专利名称：铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连续润滑结晶器，应用于铝及铝合金圆锭半连续铸造技术领域。
背景技术：
铝及铝合金圆锭半连续铸造技术有多种传统直冷铸造、热顶铸造、电磁铸造、气滑铸造等。直冷铸造和普通热顶铸造由于工艺技术上的局限性，难以获得高质量的铸锭内部组织和外部表面，影响后续挤压制品质量和成品率；电磁铸造能生产出内外质量优良的产品，但是由于技术装备复杂，投资大，操作维护要求高，且不便于实现多模生产，故工业化生产尚未普及；气滑铸造和气幕铸造是国外所采用的最先进的铝及铝合金圆锭铸造方式，其结晶器的结构属于保密技术，且设备价格高，国内尚无此类型结晶器。
为了改善半连铸铸锭的内部组织和表面质量，必须设法降低铸锭和结晶器之间的热传导和摩擦，以此减轻铸锭的一次冷却，减小结晶器内熔体液穴深度，改善凝固前沿结晶条件，避免表面偏析、冷隔等缺陷，从而获得均匀的等轴晶组织，同时采取润滑措施提高铸锭表面质量。目前国内普遍采用石墨环和涂抹润滑油以减少铸锭和结晶器之间的摩擦，无法进行连续润滑，同时对于减小一次冷却尚无有效措施，因此铝及铝合金圆锭半连铸过程不能在结晶器内壁和铸锭之间形成连续均匀的油气膜，铸锭内部组织和表面质量差。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种油、气、水结构一体化设计的铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，将空气和润滑油加压透过石墨套，在石墨套内壁形成一层油气膜，减少铸锭与结晶器壁热传导和摩擦，同时还采用双排喷水孔提高二次冷却强度，从而提高铸锭表面质量和内部组织，以及铸造速度。
本发明的目的通过以下技术方案来实现一种铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，包括热顶、过渡环、压环、石墨套和结晶器本体，其特征在于所述的热顶与过渡环密封配合，压环与结晶器螺纹配合，石墨套与结晶器内壁过盈配合，开设两组冷却水孔；所述的石墨套外侧开有环形空气凹槽和润滑油凹槽1和润滑油凹槽2，在润滑油槽1和润滑油槽2之间的石墨套外壁设有3至5个缺口，深度至凹槽底部，宽度约5毫米，使两油槽相通；空气槽和润滑油凹槽分别与结晶器本体上的相应的压缩空气通道和润滑油通道相通，压缩空气通过空气通道进入空气槽，润滑油通过润滑油通道进入润滑油凹槽1和润滑油凹槽2；所述的冷却水孔设有喷水孔1和喷水孔2各一组。
本发明的目的还可以通过以下优选技术方案来进一步实现前述的铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其中，所述的热顶与过渡环采用石棉绳密封。压环与结晶器通过螺纹压紧过渡环，使过渡环压紧石棉绳，使石棉绳密封结晶器与石墨套之间的空隙。
前述的铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其中，所述的结晶器本体与热顶的结合部设置密封圈，防止冷却水腔中的冷却水外漏。
前述的铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其中，所述的石墨套与结晶器内壁采用热装工艺过盈配合，实现密封，以保证空气和润滑油能达到工作压力且不会从人工凹槽泄漏。
前述的铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其中，所述的石墨套外壁上边沿和下边沿涂抹有高温漆，以保证密封。
前述的铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其中，所述的喷水排孔1的水平面夹角为20°～40°；所述的喷水排孔2的水平面夹角为50°～60°。铸锭在下降过程中，通过双排水孔喷水迅速冷却。双排喷水孔设计可增大冷却水的喷射角和喷射速度，避免溅射，提高二次水冷却效率，减少铸锭表面偏析层厚度，消除冷隔、拉痕，抑止铸锭内部柱状晶的生长，细化铸锭晶粒，从而获得良好的铸锭表面和内部组织。
前述的铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其中，所述的压缩空气通过空气通道进入空气凹槽，在0.5～1.5MPa的压力下透过石墨套。
前述的铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其中，所述的润滑油经过润滑油通道进入润滑油凹槽1和润滑油凹槽2，在7～15MPa的压力下透过石墨套，脉冲式给油进行连续润滑。空气和润滑油透过石墨套后在石墨套内壁形成一层均匀的油气膜，可防止铝及铝合金熔体与石墨套直接接触，减小一次冷却，同时减少半连续过程铸锭与结晶器内壁的摩擦，提高了铸锭的表面质量。
本发明润滑系统的重要部件石墨套材料采用冷等静压制备，并保证一定孔隙率，达到透气、透油目的。采用本发明技术方案可以起到如下技术效果(1)本发明采用润滑油、空气、冷却水供给和结晶器本体整体式设计，可避免传统结晶器由多个组件组成而不便装配和密封的特点；(2)本发明采用的石墨套有自润滑作用，加压油气膜具有良好的润滑及隔热作用，可减轻一次冷却作用，提高铸锭的内部组织和表面质量；(3)本发明采用双排喷水孔设计的冷却结构对铸锭进行冷却，可消除冷却水的喷溅，提高冷却效率，同时可以提高铸造速度和生产效率，并减少冷却水使用量。
图1是本发明结晶器的结构示意图；
图2是本发明结晶当中的油、气、水结合部局部放大图。
图中各附图标记的含义见下表
具体实施方式
本发明采用压缩空气、润滑油、冷却水供给与铝质结晶器整体设计，通过将压缩空气和润滑油加压透过石墨套，在石墨套内壁形成一层油气膜，减少铸锭与结晶器壁热传导，减轻一次冷却和摩擦，并采用双排喷水孔提高二次水冷却效果，从而提高铸锭内部组织和表面质量。
下面结合说明书附图对本发明作进一步的详细描述如图1、图2所示，本发明铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器包括有热顶、过渡环、压环、石墨套、结晶器本体和冷却部分，热顶与过渡环之间用石棉绳密封，压环与结晶器采用螺纹配合，压紧过渡环，使过渡环压紧石棉绳，石棉绳密封结晶器与石墨套之间的空隙。结晶器本体与热顶的结合部设置密封圈防止冷却水腔中的冷却水外漏。石墨套与结晶器内壁采用热装工艺过盈配合，实现密封，防止空气和润滑油从人工凹槽外漏。石墨套外壁上边沿和下边沿涂抹高温漆，保证密封。石墨套外侧开有环形空气凹槽和润滑油凹槽1和润滑油凹槽2。
在润滑油槽1和润滑油槽2之间的石墨套外壁开设3至5个缺口，深度至凹槽底部，宽度约5毫米，以此是两油槽相通。空气凹槽和润滑油凹槽分别与结晶器本体上的相应的压缩空气通道和润滑油通道相通。压缩空气通过空气通道进入空气凹槽，在0.5～1.5MPa的压力下透过石墨套，润滑油在7～15Mpa压力作用下通过润滑油通道进入润滑油凹槽1和润滑油凹槽2并透过石墨套。压缩空气和润滑油透过石墨套后在石墨套内壁形成一层均匀的油气膜，油气膜起到良好的润滑作用，又可防止铝及铝合金熔体与石墨套直接接触，因此可以起到隔热作用，减轻一次冷却。加压油气膜良好的润滑作用，以及石墨自润滑作用，可减小半连续过程铸锭与结晶器内壁的摩擦，可提高铸锭的表面质量。冷却部分设有两排喷水孔，即喷水排孔1和喷水排孔2，喷水排孔1与水平面夹角为20°～40°，喷水排孔2与水平面夹角在50°～60°。
铸锭在下降过程中，通过双排喷水孔的喷水迅速冷却，可减少铸锭表面偏析层，消除冷隔、拉痕，细化铸锭晶粒。双排喷水孔设计可增大冷却水的喷射角和喷射速度，提高二次水冷却效率，抑止铸锭内部柱状晶的生长，因此细化铸锭晶粒，由此获得良好的铸锭和内部组织和表面质量。采用双排冷却水孔结构对铸锭进行冷却，可消除冷却水的喷溅，提高冷却效率和铸造速度，减少冷却水使用量。
需要说明的是，除上述实施方式以外，本发明尚有其它多种实施方式。凡采用等同替换或者等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，包括热顶、过渡环、压环、石墨套和结晶器本体，其特征在于所述的热顶与过渡环密封配合，压环与结晶器螺纹配合，石墨套与结晶器内壁过盈配合，开设两组冷却水孔；所述的石墨套外侧开有环形空气凹槽和润滑油凹槽1和润滑油凹槽2，在润滑油槽1和润滑油槽2之间的石墨套外壁设有3至5个缺口，深度至凹槽底部，宽度约5毫米，使两油槽相通；空气槽和润滑油凹槽分别与结晶器本体上的相应的压缩空气通道和润滑油通道相通，压缩空气通过空气通道进入空气槽，润滑油通过润滑油通道进入润滑油凹槽1和润滑油凹槽2；所述的冷却水孔设有喷水孔1和喷水孔2各一组。
2.根据权利要求1所述的一种铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其特征在于所述的热顶与过渡环采用石棉绳密封。
3.根据权利要求1所述的一种铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其特征在于所述的结晶器本体与热顶的结合部设置密封圈。
4.根据权利要求1所述的一种铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其特征在于所述的石墨套与结晶器内壁采用热装工艺过盈配合。
5.根据权利要求1所述的一种铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其特征在于所述的石墨套外壁上边沿和下边沿涂抹有高温漆。
6.根据权利要求1所述的一种铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其特征在于所述的喷水排孔1的水平面夹角为20°～40°。
7.根据权利要求1所述的一种铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其特征在于所述的喷水排孔2的水平面夹角为50°～60°。
8.根据权利要求1所述的一种铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其特征在于所述的压缩空气通过空气通道进入空气凹槽，在0.5～1.5MPa的压力下透过石墨套。
9.根据权利要求1所述的一种铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，其特征在于所述的润滑油经过润滑油通道进入润滑油凹槽1和润滑油凹槽2，在7～15MPa的压力下透过石墨套，脉冲式给油并连续润滑。
全文摘要
本发明涉及一种铝及铝合金半连铸连续润滑结晶器，包括热顶、过渡环、压环、石墨套、结晶器本体和冷却部分，热顶与过渡环密封配合，压环与结晶器螺纹配合，石墨套与结晶器内壁过盈配合，石墨套外侧开有环形空气凹槽和环形润滑油凹槽，空气凹槽和润滑油凹槽1和润滑油凹槽2分别与结晶器本体上的空气通道和润滑油通道相通，压缩空气通过空气通道进入空气槽，润滑油通过润滑油通道进入润滑油凹槽，所述的冷却部分设有双排喷水排孔。本发明结晶器本体采用油、气、水结构整体设计，通过油气膜隔热作用减少一次冷却，并采用双排喷水孔提高二次水冷却效果，从而提高铸锭内部组织和表面质量，并提高铸造速度和生产效率。
文档编号B22D11/07GK1857828SQ20061004038
公开日2006年11月8日 申请日期2006年5月19日 优先权日2006年5月19日
发明者乐永康, 欧斌, 张文静, 毛建伟, 张剑平 申请人:苏州有色金属加工研究院