CN208895140U - 一种半连续铸造用过滤冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种半连续铸造用过滤冷却结构，包括：结晶器，热顶，循环水管，一级氧化铝陶瓷过滤块，二级氧化铝陶瓷过滤块，若干个水环形喷头，若干个油环形喷头，以及石墨环内衬；本实用新型的结构简单，制作方便，成本低，易于推广应用于铝合金及铝基复合材料的半连续铸造。

Description

一种半连续铸造用过滤冷却结构

技术领域

本实用新型涉及铝合金及铝基复合材料的半连续铸造领域，特别是一种半连续铸造用过滤冷却结构。

背景技术

在铸造生产中，由于非金属夹杂物等铸造缺陷导致的废品一般占废品总数的50～60%。夹杂缺陷不仅严重降低铸件的机械性能，也对其加工性能及外观产生有害影响。传统的铝合金、铝基复合材料半连续铸造中，熔体通过过滤箱中的过滤板，有效去除夹杂，然后通过流槽流入结晶器的热顶内。在过滤板后至热顶这一段，流槽中脱落的耐火材料、剥落的涂料和熔体表面的氧化皮、等杂质可能会卷入熔体，在后续的铸造过程中形成夹杂，影响铸锭质量，因此需要设计一种新型结构的结晶器，用于有效阻挡这些杂质进入铸锭中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种半连续铸造用过滤冷却结构，有效解决熔体在浇口上部容易凝固的问题，而且可以高效过滤金属液中氧化渣，氧化皮，非金属夹杂及浇口槽内衬等残留物，解决铝、铝合金或铝基复合材料对内部缺陷敏感性问题，同时减少铸件冷隔等表面缺陷。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种半连续铸造用过滤冷却结构，包括结晶器，还包括：

热顶，所热顶为由耐火保温材料制成的空心柱体，所述结晶器固定于热顶的底部，且热顶与结晶器的开口相对；所述热顶的外围包覆有至少一层石棉毯；

循环水管，所述循环水管围绕结晶器的外壁布置，且循环水管内的水流方向为自下而上；

一级氧化铝陶瓷过滤块，所述一级氧化铝陶瓷过滤块固定于所述的热顶内并覆盖于热顶下开口的上方；

二级氧化铝陶瓷过滤块，所二级氧化铝陶瓷过滤块固定于所述一级氧化铝陶瓷过滤块的下端，且二级氧化铝陶瓷过滤块的过滤孔孔径小于一级氧化铝陶瓷过滤块的过滤孔孔径；

若干个水环形喷头，所述水环形喷头布设于热顶下部且位于一级氧化铝陶瓷过滤块的下方，水环形喷头朝向热顶内腔并与所述的循环水管的上部连接；

若干个油环形喷头，所述油环形喷头布设于热顶下部且位于一级氧化铝陶瓷过滤块的下方，油环形喷头朝向热顶内腔并连接有贯穿热顶壁的油管；

内衬，所述内衬为固定在结晶器内壁上部的石墨环。

进一步，所述一级氧化铝陶瓷过滤块和二级氧化铝陶瓷过滤块分别采用50ppi氧化铝陶瓷过滤块和60ppi氧化铝陶瓷过滤块。

进一步，所述循环水管为环形水管或螺旋水管。

进一步，所述水环形喷头和油环形喷头均包括环形管以及设置于环形管端面的喷孔。

进一步，所述循环水管、水环形喷头、油环形喷头及油管均为不锈钢材质。

本实用新型的有益效果在于：

相比于传统的半连续铸造铸造装置，本实用新型采用耐火保温材料制成的空心主体作为热顶，热顶外层还包覆有至少一层石绵毯，能够较好的达到保温效果，防止熔体在结晶器的浇口上部冷却。

热顶内部设置阶梯过滤结构，该结构由两块陶瓷过滤块组成，陶瓷过滤块采用耐高温的氧化铝材质，作为半连续铸造过滤装置的主体结构，且开孔率高，孔结构均匀，表面强度高，耐热冲击，上层过滤块的孔径要大于下层的孔径，还起特异的整流作用，可得到平稳而快速的溶液层流，可防止气泡进入，避免因湍流而使金属氧化及由溶液飞溅造成的不良影响；能够有效地减小浇注带来的金属液的紊流，使充型平缓，避免产生铸棒、杆、丝等表面缺陷。

结晶器内壁布置内衬石墨环，可以采用改性高纯石墨加工而成，滑润性能良好；热传导较低，仅为铝热传导的五分之一；熔体自上而下，首先通过最上层的一级氧化铝陶瓷过滤块过滤，然后又经过过滤孔径更小的二级氧化铝陶瓷过滤块过滤，双层过滤结构可以有效的去除熔体中的氧化渣、氧化皮、非金属夹杂及浇口槽内衬等残留物，过滤后的熔体在结晶器上部的石墨环内衬良好的保温作用下，确保了半连续铸造过程得以顺利完成。

同时结晶器外壁上还布置循环水管，循环水管连接水环形喷头，冷却水自下而上首先用于冷却结晶器，以后冷却水经水环形喷头的小孔喷射至铸锭四周表面，产生水汽，前者称做一次冷却，后者称做二次冷却；水压控制在0.05～0.1MPa之间，水循环使用，但要进行净化和冷却处理，通过调节进水口水流量间接控制冷却水压力大小，使铝合金/铝基复合材料形成自下而上的方向性结晶，以利于液穴中气体和某些夹杂异物的排出及凝固收缩时熔体的补充。

同时还设置了油环形喷头和油管，油和石墨环共同用于铝合金及铝基复合材料在半连续铸造铸棒表面的润滑，确保了铸件表面更光滑洁净，没有毛刺等缺陷；水-气-油可以共同用于铝合金及铝基复合材料在半连续铸造铸棒的冷却和结晶，减少冷隔等表面缺陷。

本实用新型的结构简单，制作方便，成本低，易于推广应用于铝合金及铝基复合材料的半连续铸造。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是水/油环形喷头的结构示意图；

其中：1-结晶器、2-热顶、3-循环水管、4-二级氧化铝陶瓷过滤块、5-一级氧化铝陶瓷过滤块、6-水环形喷头、61-环形管、62-喷孔、7-油环形喷头、8-内衬、9-石棉毯、10-水管、11-油管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

参照图1所示的一种半连续铸造用过滤冷却结构，包括结晶器1，热顶2，循环水管3，一级氧化铝陶瓷过滤块5，二级氧化铝陶瓷过滤块4，若干个水环形喷头6和油环形喷头7，以及内衬8。

所述结晶器1是现有的锻铝合金制成的环形铸模，其焊接在热顶2的底部。

所热顶2为由耐火保温材料制成的空心柱体，热顶2与结晶器1的开口相对，熔体自上而下先经过热顶2再进入结晶器1内，热顶2的外围包覆有石棉毯9，保证了热顶2内熔体的流动性能，防止熔体在上部冷却。

所述循环水管3围绕结晶器1的外壁布置，且循环水管3内的水流方向为自下而上。即循环水管3的进口在底端，出口在上端，循环水管3的进出口分别通过至少一根水管10连接循环水池。本实施例采用左右两组水管10同时进行循环冷却，循环水管3上端出口连接的水管10穿过热顶2壁，循环水管3底部进口一直延伸至结晶器1底部，循环水管3的进口所连接的水管10同样位于结晶器1底部（图中未体现），不断循环冷却结晶器1。

本实施例中的循环水管3为套设在结晶器1外壁上的环形水管，循环水管3也可以采用螺旋水管的形式环绕结晶器1外壁布置。

所述一级氧化铝陶瓷过滤块5固定于所述的热顶2内并覆盖于热顶2下开口的上方；所二级氧化铝陶瓷过滤块4固定于所述一级氧化铝陶瓷过滤块5的下端，且二级氧化铝陶瓷过滤块4的过滤孔孔径小于一级氧化铝陶瓷过滤块5的过滤孔孔径。

作为本实施例的优选实施方式，所述一级氧化铝陶瓷过滤块5和二级氧化铝陶瓷过滤块4分别采用50ppi氧化铝陶瓷过滤块和60ppi氧化铝陶瓷过滤块。

所述水环形喷头6布设于热顶2下部且位于二级氧化铝陶瓷过滤块4的下方，水环形喷头6朝向热顶内腔并与所述的循环水管3的上部连接；所述油环形喷头7布设于热顶下部且位于二级氧化铝陶瓷过滤块4的下方，油环形喷头朝向热顶内腔并连接有贯穿热顶2壁的油管11。

参照图2所示，所述水环形喷头6和油环形喷头7均包括环形管61以及设置于环形管61端面的喷孔62。

冷却水在循环水管3中自下而上首先用于冷却结晶器1，小部分冷却水经水环形喷头的喷孔62喷射至铸锭四周表面（喷出的水在高温下气化，该部分的水-气混合冷却作用，是结晶器1上部的主要冷却来源），大部分冷却水循环回到循环水池；如此，在结晶器1下部做一次冷却，结晶器1上部做二次冷却；水压在0.05～0.1MPa之间，水循环使用，但要进行净化和冷却处理，通过调节进水口水流量间接控制冷却水压力大小，使铝合金/铝基复合材料形成自下而上的方向性结晶，以利于液穴中气体和某些夹杂异物的排出及凝固收缩时熔体的补充。

所述循环水管3、水环形喷头6、油环形喷头7及油管11均为不锈钢材质。

所述内衬8为固定在结晶器1内壁上部的石墨环；石墨环可以用改性高纯石墨加工制成，滑润性能良好，热传导较低，仅为铝热传导的五分之一，石墨环内径由铸棒直径大小确定，厚度一般在5-8mm，安装高度一般由结晶器1的装配尺寸决定。

本实用新型的工作原理如下：

熔体自上而下浇注入热顶2内，热顶2为采用耐火保温材料制成的空心主体，外层还包覆有石绵毯9，能够较好的达到保温效果，防止熔体在结晶器2的浇口上部冷却。进入热顶2的熔体首先通过一级氧化铝陶瓷过滤块5过滤，然后又经过二级氧化铝陶瓷过滤块4过滤，两级阶梯过滤有效去除了熔体中的夹渣（氧化渣、氧化皮、非金属夹杂及浇口槽内衬等残留物），同时起特异的整流作用，可得到平稳而快速的溶液层流，防止气泡进入，避免因湍流而使金属氧化及由溶液飞溅造成的不良影响；随后熔体进入结晶器1内，结晶器1上部的内衬石墨环5起到良好的保温和润滑作用，同时结晶器1外壁表面的循环水管3对结晶器1冷却，水环形喷头6和油环形喷头7分别喷射水、油至铸锭四周表面，水-气-油，共同用于铝合金及铝基复合材料在半连续铸造铸棒的冷却和结晶，减少冷隔等表面缺陷，然后结晶器1下部的铸模台内结晶凝固，形成铸棒，使半连续铸造过程得以顺利完成。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种半连续铸造用过滤冷却结构，包括结晶器，其特征在于，还包括：

热顶，所述热顶为由耐火保温材料制成的空心柱体，所述结晶器固定于热顶的底部，且热顶与结晶器的开口相对；所述热顶的外围包覆有至少一层石棉毯；

循环水管，所述循环水管围绕结晶器的外壁布置，且循环水管内的水流方向为自下而上；

一级氧化铝陶瓷过滤块，所述一级氧化铝陶瓷过滤块固定于所述的热顶内并覆盖于热顶下开口的上方；

二级氧化铝陶瓷过滤块，所二级氧化铝陶瓷过滤块固定于所述一级氧化铝陶瓷过滤块的下端，且二级氧化铝陶瓷过滤块的过滤孔孔径小于一级氧化铝陶瓷过滤块的过滤孔孔径；

若干个水环形喷头，所述水环形喷头布设于热顶下部且位于一级氧化铝陶瓷过滤块的下方，水环形喷头朝向热顶内腔并与所述的循环水管的上部连接；

若干个油环形喷头，所述油环形喷头布设于热顶下部且位于一级氧化铝陶瓷过滤块的下方，油环形喷头朝向热顶内腔并连接有贯穿热顶壁的油管；

内衬，所述内衬为固定在结晶器内壁上部的石墨环。

2.根据权利要求1所述的一种半连续铸造用过滤冷却结构，其特征在于，所述一级氧化铝陶瓷过滤块和二级氧化铝陶瓷过滤块分别采用50ppi氧化铝陶瓷过滤块和60ppi氧化铝陶瓷过滤块。

3.根据权利要求1所述的一种半连续铸造用过滤冷却结构，其特征在于，所述循环水管为环形水管或螺旋水管。

4.根据权利要求1所述的一种半连续铸造用过滤冷却结构，其特征在于，所述水环形喷头和油环形喷头均包括环形管以及设置于环形管端面的喷孔。

5.根据权利要求1、3或4所述的一种半连续铸造用过滤冷却结构，其特征在于，所述循环水管、水环形喷头、油环形喷头及油管均为不锈钢材质。