CN216263375U - 一种铝合金扁锭结晶器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铝合金扁锭结晶器，包括结晶器本体，结晶器本体内部形成的空腔为结晶器内腔，结晶器本体的底部为与其相配合的引锭头，引锭头能够上下升降，结晶器内腔的横截面的圆周包含长边圆弧、短边圆弧和过渡圆角，长边圆弧与短边圆弧通过过度圆角连接，长边圆弧、过度圆角与短边圆弧之间光滑过度，长边圆弧包括对称设置的三段圆弧，长边圆弧从长边圆弧的中点处到过度圆角处依次分别为圆弧一、圆弧二和圆弧三，圆弧一、圆弧二和圆弧三的半径不同，圆弧一、圆弧二和圆弧三的半径尺寸可以根据铸锭对应位置处的收缩率来调整半径大小。本实用新型生产出来的铸锭质量高，次品率低。

Description

一种铝合金扁锭结晶器

技术领域

本实用新型属于扁锭结晶技术领域，涉及一种铝合金扁锭结晶器。

背景技术

在目前国内的工业生产中，铝合金扁锭结晶器的应用也越来越普遍，接下来工业生产需求主要包括不同系列的铝合金逐渐增多和铝锭规格也逐渐增大。为此现有的铝合金扁锭结晶器技术不足以支撑现在工业生产的所需，为此进行新型的铝合金扁锭结晶器的设计。

结晶器作为铸锭成型和决定铸锭品质的关键部件，结晶器的内腔形状又是作为结晶器结构中重要部分。专利号为CN205200475U的中国专利中公布了一种铝合金方锭用结晶器，该结构中使用两条弧线连接形成结晶器成型腔，且两条弧线采用圆角(70mm-85mm)进行连接。但随着铝合金系列多样化及大规格的结晶器被广泛应用，此类结晶器在应用到大规格型号和不同铝合金系列的情况下，考虑到铝液收缩率问题，会导致产品尺寸不易保证，出现厚度方向凸凹不平现象，该类型结晶器比较适用于单一合金的小规格扁锭铸造。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种解决上述问题的铝合金扁锭结晶器。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种铝合金扁锭结晶器，包括结晶器本体，结晶器本体内部形成的空腔为结晶器内腔，结晶器本体的底部为与其相配合的引锭头，引锭头能够上下升降，结晶器内腔的横截面的圆周包含长边圆弧、短边圆弧和过渡圆角，长边圆弧与短边圆弧通过过度圆角连接，长边圆弧、过度圆角与短边圆弧之间光滑过度，长边圆弧包括对称设置的三段圆弧，长边圆弧从长边圆弧的中点处到过度圆角处依次分别为圆弧一、圆弧二和圆弧三，圆弧一、圆弧二和圆弧三的半径不同，圆弧一、圆弧二和圆弧三的半径尺寸可以根据铸锭对应位置处的收缩率来调整半径大小。

进一步的，结晶器本体内设置有围绕着结晶器内腔水平环绕的上蓄水腔和下蓄水腔，下蓄水腔位于上蓄水腔的下方，为了便于单独控制，长边和短边的上蓄水腔和下蓄水腔是相互独立的，上蓄水腔与下蓄水腔之间开有连通口，在连通口处安装有水阀体气缸，水阀体气缸从结晶器本体的底部伸入到下蓄水腔内部，水阀体气缸的伸缩端连接有能够堵住连通口的塞子。

进一步的，进水管从结晶器本体的底部穿过下蓄水腔后与上蓄水腔连通，进水管的管口处安装有过滤网，过滤网竖直设置，过滤网的上端伸入到上蓄水腔顶部内。

进一步的，与过滤网对应的上蓄水腔顶部的结晶器本体上开有通孔，过滤网的上端伸入到通孔内与通孔通过过盈密封连接，过滤网的顶部设置有拉手。

进一步的，引锭头侧部的结晶器本体的底部设置有凹槽，凹槽顶部的结晶器本体上设置有上出水腔和下出水腔，下出水腔位于上出水腔的下方，上出水腔和下出水腔围绕着结晶器内腔一周，上出水腔上朝向引锭头的方向设置有上圈水孔，下出水腔上朝向引锭头的方向设置有下圈水孔，上圈水孔与下蓄水腔的底部连通，下圈水孔与上蓄水腔的底部连通。

进一步的，结晶器本体的短边的上圈水孔和下圈水孔的水孔间距大、孔径小，结晶器本体的长边的中间1/3范围内的上圈水孔和下圈水孔的水孔孔间距小于短边的孔间距，孔径则大于短边孔径；结晶器本体的长边的剩余部分孔间距不变，孔径与短边孔径一致。

进一步的，上圈水孔的喷射角度为22.5°，下圈水孔的喷射角度为45°。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的结晶器内腔外弧线由多条弧线组成，更适用于不同系列合金与不同规格的铸锭，且保证高效率的得到所需求的铸锭尺寸，致使车皮量较小。

本实用新型的长边和短边的排水方式可以单独控制，也可以采取单边的单排水或者双排水形式，冷却形式可以根据需要进行调整，冷却效果更好。

本实用新型可为企业节约大量成本，生产出品质更好的铝锭，经济效益显著。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型实施例的纵向的剖视图；

图2为本实用新型实施例所述的结晶器内腔的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的仰视图；

图4为图3中A-A处的剖视图；

图5为本实用新型实施例的蓄水腔与出水腔连通处的放大图。

附图标记：

1、结晶器；11、结晶器本体；12、结晶器内腔；121、长边圆弧；1211、圆弧一；1212、圆弧二；1213、圆弧三；122、短边圆弧；123、过渡圆角；13、上蓄水腔；131、通孔；14、下蓄水腔；15、凹槽；151、上出水腔；152、下出水腔；2、引锭头；3、水阀体气缸；4、进水管；41、过滤网。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，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。

本实用新型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；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，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，不能理解为对本实用新型的限制，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。

如图所示，一种铝合金扁锭结晶器，结晶器1包括结晶器本体11，结晶器本体11内部形成的空腔为结晶器内腔12，结晶器本体11的底部为与其相配合的引锭头2，引锭头2能够上下升降。

结晶器内腔12的横截面的圆周包含长边圆弧121、短边圆弧122和过渡圆角123，长边圆弧121与短边圆弧122通过过度圆角123连接，长边圆弧121、过度圆角123与短边圆弧122之间光滑过度。长边圆弧121包括对称设置的三段圆弧，长边圆弧121从长边圆弧121的中点处到过度圆角123处依次分别为圆弧一1211、圆弧二1212和圆弧三1213，圆弧一1211、圆弧二1212和圆弧三1213的半径不同，圆弧一1211、圆弧二1212和圆弧三1213的半径尺寸可以根据铸锭对应位置处的收缩率来调整半径大小。圆弧二1212的半径近似为圆弧一1211半径的二分之一，圆弧二1212的两端与圆弧一1211和圆弧三1213分别相切。短边圆弧122有且只有一条弧线，短边圆弧122根据所铸铸锭宽度尺寸要求，通过铸造铝合金收缩率数值，确定短边圆弧122和过渡圆角的尺寸。

由于铸锭的不同部位冷却速度不同，铸锭各个收缩值不一致，本结晶器1因多段弧线存在，致使从结晶器1中心距两侧的宽度值变化，更加符合铝水在结晶器1距中心位置各距离处的收缩值变化，因考虑到在结晶器1圆角处受到长、短两边的冷却水同时进行冷却，因此圆角处距离较大是为了更加适应此处的收缩值。为此结晶器1内部各处收缩数值正好满足曲线中的宽度剩余量(实际宽度值-需求宽度值)，从而达到保证铸锭外形尺寸的效果。

结晶器本体11内设置有围绕着结晶器内腔12水平环绕的上蓄水腔13和下蓄水腔14，下蓄水腔14位于上蓄水腔13的下方。为了便于单独控制，长边和短边的上蓄水腔13和下蓄水腔14是相互独立的。也就是说每一侧都有自己独立的上蓄水腔13和下蓄水腔14结构。上蓄水腔13与下蓄水腔14之间开有连通口，在连通口处安装有水阀体气缸3，水阀体气缸3从结晶器本体11的底部伸入到下蓄水腔14内部，水阀体气缸3的伸缩端连接有能够堵住连通口的塞子。通过控制水阀体气缸3来控制上蓄水腔13与下蓄水腔14是否连通。

进水管4从结晶器本体11的底部穿过下蓄水腔14后与上蓄水腔13连通，进水管4的管口处安装有过滤网41，过滤网41竖直设置，过滤网41的上端伸入到上蓄水腔13顶部内。可以根据过滤网41内部挡圈孔径大小控制水流量的大小。与过滤网41对应的上蓄水腔13顶部的结晶器本体11上开有通孔131，过滤网41的上端伸入到通孔131内与通孔131通过过盈密封连接，过滤网41的顶部设置有拉手，过滤网41需要更换时可以通过拉手把过滤网41取出进行更换。

引锭头2侧部的结晶器本体11的底部设置有凹槽15，也就是说引锭头2与结晶器本体11之间留有空隙。凹槽15顶部的结晶器本体11上设置有上出水腔151和下出水腔152，下出水腔152位于上出水腔151的下方，上出水腔151和下出水腔152围绕着结晶器内腔12一周。上出水腔151上朝向引锭头2的方向设置有上圈水孔，下出水腔152上朝向引锭头2的方向设置有下圈水孔。上圈水孔与下蓄水腔14的底部连通，下圈水孔与上蓄水腔13的底部连通。这样就能够实现相对于现在工业上常见的长、短边单排水和长、短边双排水增加了长边双排水短边单排水、短边双排水长边单排水两种喷射冷却水的形式。为此可以更为精密准确的进行冷却水的喷射，使其铝水在最合适的温度下进行结晶，有效的避免铸锭开裂情况，从而提高铸锭的成品率。

上圈水孔和下圈水孔的喷射角度不同，优选的，上圈水孔的喷射角度大概在22.5°左右，下圈水孔的喷射角度大概在45°左右。上圈水孔和下圈水孔交错排布。由于铸锭短边距离短，铸造时冷却速度快；长边距离长，铸造时冷却速度慢，因冷热不均铸锭出现裂纹，产品不合格。此次冷却水孔设计主要根据冷却水孔喷射出的角度不同，并对其水孔的大小和间距进行调整，为此来控制整体机构的冷却效果，并且每个冷却水孔的形式不同还能防止冷却水在喷射过程中出现冷却水溅射现象，可明显提高冷却效果，减少耗水量。结晶器1本体的短边的上圈水孔和下圈水孔的水孔间距大、孔径小；结晶器1本体的长边的中间1/3范围内上圈水孔和下圈水孔的水孔孔间距小于短边孔间距，孔径大于短边孔径；长边的剩余部分孔间距不变，孔径与短边一致。

水冷作为铝合金铸造过程中最常见的冷却方式，此次设计结晶器1的水腔是通过两个不同角度的冷却水孔喷射出来。冷却水通过不同方向的进水管4首先进入结晶器1上蓄水腔13，完成铸造过程中对结晶器本体11的降温冷却，同时与上蓄水腔13相连的下圈水孔向引锭头2喷水，完成对引锭头2的降温冷却，此过程称为一次冷却。由于温度的热传导效应，使铸锭表面开始凝固，而此时只是铸锭表面凝固，其内部仍处于熔融状态，与下蓄水腔14相连的上圈水孔喷射的冷却水继续对铸锭表面进行降温冷却，以使其内部凝固，达到稳定状态，此过程称为二次冷却。

过滤网41能够有效过滤冷却水中的杂质，以免杂质堵塞结晶器1的水孔造成铸锭周圈冷却不均。此设计可减少结晶器1加工量，且不涉及密封问题。过滤网41加工安装简单，易于更换，成本低。

本实用新型的工作原理：

在铝合金铸造过程中，铝水均匀的进入到结晶器1内腔与正处于水冷的引锭头2里面，铝水逐渐冷却并在结晶器1的底端和引锭头2表面进行结晶，随着时间的推移，冷却程度加大进而铝水在结晶器1底部与引锭头2表面形成坚固的外壳。等到结晶器1里面铝水的高度达到合适高度时，引锭头2和已经结晶的外壳部分向下匀速移动，当已经成型的外壳直接和冷却水进行接触时，铸锭的结晶层会逐渐向中心内部进行扩展使其达到完全结晶，等到铸造长度达到事先设定好的长度时停止铸造，卸下已经铸好的棒料，引锭头2升起到初始位置，完成一个铸造过程。

该设计可满足该尺寸锭子不同成分铝合金铸造，提高产品利用率，增产增效。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种铝合金扁锭结晶器，其特征在于：包括结晶器本体(11)，结晶器本体(11)内部形成的空腔为结晶器内腔(12)，结晶器本体(11)的底部为与其相配合的引锭头(2)，引锭头(2)能够上下升降，结晶器内腔(12)的横截面的圆周包含长边圆弧(121)、短边圆弧(122)和过渡圆角，长边圆弧(121)与短边圆弧(122)通过过度圆角(123)连接，长边圆弧(121)、过度圆角(123)与短边圆弧(122)之间光滑过度，长边圆弧(121)包括对称设置的三段圆弧，长边圆弧(121)从长边圆弧(121)的中点处到过度圆角(123)处依次分别为圆弧一(1211)、圆弧二(1212)和圆弧三(1213)，圆弧一(1211)、圆弧二(1212)和圆弧三(1213)的半径不同，圆弧一(1211)、圆弧二(1212)和圆弧三(1213)的半径尺寸可以根据铸锭对应位置处的收缩率来调整半径大小。

2.根据权利要求1所述的铝合金扁锭结晶器，其特征在于：结晶器本体(11)内设置有围绕着结晶器内腔(12)水平环绕的上蓄水腔(13)和下蓄水腔(14)，下蓄水腔(14)位于上蓄水腔(13)的下方，为了便于单独控制，长边和短边的上蓄水腔(13)和下蓄水腔(14)是相互独立的，上蓄水腔(13)与下蓄水腔(14)之间开有连通口，在连通口处安装有水阀体气缸(3)，水阀体气缸(3)从结晶器(1)本体的底部伸入到下蓄水腔(14)内部，水阀体气缸(3)的伸缩端连接有能够堵住连通口的塞子。

3.根据权利要求2所述的铝合金扁锭结晶器，其特征在于：进水管(4)从结晶器本体(11)的底部穿过下蓄水腔(14)后与上蓄水腔(13)连通，进水管(4)的管口处安装有过滤网(41)，过滤网(41)竖直设置，过滤网(41)的上端伸入到上蓄水腔(13)顶部内。

4.根据权利要求3所述的铝合金扁锭结晶器，其特征在于：与过滤网(41)对应的上蓄水腔(13)顶部的结晶器本体(11)上开有通孔(131)，过滤网(41)的上端伸入到通孔(131)内与通孔(131)通过过盈密封连接，过滤网(41)的顶部设置有拉手。

5.根据权利要求2所述的铝合金扁锭结晶器，其特征在于：引锭头(2)侧部的结晶器本体(11)的底部设置有凹槽(15)，凹槽(15)顶部的结晶器本体(11)上设置有上出水腔(151)和下出水腔(152)，下出水腔(152)位于上出水腔(151)的下方，上出水腔(151)和下出水腔(152)围绕着结晶器内腔(12)一周，上出水腔(151)上朝向引锭头(2)的方向设置有上圈水孔，下出水腔(152)上朝向引锭头(2)的方向设置有下圈水孔，上圈水孔与下蓄水腔(14)的底部连通，下圈水孔与上蓄水腔(13)的底部连通。

6.根据权利要求5所述的铝合金扁锭结晶器，其特征在于：结晶器本体(11)的短边的上圈水孔和下圈水孔的水孔间距大、孔径小，结晶器本体(11)的长边的中间1/3范围内的上圈水孔和下圈水孔的水孔孔间距小于短边的孔间距，孔径则大于短边孔径；结晶器本体(11)的长边的剩余部分孔间距不变，孔径与短边孔径一致。

7.根据权利要求5所述的铝合金扁锭结晶器，其特征在于：上圈水孔的喷射角度为22.5°，下圈水孔的喷射角度为45°。

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