CN220636247U - 一种用于合金铸造的油气润滑结晶装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于合金铸造的油气润滑结晶装置，包括结晶器本体与保温热顶，结晶器本体内开设有分配腔室与冷却腔室，分配腔室贯通结晶器本体，分配腔室包括由上至下依次设置的第一腔体与第二腔体；沿第一腔体内腔的高度方向设置有石墨套筒，石墨套筒包括由上至下依次设置的密封石墨环与多孔石墨环，保温热顶位于结晶器本体的顶部，并紧贴密封石墨环，结晶器本体上开设有至少一个注气通道与至少一个注油通道，注气通道与注油通道独立地连通第一腔体，冷却腔室内容纳有冷却水，并沿第二腔体的外周环绕设置。本实用新型能够解决铸锭容易出现冷隔的缺陷，保证铸锭表面光滑，并实现了低速铸造。
Description
技术领域
本实用新型属于合金铸造技术领域，涉及一种用于合金铸造的油气润滑结晶装置。
背景技术
结晶器是制备铝合金锭坯的关键和主要设备，往往由金属组成一件内部存放冷却循环水的密闭箱体来提供液态金属的冷却并约束其凝固成型。目前，随着铝加工材产品质量要求的不断提高，铜板结晶器、矮槽结晶器、热顶结晶器以及气滑结晶器和低液位铸造结晶器等先进结晶器的投入使用为铝合金铸锭质量带来了革命性影响，不仅使铸锭内部冶金质量显著提高，而且铸锭表面质量更是实现了飞跃式进步，铸锭偏析层厚度降低，综合生产效率显著提高。
CN107470573A公开了一种油气润滑结晶器，包括结晶器本体、水槽环、热顶和流道槽；所述结晶器本体上面设有热顶，流道槽设置于热顶上面，结晶器本体内设有水槽环；还包括第一通气道、通油道和第二通气道；所述热顶上设有第一通气道，第一通气道与结晶器本体的内部连通；所述热顶和结晶器本体之间还设有通油道，通油道下面设有第二通气道；通油道与第二通气道均与结晶器本体的内部连通。
CN201889399U公开了一种铝合金结晶器，包括：由内壁和外壁形成的结晶器水腔、液流分配装置和设于所述结晶器水腔上的润滑油添加装置；所述内壁的内侧为工作面；所述内壁的外侧的上部设有凹槽，所述凹槽中设有隔热保温层。
CN101985160A公开了一种热顶结晶器，包括：水套、托板、保温套和保温套压板；所述保温套嵌入式设计在所述水套的上部；所述保温套压板用于将所述保温套压紧在所述水套的嵌入结构中；所述保温套为耐火保温纤维；所述水套与所述托板合围密闭形成冷却水腔；所述冷却水腔设有冷却水进水口和冷却水出水口。
对于铝合金的半连铸生产而言，当铸造速度大于100mm/min时，常规的油气润滑结晶器可以满足其生产需求，能够保证铸锭表面光滑无冷隔。然而，当铸造速度要求较低(80～100mm/min)时，铸锭表面容易出现缺陷，当铸造速度进一步降低至<80mm/min时，铝合金铸锭表面容易同时出现偏析和冷隔。为避免在低速铸造过程中，合金铸锭表层出现偏析，需增加气流量来降低铸锭的一次冷却强度，但由于石墨环疏松为多孔结构，容易导致涂抹的硅酸铝容易脱落，铸锭表面出现缺陷。
另外，在铸造过程中，熔融铝液通过热顶进入石墨结晶器时，铸锭表层会先与结晶器接触进行快速冷却，再被加热升温，收缩形成气隙，随后在冷水槽的作用下进行再次冷却，导致锭坯的表层容易出现冷隔、拉痕、拉裂、偏析瘤、铸锭皮下偏析层、皮下气孔等缺陷。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于合金铸造的油气润滑结晶装置，能够解决铸锭容易出现冷隔的缺陷，保证铸锭表面光滑，并实现了低速铸造。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供了一种用于合金铸造的油气润滑结晶装置，所述用于合金铸造的油气润滑结晶装置包括结晶器本体与保温热顶，所述结晶器本体内开设有分配腔室与冷却腔室，所述分配腔室贯通所述结晶器本体，所述分配腔室包括由上至下依次设置的第一腔体与第二腔体；
沿所述第一腔体内腔的高度方向设置有石墨套筒，所述石墨套筒包括由上至下依次设置的密封石墨环与多孔石墨环，所述保温热顶位于所述结晶器本体的顶部，并紧贴所述密封石墨环，所述结晶器本体上开设有至少一个注气通道与至少一个注油通道，所述注气通道与注油通道独立地连通所述第一腔体，所述冷却腔室内容纳有冷却水，所述冷却腔室沿所述第二腔体的外周环绕设置。
本实用新型在合金铸造过程中，会形成油气膜降低一次冷却能力，使得铸锭的凝固点下移，促使铸锭能更快地被拉出结晶器，受到冷却腔室的二次冷却作用，抑制凝固铸锭的重熔，进而改善偏析层等缺陷，保证铸锭表面光滑，实现低速度(铸造速度小于80mm/min)铸造。
需要说明的是，本实用新型中所述的多孔石墨环为多孔结构，即石墨环表面分布有若干通孔，能够允许来自注气通道的气体，以及来自注油通道的油的流通；而密封石墨环则是封闭结构，无法进行气体和/或油的流通。
作为本实用新型一个优选技术方案，所述保温热顶上开设有导流通道，所述导流通道贯穿所述保温热顶，并与所述分配腔室连通。
作为本实用新型一个优选技术方案，所述石墨套筒的内径大于所述导流通道的内径，所述石墨套筒与所述第二腔体等径并同轴设置。
作为本实用新型一个优选技术方案，所述密封石墨环在所述分配腔室中心轴方向上的高度为0.3～0.7cm，例如可以是0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm或0.7cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本实用新型一个优选技术方案，所述密封石墨环与所述保温热顶接触的一侧表面设置有保温涂层。
作为本实用新型一个优选技术方案，所述保温涂层为硅酸铝纤维垫。
需要说明的是，当铸造速度低于80mm/min，铸锭容易出现冷隔的缺陷，通过涂抹硅酸铝涂层，减少三角区的面积，避免铸锭出现冷隔，能够改善铸锭表面。同时，由于气和油的作用导致硅酸铝涂层容易脱落，铸锭表面容易出现缺陷，且在涂抹过程中容易堵塞多孔石墨，使得铸造过程中油气膜不完整，导致铸锭表面出现缺陷。本实用新型的采用由密封石墨环与多孔石墨环组成的石墨套筒，铸造开始前，在密封石墨环与保温热顶接触部位涂抹硅酸铝，保证了硅酸铝涂层的完整性，使得铸锭表面光滑，且能够实现低速铸造。
作为本实用新型一个优选技术方案，所述注气通道与注油通道沿所述结晶器本体周向均匀分布。
本实用新型中采用注气通道与注油通道分别向第一腔体内通入气与油，在铸造过程中，气与油分别透过多孔石墨环，并在铸锭表面形成油气膜，从而减少铸锭与多孔石墨环之间的摩擦，促使铸锭能更快地被拉出结晶器，改善铝棒的表面质量，减少铸锭表面缺陷层。
作为本实用新型一个优选技术方案，所述冷却腔室的内腔壁底部还开设有倾斜向下的出水口，所述出水口沿所述冷却腔室的内腔壁周向设置。
作为本实用新型一个优选技术方案，所述冷却腔室还设置有进水口，所述进水口用于向所述冷却腔室内注入冷却水。
本实用新型中由进水口向冷却腔室内提供冷却水，降低结晶器本体的内壁温度，以实现初次冷却，冷却水向下流出，并通过出水口直接流到铸锭表面，实现二次冷却，抑制凝固壳的重熔，可以改善偏析层等缺陷。
作为本实用新型一个优选技术方案，所述保温热顶远离所述结晶器本体的一侧还设置有流道槽，所述流道槽连通所述保温热顶。
本实用新型在使用过程中，先将纯铝和合金在熔炼炉内熔化，并将熔化后的熔融液进行除气、扒渣等工艺，静置一段时间，随后通过流道槽引入结晶器中，并调整铸造温度、铸造速度及进水流量等工艺参数，以形成所需铸锭。
本实用新型所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供的一种用于合金铸造的油气润滑结晶装置，通过在合金铸造过程中，在铸锭表面形成油气膜，降低一次冷却能力，使得铸锭的凝固点下移，促使铸锭能更快地被拉出结晶器，受到冷却腔室的二次冷却作用，抑制凝固铸锭的重熔，进而改善偏析层等缺陷，保证铸锭表面光滑，实现低速度(铸造速度小于80mm/min)铸造。
附图说明
图1为本实用新型一个具体实施方式提供的用于合金铸造的油气润滑结晶装置的结构示意图。
其中，1-保温热顶；2-结晶器本体；3-注气通道；4-注油通道；5-冷却腔室；6-密封石墨环；7-多孔石墨环；8-出水口；9-熔融液；10-三角区；11-铸锭。
具体实施方式
需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种用于合金铸造的油气润滑结晶装置，如图1所示，包括结晶器本体2与保温热顶1，所述结晶器本体2内开设有分配腔室与冷却腔室5，所述分配腔室贯通所述结晶器本体2，所述分配腔室包括由上至下依次设置的第一腔体与第二腔体。沿所述第一腔体内腔的高度方向设置有石墨套筒，所述石墨套筒包括由上至下依次设置的密封石墨环6与多孔石墨环7，所述保温热顶1位于所述结晶器本体2的顶部，并紧贴所述密封石墨环6，所述结晶器本体2上开设有至少一个注气通道3与至少一个注油通道4，所述注气通道3与注油通道4独立地连通所述第一腔体。所述注气通道3与注油通道4沿所述结晶器本体2周向均匀分布。本实用新型中采用注气通道3与注油通道4分别向第一腔体内通入气与油，在铸造过程中，气与油分别透过多孔石墨环7，并在铸锭11表面形成油气膜，从而减少铸锭11与多孔石墨环7之间的摩擦，促使铸锭11能更快地被拉出结晶器，改善铝棒的表面质量，减少铸锭11表面缺陷层。
所述冷却腔室5内容纳有冷却水，所述冷却腔室5沿所述第二腔体的外周环绕设置。所述冷却腔室5的内腔壁底部还开设有倾斜向下的出水口8，所述出水口8沿所述冷却腔室5的内腔壁周向设置。所述冷却腔室5还设置有进水口，所述进水口用于向所述冷却腔室5内注入冷却水。本实用新型中由进水口向冷却腔室5内提供冷却水，降低结晶器本体2的内壁温度，以实现初次冷却，冷却水向下流出，并通过出水口8直接流到铸锭11表面，实现二次冷却，抑制凝固壳的重熔，可以改善偏析层等缺陷。
所述保温热顶1上开设有导流通道，所述导流通道贯穿所述保温热顶1，并与所述分配腔室连通。所述保温热顶1远离所述结晶器本体2的一侧还设置有流道槽，所述流道槽连通所述保温热顶1，用于将熔融液9通过流道槽引入结晶器中。所述石墨套筒的内径大于所述导流通道的内径，在导流通道与石墨套筒的连接处形成三角区10。所述石墨套筒与所述第二腔体等径并同轴设置。所述密封石墨环6在所述分配腔室中心轴方向上的高度为0.3～0.7cm。所述密封石墨环6与所述保温热顶1接触的一侧表面设置有保温涂层。所述保温涂层为硅酸铝纤维垫。当铸造速度低于80mm/min，铸锭11容易出现冷隔的缺陷，通过涂抹硅酸铝涂层，通过涂抹硅酸铝涂层，减少三角区10的面积，避免铸锭11出现冷隔，进而改善铸锭11表面。同时，由于气和油的作用导致硅酸铝涂层容易脱落，铸锭11表面容易出现缺陷，且在涂抹过程中容易堵塞多孔石墨，使得铸造过程中油气膜不完整，导致铸锭11表面出现缺陷。本实用新型的采用由密封石墨环6与多孔石墨环7组成的石墨套筒，铸造开始前，在密封石墨环6与保温热顶1接触部位涂抹硅酸铝，保证了硅酸铝涂层的完整性，使得铸锭11表面光滑，且能够实现低速铸造。
为了帮助本领域技术人员更好地了解本实用新型的整体技术方案及工作过程，本实用新型示例性地提供了采用上述用于合金铸造的油气润滑结晶装置进行铝合金的铸造方法，具体包括如下步骤：
(1)将纯铝和合金在熔炼炉内熔化，得到熔融铝液；
(2)对熔融铝液依次进行除气、扒渣，并静置；
(3)结束静置后，将熔融铝液通过流道槽引入至保温热顶1的导流通道内，随后进入分配腔室内，控制铸造温度与铸造速度；
(4)由注气通道3与注油通道4分别向第一腔室内提供气与油，并向冷却腔室5内注入冷却水，并控制进水流量，以对第二腔室进行冷却降温；
(5)熔融铝液开始凝固，通过第一腔室内的石墨套筒，在气与油的作用下，表面形成凝壳，持续向下移动，再进入第二腔室内，直接接触降温后的第二腔室的内腔壁，进行初次冷却，冷却水向下流出，并通过出水口8直接流到凝固的铸锭11表面(凝固的铸锭11逐渐伸出第二腔室)，实现二次冷却，抑制凝壳的重熔，最终形成铝锭。
本实用新型提供的用于合金铸造的油气润滑结晶装置解决了锭坯的表层出现冷隔、拉痕、拉裂、偏析瘤以及铸锭11皮下偏析层、皮下气孔等缺陷的问题，保证铸锭11表面光滑的前提下实现低速铸造。
申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种用于合金铸造的油气润滑结晶装置，其特征在于，所述用于合金铸造的油气润滑结晶装置包括结晶器本体与保温热顶，所述结晶器本体内开设有分配腔室与冷却腔室，所述分配腔室贯通所述结晶器本体，所述分配腔室包括由上至下依次设置的第一腔体与第二腔体；
沿所述第一腔体内腔的高度方向设置有石墨套筒，所述石墨套筒包括由上至下依次设置的密封石墨环与多孔石墨环，所述保温热顶位于所述结晶器本体的顶部，并紧贴所述密封石墨环，所述结晶器本体上开设有至少一个注气通道与至少一个注油通道，所述注气通道与注油通道独立地连通所述第一腔体，所述冷却腔室内容纳有冷却水，所述冷却腔室沿所述第二腔体的外周环绕设置。
2.根据权利要求1所述的用于合金铸造的油气润滑结晶装置，其特征在于，所述保温热顶上开设有导流通道，所述导流通道贯穿所述保温热顶，并与所述分配腔室连通。
3.根据权利要求2所述的用于合金铸造的油气润滑结晶装置，其特征在于，所述石墨套筒的内径大于所述导流通道的内径，所述石墨套筒与所述第二腔体等径并同轴设置。
4.根据权利要求1所述的用于合金铸造的油气润滑结晶装置，其特征在于，所述密封石墨环在所述分配腔室中心轴方向上的高度为0.3～0.7cm。
5.根据权利要求1所述的用于合金铸造的油气润滑结晶装置，其特征在于，所述密封石墨环与所述保温热顶接触的一侧表面设置有保温涂层。
6.根据权利要求5所述的用于合金铸造的油气润滑结晶装置，其特征在于，所述保温涂层为硅酸铝纤维垫。
7.根据权利要求1所述的用于合金铸造的油气润滑结晶装置，其特征在于，所述注气通道与注油通道沿所述结晶器本体周向均匀分布。
8.根据权利要求1所述的用于合金铸造的油气润滑结晶装置，其特征在于，所述冷却腔室的内腔壁底部还开设有倾斜向下的出水口，所述出水口沿所述冷却腔室的内腔壁周向设置。
9.根据权利要求1所述的用于合金铸造的油气润滑结晶装置，其特征在于，所述冷却腔室还设置有进水口，所述进水口用于向所述冷却腔室内注入冷却水。
10.根据权利要求1所述的用于合金铸造的油气润滑结晶装置，其特征在于，所述保温热顶远离所述结晶器本体的一侧还设置有流道槽，所述流道槽连通所述保温热顶。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |