CN115780752B - 适于铝型材生产的铝棒制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，属于铝棒铸造技术领域，铝棒铸造系统包括自动搅拌结晶器、引锭头和水箱，自动搅拌结晶器包括搅拌装置且自动搅拌结晶器与成型的铝棒之间形成蒸汽腔，水箱连通蒸汽腔，蒸汽腔连通搅拌装置，蒸汽腔的蒸汽压力推动搅拌装置往复运动，该制造方法包括以下步骤：SA：熔炼炉熔炼铝水；SB：将铝水引流至自动搅拌结晶器，铝水在石墨环处凝固；SC：引锭头下降，将成型中的铝棒向下牵引，实现连铸；SD：自动搅拌结晶器向蒸汽腔第一次注水冷却，SD中的注水冷却，是与SB中的铝水在石墨环中凝固同步发生的；SE：蒸汽腔产生的蒸汽推动搅拌装置搅拌铝液；SF：吊起铸好的铝棒，使铝棒脱离引锭头。

Description

适于铝型材生产的铝棒制造方法

技术领域

本发明涉及铝棒铸造技术领域，特别是涉及一种适于铝型材生产的铝棒制造方法。

背景技术

现有的铝棒生产，由于工艺上要求设定较慢的铸造速度以及较高的铸造温度，铝液通常会在流槽、模盘内滞留较长的时间，这就易造成结晶器内铝合金熔体温度不均，导致铸棒各部位冷却速度、冷却程度不同而存在裂纹倾向，甚至最终在铸好的铝棒内部产生裂纹，而且铝液滞留过久后也会导致晶粒长大，造成晶粒粗大等组织缺陷，进而影响后续产品的综合性能，为了适应铝型材后续挤压成型的要求，物理搅拌的方法可以解决凝固组织粗大、成分偏析严重的问题。

但现有技术设计搅拌装置时，一般另设有搅拌桨、搅拌轴和驱动装置，如公开号CN112605352A的发明专利，这样设置虽可以满足搅拌需求，但该专利附图1中公开驱动装置使用电机驱动，在长时间铝液烘烤下，电机易过热损坏，使用寿命短。

发明内容

为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明提供一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，能可靠的持续对铝液进行搅拌，避免结晶组织粗大的问题，适应与铝型材生产。

本发明采用的技术解决方案是：

一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，使用铝棒铸造系统铸造，所述铝棒铸造系统包括自动搅拌结晶器、引锭头和水箱，所述自动搅拌结晶器包括搅拌装置且自动搅拌结晶器与成型的铝棒之间形成蒸汽腔，所述水箱连通蒸汽腔，所述蒸汽腔连通搅拌装置，所述蒸汽腔的蒸汽压力推动搅拌装置往复运动，所述自动搅拌结晶器上包括石墨环，所述搅拌装置位于石墨环上侧，该制造方法包括以下步骤：

SA：熔炼炉熔炼铝水；

SB：将铝水引流至自动搅拌结晶器，铝水在石墨环处凝固；

SC：引锭头下降；

SD：与步骤SB同时，自动搅拌结晶器向蒸汽腔第一次注水冷却；

SE：蒸汽腔产生的蒸汽推动搅拌装置搅拌铝液；

SF：吊起铸好的铝棒；

所述自动搅拌结晶器包括结晶器本体和冷却装置，所述结晶器本体和铝棒之间形成蒸汽腔，所述冷却装置包括第一冷却组件和第二冷却组件，所述第一冷却组件和第二冷却组件均与水箱连通，所述第一冷却组件的出水端位于蒸汽腔内，所述第二冷却组件的出水端位于第一冷却组件出水端的下侧。

优选的，所述结晶器本体的下侧形成大于铝棒直径的出料开口，所述结晶器本体的出料开口位置上设有第一挡板，所述第一挡板、铝棒和出料开口之间形成蒸汽腔，所述第一挡板上固设有竖直设置的第二挡板，所述第一挡板与成型铝棒之间形成蒸汽腔，所述搅拌装置的进气端连通蒸汽腔，所述第二挡板位于搅拌装置的进气端与铝棒之间。

优选的，所述第一冷却组件包括第一注水管和冷却环，第一注水管的两端分别连通冷却环和水箱，所述冷却环靠近第一注水管的一侧设有若干进水孔，所述冷却环靠近铝棒的一侧设有出水缝。

优选的，所述搅拌装置包括搅拌缸、搅拌活塞、搅拌组件、泄压管和蒸汽输送管，所述蒸汽输送管的两端分别连通搅拌缸的下侧和蒸汽腔，所述搅拌活塞在搅拌缸内滑动，所述搅拌组件安装在搅拌活塞上，所述泄压管为硬管，所述泄压管的两端分别连通水箱和搅拌缸，所述泄压管穿过搅拌活塞而沿搅拌活塞滑动。

优选的，所述搅拌组件包括架设在结晶器本体上的搅拌滑动架和沿搅拌滑动架滑动的搅拌架，所述搅拌架安装在搅拌活塞上，所述搅拌架的下侧设有搅拌叶。

优选的，所述水箱内设有冷凝翅片。

优选的，所述水箱内设有安全阀。

优选的，所述步骤SC中，所述引锭头下降的速度为每分钟20-60mm。

优选的，所述水箱的水温为20-40℃。

本发明的有益效果是：

一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，使用铝棒铸造系统铸造，铝棒铸造系统包括自动搅拌结晶器、引锭头和水箱，自动搅拌结晶器包括搅拌装置且自动搅拌结晶器与成型的铝棒之间形成蒸汽腔，水箱连通蒸汽腔，蒸汽腔连通搅拌装置，蒸汽腔的蒸汽压力推动搅拌装置往复运动，水箱内的水引流至蒸汽腔内，喷向刚从石墨环处开始凝固的铝棒，由于铝棒刚脱离石墨环时温度高，水流刚进入蒸汽腔与铝棒接触就会快速生成大量蒸汽，进而建立蒸汽压力以推动搅拌装置动作，进而实现对铝液的搅拌，进而解决凝固组织粗大、成分偏析严重的问题，自动搅拌结晶器上包括石墨环，搅拌装置位于石墨环上侧，该制造方法包括以下步骤：

SA：熔炼炉熔炼铝水；

SB：将铝水引流至自动搅拌结晶器，铝水在石墨环处凝固；

SC：引锭头下降，将成型中的铝棒向下牵引，实现连铸；

SD：自动搅拌结晶器向蒸汽腔第一次注水冷却，值得注意的是，SD中的注水冷却，是与SB中的铝水在石墨环中凝固同步发生的；

SE：蒸汽腔产生的蒸汽推动搅拌装置搅拌铝液；

SF：吊起铸好的铝棒，使铝棒脱离引锭头。

附图说明

图1为若干自动搅拌结晶器合并使用时结构示意图。

图2为自动搅拌结晶器结构示意图。

图3为冷却环结构示意图。

图4为图2中A处放大示意图。

图5为搅拌活塞位于最高位置时搅拌装置结构示意图。

附图标记说明：

1、自动搅拌结晶器；11、搅拌装置；111、搅拌缸；112、搅拌活塞；113、搅拌组件；1131、搅拌滑动架；1132、搅拌架；11321、搅拌叶；114、泄压管；115、蒸汽输送管；12、石墨环；13、结晶器本体；14、冷却装置；141、第一冷却组件；1411、第一注水管；1412、冷却环；14121、进水孔；14122、出水缝；142、第二冷却组件；15、第一挡板；16、第二挡板；

2、引锭头；

3、水箱；31、冷凝翅片；

100、铝棒；

4、出料开口；41、蒸汽腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图所示，本实施例提供一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，铝棒铸造系统铸造，铝棒铸造系统包括自动搅拌结晶器1、引锭头2和水箱3，水箱3的水温为20-40℃，自动搅拌结晶器1包括搅拌装置11且自动搅拌结晶器1与成型的铝棒100之间形成蒸汽腔41，水箱3连通蒸汽腔41，蒸汽腔41连通搅拌装置11，蒸汽腔41的蒸汽压力推动搅拌装置11往复运动，水箱3内的水引流至蒸汽腔41内，喷向刚从石墨环12处开始凝固的铝棒100，由于铝棒100刚脱离石墨环12时温度高，水流刚进入蒸汽腔41与铝棒100接触就会快速生成大量蒸汽，进而建立蒸汽压力以推动搅拌装置11动作，自动搅拌结晶器1上包括石墨环12，搅拌装置11位于石墨环12上侧，该制造方法包括以下步骤：

SA：熔炼炉熔炼铝水；

SB：将铝水引流至自动搅拌结晶器1，铝水在石墨环12处凝固；

SC：引锭头2下降，引锭头2下降的速度为每分钟20-60mm，将成型中的铝棒100向下牵引，实现连铸；

SD：自动搅拌结晶器1向蒸汽腔41第一次注水冷却，值得注意的是，SD中的注水冷却，是与SB中的铝水在石墨环12中凝固同步发生的；

SE：蒸汽腔41产生的蒸汽推动搅拌装置11搅拌铝液；

SF：吊起铸好的铝棒100，使铝棒100脱离引锭头2。

具体地说：自动搅拌结晶器1包括结晶器本体13和冷却装置14，冷却装置14将水箱3内的水引入结晶器本体13内对铝棒100进行降温，结晶器本体13和铝棒100之间形成蒸汽腔41，具体地说，结晶器本体13的下侧形成大于铝棒100直径的出料开口4，结晶器本体13的出料开口4位置上设有第一挡板15，第一挡板15、铝棒100和出料开口4之间形成蒸汽腔41，该蒸汽腔41用以生成蒸汽，由于第一挡板15贴合铝棒100，蒸汽腔41内得以建立压力，冷却装置14包括第一冷却组件141和第二冷却组件142，第一冷却组件141和第二冷却组件142均与水箱3连通，第一冷却组件141的出水端位于蒸汽腔41内，第二冷却组件142的出水端位于第一冷却组件141出水端的下侧，由于设置了两重冷却，冷却效果更好，第一挡板15上固设有竖直设置的第二挡板16，第一挡板15与成型铝棒100之间形成蒸汽腔41，搅拌装置11的进气端连通蒸汽腔41，第二挡板16位于搅拌装置11的进气端与铝棒100之间，第二挡板16阻止蒸汽腔41内残余的水从搅拌装置11的进气端进入搅拌装置11。

第一冷却组件141包括第一注水管1411和冷却环1412，第一注水管1411的两端分别连通冷却环1412和水箱3，冷却环1412靠近第一注水管1411的一侧设有若干进水孔14121，冷却环1412靠近铝棒100的一侧设有出水缝14122，之所以设置出水缝14122，目的在于使得在铝棒100周向方向上的各处水流流量流速一致，防止铝棒100各处冷却速度不一致而造成应力裂纹，进而适应铝型材的生产。

搅拌装置11包括搅拌缸111、搅拌活塞112、搅拌组件113、泄压管114和蒸汽输送管115，蒸汽输送管115的两端分别连通搅拌缸111的下侧和蒸汽腔41，蒸汽输送管115的进气端即是搅拌装置11的进气端，搅拌活塞112在搅拌缸111内滑动，搅拌组件113安装在搅拌活塞112上，泄压管114为硬管，泄压管114的两端分别连通水箱3和搅拌缸111，泄压管114穿过搅拌活塞112而沿搅拌活塞112滑动，请注意，水流进入蒸汽腔41后，产生大量蒸汽沿蒸汽输送管115进入搅拌缸111，搅拌缸111内的蒸汽顶推搅拌活塞112上升，进而带动搅拌组件113上升，搅拌组件113上升过程中而搅拌铝液，在搅拌活塞112上升至最高端后，泄压管114与水箱3和蒸汽输送管115均连通，搅拌活塞112下侧的蒸汽也会在搅拌活塞112被顶推到顶部后通过原先预留给泄压管114的孔进入搅拌活塞112上侧，这样就使得顶推搅拌活塞112上升的蒸汽压力快速下降，造成搅拌活塞112下降，值得注意的是，由于蒸汽腔41及搅拌活塞112下侧的搅拌缸111内的蒸汽压力已经降低，再建立压力需要时间，也就是说，搅拌活塞112下侧部分的搅拌缸111蒸汽压力重新建立需要时间，这样搅拌活塞112和搅拌活塞112上的搅拌组件113会在重力作用下下降，进而缓慢搅拌铝水。

具体地说，搅拌组件113包括架设在结晶器本体13上的搅拌滑动架1131和沿搅拌滑动架1131滑动的搅拌架1132，搅拌架1132安装在搅拌活塞112上，搅拌架1132的下侧设有搅拌叶11321，搅拌架1132沿搅拌滑动架1131上下滑动，搅拌滑动架1131可以约束住搅拌架1132的姿态。

值得注意的是，在蒸汽将搅拌活塞112顶推至最高点后，原本蒸汽腔41和搅拌活塞112下侧部分的搅拌缸111内的蒸汽将快速向水箱3内流动，使得水箱3内形成正压力，于是水箱3内的压力使得水从第一冷却组件141和第二冷却组件142压出，这样就使得第一冷却组件141和第二冷却组件142其实不需要水泵就能将水喷向铝棒100，保证铝棒100的充分冷却，水箱3内设有安全阀，防止水箱3内压力过高，该安全阀为常规的蒸汽安全阀，在此不在赘述。

水箱3内设有冷凝翅片31，在蒸汽进入水箱3后，水蒸汽在冷凝翅片31上冷凝，实现水的回用。

以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，其特征在于，使用铝棒铸造系统铸造，所述铝棒铸造系统包括自动搅拌结晶器、引锭头和水箱，所述自动搅拌结晶器包括搅拌装置，自动搅拌结晶器与成型的铝棒之间形成蒸汽腔，所述水箱连通蒸汽腔，所述蒸汽腔连通搅拌装置，所述蒸汽腔的蒸汽压力推动搅拌装置往复运动，所述自动搅拌结晶器上包括石墨环，所述搅拌装置位于石墨环上侧，该制造方法包括以下步骤：

SA：熔炼炉熔炼铝水；

SB：将铝水引流至自动搅拌结晶器，铝水在石墨环处凝固；

SC：引锭头下降；

SD：与步骤SB同时，自动搅拌结晶器向蒸汽腔第一次注水冷却；

SE：蒸汽腔产生的蒸汽推动搅拌装置搅拌铝液；

SF：吊起铸好的铝棒；

所述自动搅拌结晶器还包括结晶器本体和冷却装置，所述结晶器本体和铝棒之间形成蒸汽腔，所述冷却装置包括第一冷却组件和第二冷却组件，所述第一冷却组件和第二冷却组件均与水箱连通，所述第一冷却组件的出水端位于蒸汽腔内，所述第二冷却组件的出水端位于第一冷却组件出水端的下侧，所述结晶器本体的下侧形成大于铝棒直径的出料开口，所述结晶器本体的出料开口位置上设有第一挡板，所述第一挡板、铝棒和出料开口之间形成蒸汽腔，所述第一挡板上固设有竖直设置的第二挡板，所述第一挡板与成型铝棒之间形成所述蒸汽腔，所述搅拌装置的进气端连通蒸汽腔，所述第二挡板位于搅拌装置的进气端与铝棒之间，所述搅拌装置包括搅拌缸、搅拌活塞、搅拌组件、泄压管和蒸汽输送管，所述蒸汽输送管的两端分别连通搅拌缸的下侧和蒸汽腔，所述搅拌活塞在搅拌缸内滑动，所述搅拌组件安装在搅拌活塞上，所述泄压管为硬管，所述泄压管的两端分别连通水箱和搅拌缸，所述泄压管穿过搅拌活塞而沿搅拌活塞滑动。

2.根据权利要求1所述的一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，其特征在于，所述第一冷却组件包括第一注水管和冷却环，第一注水管的两端分别连通冷却环和水箱，所述冷却环靠近第一注水管的一侧设有若干进水孔，所述冷却环靠近铝棒的一侧设有出水缝。

3.根据权利要求1所述的一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，其特征在于，所述搅拌组件包括架设在结晶器本体上的搅拌滑动架和沿搅拌滑动架滑动的搅拌架，所述搅拌架安装在搅拌活塞上，所述搅拌架的下侧设有搅拌叶。

4.根据权利要求1所述的一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，其特征在于，所述水箱内设有冷凝翅片。

5.根据权利要求1所述的一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，其特征在于，所述水箱内设有安全阀。

6.根据权利要求1所述的一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，其特征在于，所述步骤SC中，所述引锭头下降的速度为每分钟20-60mm。

7.根据权利要求1所述的一种适于铝型材生产的铝棒制造方法，其特征是，所述水箱的水温为20-40℃。

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