂时结晶器内液态金属凝固结晶图；
图8是使用本发明专用浮漂时结晶器内液态金属凝固结晶图。
附图中：1-底块；2-凸块；3-中孔；4-通孔；5-翼部。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例1
一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法具体包括：
步骤一：将硅酸铝粉、氮化硅粉、粘结剂、强化剂及凝固剂按照比例进行混合搅拌，其中硅酸铝粉的重量配比份数为80份；氮化硅粉的重量配比份数为8份；粘结剂的重量配比份数为4份，粘接剂为水性聚氨酯；强化剂的重量配比份数为2份；强化剂为无水硅酸钠；凝固剂的重量配比份数为3份，凝固剂为醋酸铵水溶液。
将上述原料混合搅拌后，静置10min后倒入模具中压制出长650mm，宽900mm，厚30mm的若干块板材。
步骤二：将步骤一制得的板材先常温干燥72h，然后放入电炉，设定烘焙温度和烘焙时间，具体的，先将电炉升温至150℃，保温24h，再升温至350℃，保温12h，再升温至450℃，保温8h，最后再升温至650℃，保温12h，板材在电炉中烘焙的过程中将电炉的升温速率控制在10℃/h。
烘焙结束后将电炉断电，板材在炉内先自然降温至100℃，然后将板材从电炉中取出后继续自然降温至常温。
步骤三：将步骤二中的降至常温的板材按照所需要求裁剪出四块相应尺寸的规格的板材，然后组装成所需的浮漂，如图1所示。本实施例中具体的组装方法是在待组装板材的侧壁开设有多个孔径为5mm，深度为10mm的半孔，灌入一定量的粘结剂，然后使用不锈钢螺钉进行组合安装。
在组装好后得到的专用浮漂的内、外表面均匀的喷涂不沾铝涂料，本实施例中不沾铝涂料为水性氮化硅，且不沾铝涂料均匀喷涂在专用浮漂内、外表面2遍，最后自然晾干；
步骤四：将步骤三得到的浮漂放入电烤箱内进行烘烤，设定烘烤温度和烘烤时间，具体的，先将电烤箱升温至150℃，保温12h，再升温至450℃，保温12h，浮漂在电炉中烘焙的过程中将电烤箱的升温速率控制在5℃/h。最后待烘烤结束后将浮漂在电烤箱内自然冷却后制得成品，即专用浮漂。
如图1-图4所示为上述制备方法得到的专用浮漂，包括底块1和凸块2，其中凸块2位于底块1的中心位置处，凸块2的宽度和底块1的宽度相同，凸块2和底块1构成T型结构，底块1上位于凸块2左右两侧的部分为浮漂的两个翼部5，底块1上的中心位置处设有中孔3，凸块2沿凸块2的长度方向设有通孔4，本实施例中底块1的长度L1为280mm，凸块2的长度L2为180mm，其中凸块2和底块1的宽度W1均为130mm，中孔3的孔径
Figure BDA0003451573320000051
为75mm，通孔4的宽度W2为80mm，通孔4的高度H1为25mm。
实施例2
一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法具体包括：
步骤一：将硅酸铝粉、氮化硅粉、粘结剂、强化剂及凝固剂按照比例进行混合搅拌，其中硅酸铝粉的重量配比份数为75份；氮化硅粉的重量配比份数为5份；粘结剂的重量配比份数为3份，粘接剂为水性聚氨酯；强化剂的重量配比份数为1份；强化剂为无水硅酸钠；凝固剂的重量配比份数为2份，凝固剂为醋酸铵水溶液。
将上述原料混合搅拌后，静置15min后倒入模具中压制出长650mm，宽900mm，厚30mm的若干块板材。
步骤二：将步骤一制得的板材先常温干燥70h，然后放入电炉，设定烘焙温度和烘焙时间，具体的，先将电炉升温至140℃，保温26h，再升温至360℃，保温10h，再升温至440℃，保温10h，最后再升温至660℃，保温15h，板材在电炉中烘焙的过程中将电炉的升温速率控制在8℃/h。
烘焙结束后将电炉断电，板材在炉内先自然降温至100℃，然后将板材从电炉中取出后继续自然降温至常温。
步骤三：将步骤二中的降至常温的板材按照所需要求裁剪出四块相应尺寸的规格的板材，然后组装成所需的浮漂，如图1所示。本实施例中具体的组装方法是在待组装板材的侧壁开设有多个孔径为5mm，深度为10mm的半孔，灌入一定量的粘结剂，然后使用不锈钢螺钉进行组合安装。
在组装好后得到的专用浮漂的内、外表面均匀的喷涂不沾铝涂料，本实施例中不沾铝涂料为水性氮化硅，且不沾铝涂料均匀喷涂在专用浮漂内、外表面2遍，最后自然晾干；
步骤四：将步骤三得到的浮漂放入电烤箱内进行烘烤，设定烘烤温度和烘烤时间，具体的，先将电烤箱升温至160℃，保温10h，再升温至440℃，保温15h，浮漂在电炉中烘焙的过程中将电烤箱的升温速率控制在3℃/h。最后待烘烤结束后将浮漂在电烤箱内自然冷却后制得成品，即专用浮漂。
本实施例中专用浮漂的底块1的长度L1为260mm，凸块2的长度L2为160mm，其中凸块2和底块1的宽度W1均为120mm，中孔3的孔径
Figure BDA0003451573320000061
为60mm，通孔4的宽度W2为60mm，通孔4的高度H1为20mm。
实施例3
一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法具体包括：
步骤一：将硅酸铝粉、氮化硅粉、粘结剂、强化剂及凝固剂按照比例进行混合搅拌，其中硅酸铝粉的重量配比份数为90份；氮化硅粉的重量配比份数为10份；粘结剂的重量配比份数为5份，粘接剂为水性聚氨酯；强化剂的重量配比份数为3份；强化剂为无水硅酸钠；凝固剂的重量配比份数为5份，凝固剂为醋酸铵水溶液。
将上述原料混合搅拌后，静置12min后倒入模具中压制出长650mm，宽900mm，厚30mm的若干块板材。
步骤二：将步骤一制得的板材先常温干燥65h，然后放入电炉，设定烘焙温度和烘焙时间，具体的，先将电炉升温至160℃，保温20h，再升温至340℃，保温15h，再升温至460℃，保温6h，最后再升温至640℃，保温10h，板材在电炉中烘焙的过程中将电炉的升温速率控制在12℃/h。
烘焙结束后将电炉断电，板材在炉内先自然降温至100℃，然后将板材从电炉中取出后继续自然降温至常温。
步骤三：将步骤二中的降至常温的板材按照所需要求裁剪出四块相应尺寸的规格的板材，然后组装成所需的专用浮漂，专用浮漂的具体结构如图1所示。本实施例中具体的组装方法是在待组装板材的侧壁开设有多个孔径为5mm，深度为10mm的半孔，灌入一定量的粘结剂，然后使用不锈钢螺钉进行组合安装。
在组装好后得到的专用浮漂的内、外表面均匀的喷涂不沾铝涂料，本实施例中不沾铝涂料为水性氮化硅，且不沾铝涂料均匀喷涂在专用浮漂内、外表面3遍，最后自然晾干；
步骤四：将步骤三得到的浮漂放入电烤箱内进行烘烤，设定烘烤温度和烘烤时间，具体的，先将电烤箱升温至140℃，保温15h，再升温至460℃，保温10h，浮漂在电炉中烘焙的过程中将电烤箱的升温速率控制在7℃/h。最后待烘烤结束后将浮漂在电烤箱内自然冷却后制得成品，即专用浮漂。
本实施例中专用浮漂的底块1的长度L1为270mm，凸块2的长度L2为170mm，其中凸块2和底块1的宽度W1均为135mm，中孔3的孔径
Figure BDA0003451573320000072
为70mm，通孔4的宽度W2为70mm，通孔4的高度H1为30mm。
实施例4
对采用本发明铝合金铸锭专用浮漂的制备方法制备的专用浮漂与现有技术制备出的浮漂的性能进行对比，具体对比结果如下：
Figure BDA0003451573320000071
如图5和图6所示，使用现有浮漂的铝液表面的氧化膜有明显的破裂情况，而使用本发明的制备方法制得的专用浮漂可有效保证氧化膜内的完好，铝液表面的氧化膜非常完整，可对铝液进行良好的保护。
铸造过程中使用本发明的制备方法制得的专用浮漂，结晶器液面波动较小，液面上下波动小于2mm，出口处的铝液无翻滚现象，由图8可明显看出侧面晶界也非常清晰，且左右对称，且液态金属凝固后结晶块也非常小，而在铸造过程中使用现有浮漂，结晶器内液面波动较大，由图7可以看出液态金属凝固后结晶块较大，且侧面晶界也非常模糊。
可见本发明中的专用浮漂相比较现有的浮漂能够有效减小铸造过程中结晶器液面的波动，保证氧化膜的完整性，进而可有效改善目前铝合金铸锭表面存在的表面挂流、冷隔等外观缺陷。
本发明的制备方法制得的专用浮漂的重量相比较现有浮漂的重量也具有较大程度的减轻，可极大程度节省了制作成本，另外本发明中的专用浮漂的使用寿命相比较现有浮漂提高了两倍左右。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一：将硅酸铝粉、氮化硅粉、粘结剂、强化剂及凝固剂按照比例进行混合搅拌，静置后倒入模具中压制成所需规格的板材；
步骤二：将步骤一制得的板材常温干燥，然后设定烘焙温度和烘焙时间，进行烘焙，烘焙结束后将板材自然降温至常温；
步骤三：将步骤二中的降至常温的板材进行剪裁并组装成铝合金铸锭专用的浮漂，并将不沾铝涂料均匀喷涂在组装好的浮漂的内、外表面，自然晾干；
步骤四：设定烘烤温度和烘烤时间，将步骤三得到的浮漂进行烘烤，，烘烤结束后自然冷却制得成品浮漂。
2.根据权利要1所述的一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中硅酸铝粉的重量配比份数为75～90份；氮化硅粉的重量配比份数5～10份；粘结剂的重量配比份数3～5份；强化剂的重量配比份数1～3份；凝固剂的重量配比份数为2～5份。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为水性聚氨酯，强化剂为无水硅酸钠，凝固剂为醋酸铵水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中制得的板材先常温干燥65～70h，然后放入电炉中进行烘焙，烘焙温度和烘焙时间为：先将电炉升温至140～160℃，保温20～26h，再升温至340～360℃，保温10～15h，再升温至440～460℃，保温6～10h，最后再升温至640～660℃，保温10～15h。
5.根据权利要求4所述的一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法，其特征在于：电炉的升温速率控制在8～12℃/h。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法，其特征在于：所述步骤三中不沾铝涂料为水性氮化硅。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法，其特征在于：所述步骤四中将浮漂放入电烤箱进行烘烤，烘烤温度和烘烤时间为：先将电烤箱升温至140～160℃，保温10～15h，再升温至440～460℃，保温10～15h。
8.根据权利要求7所述的一种铝合金铸锭专用浮漂的制备方法，其特征在于：所述电烤箱的升温速率为3～7℃/h。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的专用浮漂，其特征在于：包括底块(1)和设于所述底块(1)上的凸块(2)，所述底块(1)和凸块(2)构成T型结构；所述底块(1)和所述凸块(2)的宽度相同；所述底块(1)的中心位置处设有中孔(3)；所述凸块(2)沿凸块(2)的长度方向设有通孔(4)。
10.根据权利要求9所述的一种专用浮漂，其特征在于：所述底块(1)的长度为260～280mm，所述凸块(2)的长度为160～180mm，所述底块(1)或所述凸起(2)的宽度为120～135mm，所述中孔(3)的孔径为60～75mm，所述通孔(4)的宽度为60～80mm，所述通孔(4)的高度为20～30mm。
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