CN1843660A

CN1843660A - 内孔无水冷却铸造空心棒胚的方法及其铸造芯棒

Info

Publication number: CN1843660A
Application number: CN 200610035119
Authority: CN
Inventors: 伍积辉; 孔令伟; 刘一峥
Original assignee: TAISHAN KAM KIU ALUMINUM EXTRUSION CO Ltd
Current assignee: TAISHAN KAM KIU ALUMINUM EXTRUSION CO Ltd
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2006-10-11

Abstract

本发明公开了一种内孔无水冷却铸造空心棒坯的方法，采用立式半连续铸造，包括结晶器及铸造芯棒，引锭座插于结晶器底部，与结晶器共同围合成一铸室，并由结晶器水套所冷却，其特征在于包括以下步骤：(A)将熔融金属液浇注入铸室内；(B)将所述铸造芯棒由上至下缓慢插入液穴至液穴底部，熔融金属液在芯棒表面结晶形成空心棒坯的内孔；(C)缓慢下移引锭座，使凝固的铸棒随引锭座一起滑出结晶器。在整个铸造过程中，铸棒不断下移，同时不断有新的温度较高的铝液流入液穴内，从而使铝棒的长度增加，使铸造过程能顺利进行。本发明操作简单，单人即可完成全部操作，工作效率高，安全性高，由于芯棒无水冷却，不会发生漏水而引发安全事故。

Description

内孔无水冷却铸造空心棒胚的方法及其铸造芯棒

技术领域

本发明涉及铝合金空心棒坯的制造技术领域。

背景技术

铝合金无缝管的挤压，一般需要用空心棒作为其加工坯料。目前，常用的铝合金空心棒坯的加工方法有两种：

1、机械加工法，该方法是预先做好铝合金实心棒，将实心棒按生产需要锯切成段，然后再用车床或钻床加工内孔。用这种方法加工空心棒坯，产生的废料较多，生产成本较高。

2、内孔通水冷却铸造法，该方法是在铸造前，预先在结晶器内放置一个水冷却芯头，其长度与结晶器出水孔位置等长或稍短，外侧下端开有与铸锭轴线成30°角的喷水孔一圈，为防止冷凝收缩时抱住芯棒，芯棒做成1∶14～1∶17的锥度，锥度太小，管坯内表面易产生裂纹，锥度太大，易生成偏析瘤等缺陷。在铸造开始阶段，芯棒需不停的转动，同时控制好内孔通水的时间和水量的大小，以防芯头被抱死。由于内孔需通水及排气，因此芯头不能做得太小，对内孔小于φ70mm的铝合金空心棒坯，采用内孔通水冷却铸造法加工较为困难，同时，在铸造过程中，如果发生芯头及输水管路漏水，会引起铝液爆炸，引发安全事故。

因此，如何解决机械加工空心棒坯中的废料量大、内孔通水冷却铸造空心棒的安全性差的问题及如何提高生产效率、如何铸造小直径内孔的空心棒坯，在铝合金空心棒坯的生产中有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产效率高、安全性好，且可铸造小直径内孔、内孔无水冷却铸造空心棒坯的方法。本发明还提供了这种方法所使用的铸造芯棒。

为了达到上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种内孔无水冷却铸造空心棒胚的方法，采用立式半连续铸造，包括结晶器及铸造芯棒，引锭座插于结晶器底部，与结晶器共同构成一铸室，其特征在于包括以下步骤：

(A)将熔融金属液浇注入铸室内，靠近室壁的熔融液形成凝固的铸棒，铸棒中心为由未凝固的熔融金属液形成的液穴；

(B)将所述铸造芯棒由上至下缓慢插入液穴至液穴底部，定位后固定，熔融金属液在芯棒表面结晶成凝固壳，形成空心棒坯的内孔；

(C)缓慢下移引锭座，使凝固的铸棒随引锭座一起滑出结晶器，同时铸室内持续地浇注熔融金属液；

所述铸造芯棒以一连接钢管作为棒体，连接钢管一端插接在底部为球面的石墨芯头内，另一端固定在紧定外套管上，连接钢管外壁包裹有耐高温材料套。

本发明采用立式半连续铸造，引锭座先插入结晶器内构成铸室，将熔融金属液浇注于铸室内，由于引锭座和结晶器温度低于金属液凝固点，因此靠近铸室室壁的金属液表面会形成凝固壳(铸棒)，而在内部由于温度较高，金属液不能立即凝固，铸棒内部就形成了由熔融金属液构成的液穴。由于金属液温度不断下降，液穴内的金属液会不断凝固形成铸棒，此时，引锭座缓慢下移，已凝固成形的铸棒会随引锭座一起缓慢下移，铸棒在缓慢滑出结晶器的同时，又有新的温度较高的铝液注入铸室内。因此在铸造过程中液穴始终存在，铸造按上述过程不断重复进行，铸棒的长度就不断增加，结晶器的冷却水套先进行热交换，使铝液凝固成铸棒，然后水套内的水从另一端喷出，直接喷在已凝固的铸棒上，使铸棒进一步冷却。将铸造芯棒由上至下缓慢插入液穴中直至液穴底部，定位后，铸造芯棒不再随铸棒下移，由于液穴底部炉水温度接近于凝固点，金属熔融液由外向内冷却，芯头的插入，使得中心的炉水有了结晶的形核点，炉水沿芯棒表面结晶，形成凝固壳，并随铸棒一起滑出结晶器，形成空心棒坯的内孔。芯棒从上至下插入金属熔融液中，通过铸棒自身重力作为牵引力，可防止凝固的铸棒将芯棒抱死，使铸造能顺利进行。在整个铸造过程中，铸棒会不断下移，液穴内熔融的铝液不断凝固并下移，同时不断有新的温度较高的铝液流入液穴内，从而使铝棒的长度增加，使铸造过程能顺利进行。本发明操作简单，单人即可完成全部操作，工作效率高，安全性高，夹具投入少，更可利用现有铸造设备进行生产，对设备不用进行改动。由于芯棒无水冷却，不会发生漏水而引发安全事故。

附图说明

图1是铸造整体结构示意图。

图2是铸造芯棒结构示意图。

图3是石墨芯头结构示意图。

图4是紧定外套管定位结构示意图。

具体实施方式

预先做好铸造芯棒。如图2、图3所示，铸造芯棒1的棒体为一根连接钢管15，连接钢管15的底部插于石墨芯头16内。石墨芯头的底部为球面，球面半径SR＝d/2，其中d为芯头直径。连接钢管头部通过螺纹连接套13与定位套管12紧套，定位套管顶部设有挡圈11。连接钢管会与金属铝熔融液接触的部位外壁用保温纸或耐高温套管14将其包裹，以避免金属铁对金属熔融液的成份造成影响。在石墨芯头16底部开设有与连接钢管连通的透气检查孔17。在石墨芯头底部的透气检查孔上，先用一小块保温纸涂上玻璃水将其封上，防止在插入芯棒时，铝液进入将其堵死。在距离芯头16底部d/2的位置18，延轴向加工1∶14～1∶17的锥度。

引锭座插于结晶器底部，与结晶器共同构成铸室。

将铸造芯棒插入结晶器中时，必须确保铸造芯棒与结晶器为同心安装。如图4所示，先将紧定外套管2进行定位，保证紧定外套管2的中心与结晶器6的中心同轴。其方法是，制作定位座9和定位杆8，将定位座9与结晶器6配合安装，定位杆8一端安装于定位座9轴心，另一端插于紧定外套管2内，然后将紧定外套管2焊接固定在支架3上，再将定位座9和定位杆8拆除。通过这种方法，使紧定外套管2与结晶器6同心安装。

把金属铝熔融液浇注入结晶器铸室7内。铸造开始，并将铸造盘面上的浮渣清理干净后，再将铸造芯棒插入。如图1所示，将金属熔融液浇注入结晶器6的铸室7中，先铸出一段＞500mm长的的实心铸棒。铸棒由结晶器水套所包围，由外向内冷却，继续注入金属熔融液，受水套的冷却，靠近室壁的金属熔融液凝固成固定铸棒，而中心的液体温度较高而保持熔融状态，形成液穴。

将铸造芯棒1由上至下缓慢插入金属熔融液中至液穴底部，当芯头触及液穴底部并随铸棒下移2～4mm后立即定位。由于液穴底部71炉水温度接近于凝固点，芯头的插入，使得液穴中心的炉水有了结晶的形核点，炉水沿芯棒表面结晶，形成凝固壳，并随铸棒缓慢向下移动，形成通孔。在铸造芯棒1插入后，用铁钎从铸造芯棒1顶部插入，捅破透气检查孔17上的保温纸，同时检查通孔是否形成，若未形成，则需要调整降低铸造芯棒的位置。

在铸造过程中先铸出500～600mm长的实心铸棒后再插入铸造芯棒的原因是，通过铸棒自身重力作为牵引力，在从上至下的插入过程中，防止金属熔融液将芯棒抱死，使铸造能顺利进行，在整个铸造过程中，内孔不通水冷却，通过铸棒外部冷却，铸造形成通孔。铸造过程由一人操作即可完成，操作简单，由于芯棒无水冷却，不会发生漏水而引发的安全事故。

本技术适用于铝合金空心棒胚的铸造，也可应用于其它金属棒胚的铸造。

Claims

1、一种内孔无水冷却铸造空心棒坯的方法，采用立式半连续铸造，包括结晶器及铸造芯棒，引锭座插于结晶器底部，与结晶器共同围合成一铸室，并由结晶器水套所冷却，其特征在于包括以下步骤：

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤A中先铸造一段500～600mm长的实心铸棒。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述球面石墨芯头在距离芯头底部d/2处延轴向加工1∶14～1∶17的锥度，其中d为芯头直径。

4、根据权利要求1至3任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述石墨芯头底部的中心，延轴向开设一透气检查孔。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述铸造芯棒与结晶器同心安装。

6、一种实现权利要求1所述的方法所采用的铸造芯棒，以一连接钢管作为棒体，连接钢管底部插于一球面石墨芯头内，连接钢管头部固定有紧定外套管，以便芯棒固定于结晶器，连接钢管外壁包裹有耐高温材料层。