CN210730923U - 一种竖直下拉热型连铸装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及铸造技术领域，特别涉及一种竖直下拉热型连铸装置，包括坩埚、铸型、隔板和塞杆；隔板设于坩埚内，使得坩埚的内腔被分为第一液腔和第二液腔；隔板设有补液孔，以使得第一液腔和第二液腔相互连通；塞杆封堵住补液孔，以使得第一液腔和第二液腔相互隔离。本申请通过将坩埚设置成分层结构，不仅可以将上下层的金属液隔开，以避免金属液的重力都作用于位于铸型的横截面上，降低金属液出现拉漏的几率，而且还可以在上层熔化生成待用的金属液，铸造和熔化的同时进行，保证了金属液的持续补给，有效地解决现有技术存在压头过大和补液不连续的问题，使得连铸装置能够正常铸造，以保证铸件的铸造质量。

Description

一种竖直下拉热型连铸装置

技术领域

本申请涉及铸造技术领域，特别涉及一种竖直下拉热型连铸装置。

背景技术

热型连铸技术(Ohno Continuous Casting简称OCC)是日本千叶工业大学大野笃美与1978年发明，是一种金属定向凝固技术。热型连铸技术能生产出长度不受限的单晶和柱状晶金属，且铸件杂质、缩孔缩松都很少，表面光洁。此外铸件的横截面形状可由铸型决定，可连铸具有复杂横截面形状的铸件。热型连铸按装置分类可分为什水平热型连铸、竖直下拉热型连铸、竖直上拉热型连铸等。竖直下拉热型连铸主要用于连铸大直径铸件。

竖直下拉热型连铸装置包括坩埚以及设置于坩埚下方的铸型，铸型设有供金属液通过的铸孔，如图2所示，普通的竖直下拉热型连铸装置在拉铸时，由于坩埚内所有金属液的重力都会作用于位于下部的铸型的横截面，这会导致竖直下拉式的压头很大，很容易出现拉漏，直接影响到铸件的铸造质量。而且由于拉铸作业的不断进行，拉铸一段时间就会出现金属液不足，需要往坩埚内加入新的金属，并等金属融化达到相应的温度才能够继续进行拉铸作业，这样不仅效率低下，而且金属液供给的不连续容易导致铸件出现横截面缺失，同样也会直接影响到铸件的铸造质量。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种竖直下拉热型连铸装置，有效地解决现有技术存在压头过大和补液不连续的问题，使得连铸装置能够正常铸造，以保证铸件的铸造质量。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

一种竖直下拉热型连铸装置，包括坩埚、铸型、隔板和塞杆；所述隔板设于所述坩埚内，使得所述坩埚的内腔被分为第一液腔和第二液腔，所述第一液腔和所述第二液腔上下分布；所述隔板设有补液孔，以使得所述第一液腔和所述第二液腔相互连通；所述塞杆封堵住所述补液孔，以使得所述第一液腔和所述第二液腔相互隔离。

优选地，在上述的连铸装置中，所述塞杆设有限位柱，所述限位柱配合插设于所述补液孔内。

优选地，在上述的连铸装置中，所述限位柱的侧壁设有补液槽；所述补液槽用于，于所述塞杆离开所述隔板的表面且所述限位柱位于所述补液孔内时，使得所述第一液腔和所述第二液腔相互连通。

优选地，所述补液槽为弧形槽或多边形槽。

优选地，在上述的连铸装置中，所述限位柱沿所述补液孔的中心线方向的投影面积为所述补液孔的面积的1/2～2/3。

优选地，在上述的连铸装置中，所述隔板的底部设有引流凸台，所述补液孔贯穿所述引流凸台。

优选地，在上述的连铸装置中，所述隔板位于所述坩埚高度的1/3～1/2处。

优选地，在上述的连铸装置中，所述连铸装置的铸型呈上小下大的台阶状，铸型镶嵌于所述坩埚的底部。

优选地，在上述的连铸装置中，所述塞杆包括相互连接的第一杆部和第二杆部，所述第二杆部用于封堵住所述补液孔。

优选地，在上述的连铸装置中，还包括液面探测棒，所述液面探测棒的探测头位于第二液腔内。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请提供的一种竖直下拉热型连铸装置，包括坩埚、铸型、隔板和塞杆；所述隔板设于所述坩埚内，使得所述坩埚的内腔被分为第一液腔和第二液腔，所述第一液腔和所述第二液腔上下分布；所述隔板设有补液孔，以使得所述第一液腔和所述第二液腔相互连通；所述塞杆封堵住所述补液孔，以使得所述第一液腔和所述第二液腔相互隔离。本申请通过隔板将坩埚分为上下分布的第一液腔和第二液腔，其中下层的第二液腔用于给铸型输送金属液，金属液通过铸型的连铸通道并在冷却装置的冷却作用下形成铸件；而上层的第一液腔用于熔化金属制备第二液腔的待用金属液，并且在第二液腔内的金属液不足时，通过补液孔及时为第二液腔补充新的金属液，以保证第二液腔的连铸作业能够连续正常进行。分层式结构的坩埚不仅可以将上下层的金属液隔开，以避免坩埚内所有金属液的重力都作用于位于下部的铸型的横截面上，降低了金属液对铸型的横截面的压强，降低金属液出现拉漏的几率，而且还可以在上层的第一液腔熔化生成供第二液腔待用的金属液，铸造消耗金属液和熔化生成金属液的同时进行，保证了金属液的持续补给，使得装置能够完成连续拉铸，具有效率高和铸件质量好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种竖直下拉热型连铸装置的结构示意图；

图2为现有技术的一种竖直下拉热型连铸装置的金属液分布图；

图3为本申请提供的一种竖直下拉热型连铸装置的金属液分布图；

图4为本申请提供的塞杆的立体图；

图5为本申请提供的隔板的立体图；

图6为本申请提供的坩埚的立体图；

图7为本申请提供的塞杆和隔板的连接关系图。

图中：

1为第一热电偶、2为液面探测棒、3为加热装置、4为隔板、5为坩埚、6为铸型、7为冷却装置、8为铸件、9为第二热电偶、10为塞杆、11为限位柱、12为补液槽、13为引流凸台、14为补液孔、15为第一杆部、16为第二杆部。

具体实施方式

本申请还提供了一种竖直下拉热型连铸装置，有效地解决现有技术存在压头过大和补液不连续的问题，使得连铸装置能够正常铸造，以保证铸件的铸造质量。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1-图7，本申请实施例提供了一种竖直下拉热型连铸装置，包括坩埚5、铸型6、隔板4和塞杆10；隔板4设于坩埚5内，使得坩埚5的内腔被分为第一液腔和第二液腔，第一液腔和第二液腔上下分布；隔板4设有补液孔14，以使得第一液腔和第二液腔相互连通；塞杆10封堵住补液孔14，以使得第一液腔和第二液腔相互隔离；铸型6设于坩埚5的底部，铸型6设有连铸通道，以使得第二液腔与外部相连通。

如图1所示，当塞杆10封堵住补液孔14时，隔板4将坩埚5分为相互隔离的第一液腔和第二液腔，其中下层的第二液腔用于给铸型6输送金属液，金属液通过铸型6的连铸通道并在冷却装置的冷却作用下形成铸件8；而上层的第一液腔用于熔化金属制备第二液腔的待用金属液，在第二液腔内的金属液不足时，提起塞杆10使得第一液腔和第二液腔保持连通，通过补液孔14及时为第二液腔补充新的金属液，以保证第二液腔的连铸作业能够连续正常进行。

实际压头是由下层金属液的高度决定的，图2为现有普通连铸装置的金属液分布图，坩埚5内所有金属液(高度为H)的作用力都集中于铸型6的横截面上，图3为本申请分层式连铸装置的金属液分布图，坩埚5内只有部分金属液(高度为h)的作用力集中于铸型6的横截面上，图2和图3相比较，很明显分层式连接装置的铸型6受到的压强较小。分层式结构的坩埚5不仅可以将上下层的金属液隔开，以避免坩埚5内所有金属液的重力都作用于位于下部的铸型6的横截面上，降低了金属液对铸型6的横截面的压强，降低金属液出现拉漏的几率，而且还可以在上层的第一液腔熔化生成供第二液腔待用的金属液，铸造消耗金属液和熔化生成金属液的同时进行，保证了金属液的持续补给，使得装置能够完成连续拉铸，具有效率高和铸件8质量好的优点。

如图1所示，铸型6的底部设有冷却装置7，冷却装置7用于对连铸通道输出的金属液进行冷却，加快铸件8的凝固速度，使得铸件8更快成型。常见的冷却装置7是通过冷却水对金属液进行冷却，而为了达到最佳的冷却效果，供给的冷却水需要环绕铸件8设置，保证铸件8能够全方位进行冷却。

坩埚5的外壁设有加热装置3，常见的是采用感应铜管线圈对坩埚5进行加热，感应铜管线圈需要环绕坩埚5设置。通过加热装置3可以对第一液腔的金属进行加热熔化，以制备待用的金属液；同时加热装置3也可以起到维持坩埚5内部一直处于金属熔点之上的温度，保证金属一直处于液态，以保证拉铸作业的正常进行。

第一液腔的内部设有第一热电偶1，铸型6的底部设有第二热电偶9，第一热电偶1和第二热电偶9均为普通的K型热电偶，其中第一热电偶1用于检测第一液腔内的温度，第二热电偶9用于检测铸件8出口处的温度(不与铸件8接触)，为连铸提供数据指导，方便工作人员通过加热装置3的功率来控制坩埚5内具有适宜的温度。

塞杆10、坩埚5和隔板4均由高纯石墨制成，由于石墨的溶点为3652℃，具有良好的耐高温性能，而常见金属的熔点在200℃-1600℃，由高纯石墨制成的塞杆10、坩埚5和隔板4可以经受高温金属液而不损坏。

进一步地，如图1所示，在本实施例中，塞杆10设有限位柱11，限位柱11配合插设于补液孔14内，在封堵补液孔14的过程中，限位柱11可以起到定位作用，以便于塞杆10对准补液孔14实现对补液孔14快速准确封堵。塞杆10可以为圆柱形、棱柱形等等形状。当塞杆10为圆柱形时，塞杆10的直径大于补液孔14的直径，限位柱11和补液孔14配合插接，这样设置时对补液孔14的封堵效果最佳。

进一步地，在本实施例中，限位柱11的侧壁设有补液槽12；补液槽12用于，于塞杆10离开隔板4的表面且限位柱11位于补液孔14内时，使得第一液腔和第二液腔相互连通。如图4所示，在限位柱11侧壁挖弧形槽形成补液槽12，如图7所示，提起塞杆10使得塞杆10不再贴合于隔板4上表面，第一液腔和第二液腔可以通过补液槽12相互相连通，这时第一液腔内的金属液会通过补液槽12进入到第二液腔中，补液槽12的设置可以使得限位柱11无需脱离补液孔14即可对第二液腔补充金属液，降低塞杆10的提起难度，同时也起到缓流作用，在连续拉铸时可以避免金属液一下子加入到第二液腔中，可以适当控制进入第二液腔的金属液的量。

进一步地，在本实施例中，补液槽12为弧形槽、多边形槽或其他形状，补液槽12的形状没有限制，只要其能够充当第一液腔对第二液腔的补液通道，满足补液作业的进行即可，当然易于加工的形状优先选择，例如弧形槽和方形槽。

进一步地，在本实施例中，限位柱11沿补液孔14的中心线方向的投影面积为补液孔14的面积的1/2～2/3，也就是说第一液腔和第二液腔的补液通道(也就是补液槽12)的面积为补液孔14的面积的1/3～1/2，可以控制补液速度达到最佳。这样设置是限制补液槽12的大小，既不能过小也不能过大，过小会影响第一液腔对第二液腔的补液速度，会造成第二液腔补液过慢；过大会导致第二液腔的补液速度过快，导致液面探测棒2的实时探测数据变化过快，不易准确地实现对塞杆10的控制。

进一步地，在本实施例中，如图5和图7所示，隔板4的底部设有引流凸台13，补液孔14贯穿引流凸台13。当需要往第二液腔内补充金属液时，提起塞杆10使得第一液腔和第二液腔保持连通，第一液腔的金属液沿补液孔14流进第二液腔中，由于液态金属是有粘性的流体，假如没有设置有引流凸台13，补液孔14的出液口边缘即为隔板4的下表面，部分金属液会沿补液孔14的出液口边缘往隔板4下表面流动，久而久之，隔板4的下表面会布满金属液，这些金属液难于参与到连铸作业中，进而导致金属液的浪费。而引流凸台13的设置可以引导绝大部分的金属液流到第二液腔底部并参与到连铸作业中，避免金属液堆积在隔板4下表面。

进一步地，在本实施例中，隔板4位于坩埚5高度的1/3～1/2处，为了保证第一液腔能够有足够的容纳空间来放置待用的金属液，以便第一液腔能够及时为第二液腔补充金属液，最佳选是第一液腔的容纳空间不小于第二液腔的容纳空间；而第二液腔的容纳空间也不易过小，过小会造成第二液腔内的金属液很快就被拉铸完了，短时间内又需要补充新的金属，金属液补充的不及时容易导致铸件6的横截面填充不完整，从而导致铸件6部分缺失难于形成设定的形状，导致拉铸作业无法连续进行。同时这段有缺陷的铸件也无法使用，需要另外加工去除；并且在补充金属液后无法继续在该段有缺陷的铸件上进行铸造，需要重新开始拉铸，而后续开头一段拉铸出来的形状也是错误不完整的，既浪费了材料又增加了加工成本。

进一步地，在本实施例中，如图2和图3所示，连铸装置的铸型6呈上小下大的台阶状，铸型6镶嵌于坩埚5的底部，铸型6最佳选是做成上小下大的凸台型，形成台阶面，而坩埚5底部设有与其相适配的台阶通孔，铸型6镶嵌于坩埚5底部，而且同样可以用于普通连铸装置中去，这样可以使得铸型6下表面也就是铸件8出口的这个面尽量往上移，这样设置h或H都会更小一点，进而减小压头，降低出现拉漏的几率。

进一步地，在本实施例中，塞杆10包括相互连接的第一杆部15和第二杆部16，第二杆部16用于封堵住补液孔14。这样设置相比于只由同一直径(需要大于补液孔14的直径)的杆部制成的塞杆10，不仅可以减少塞杆10的制作材料，从而节省了制作成本，而且还可以降低了塞杆10的重量，方便工作人员或者外置设备对塞杆10的提起。同时由第一杆部15和第二杆部16组成的塞杆10以及由同一直径的杆部制成的塞杆10，均能对补液孔14起到很好的封堵效果。当然，第一杆部15和第二杆部16可以为圆柱形，也可以是其他形状，这并不会影响到塞杆10的正常工作。

进一步地，在本实施例中，还包括液面探测棒2，液面探测棒2的探测头位于第二液腔内。如图1所示，可以在隔板4上设置有供液面探测棒2通过的通孔，以方便液面探测棒2的探测头伸入到第二液腔内，当然为了保证金属液不会从该通孔进入第二液腔内，需要保证液面探测棒2与隔板4之间密封连接。液面探测棒2用于检测第二液腔内的金属液的高度，便于工作人员及时补充金属液到第二液腔中。

最佳选是可以设置一个自动补液电路，当第二液腔内的金属液下降到一定高度(由液面探测棒2设置的高度决定)时，液面探测棒2的探测头不与金属液接触，电路断开，而塞杆10与一个电磁铁连接，电磁铁因电路断开会得电上提即带动塞杆10向上移动，塞杆10底端脱离隔板4上表面，第一液腔内的金属液会通过补液槽12留至第二液腔内。随着金属液的不断补充，第二液腔内的液面上述，液面探测棒2的探测头又与金属液接触，电路接通，塞杆10和电磁铁则会回归本来位置，使得塞杆10再封堵住补液孔14，重复以上步骤，实现自动补液。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种竖直下拉热型连铸装置，其特征在于，包括坩埚、隔板和塞杆；

所述隔板设于所述坩埚内，以使得所述坩埚的内腔被分为第一液腔和第二液腔，所述第一液腔和所述第二液腔上下分布；

所述隔板设有补液孔，以使得所述第一液腔和所述第二液腔相互连通；

所述塞杆封堵住所述补液孔，以使得所述第一液腔和所述第二液腔相互隔离。

2.根据权利要求1所述的连铸装置，其特征在于，所述塞杆的一端还设有限位柱，所述限位柱配合插设于所述补液孔内。

3.根据权利要求2所述的连铸装置，其特征在于，所述限位柱的侧壁设有补液槽；

所述补液槽用于所述塞杆离开所述隔板的表面且所述限位柱位于所述补液孔内时，使得所述第一液腔和所述第二液腔相互连通。

4.根据权利要求3所述的连铸装置，其特征在于，所述补液槽为弧形槽或多边形槽。

5.根据权利要求3所述的连铸装置，其特征在于，所述限位柱沿所述补液孔的中心线方向的投影面积为所述补液孔的面积的1/2～2/3。

6.根据权利要求1所述的连铸装置，其特征在于，所述隔板的底部设有引流凸台，所述补液孔贯穿所述引流凸台。

7.根据权利要求1所述的连铸装置，其特征在于，所述隔板位于所述坩埚高度的1/3～1/2处。

8.根据权利要求1所述的连铸装置，其特征在于，所述连铸装置的铸型呈上小下大的台阶状，铸型镶嵌于所述坩埚的底部。

9.根据权利要求1所述的连铸装置，其特征在于，所述塞杆包括相互连接的第一杆部和第二杆部，所述第二杆部用于封堵住所述补液孔。

10.根据权利要求1-9任一项所述的连铸装置，其特征在于，还包括液面探测棒，所述液面探测棒的探测头位于第二液腔内。

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