铝合金扁锭铸造结晶器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种铝合金扁锭铸造结晶器，包括供熔融铝液结晶的设置于结晶器主体内的结晶腔和用于对铸锭冷却的喷水装置；喷水装置包括互相独立的第一喷水腔和第二喷水腔，第一喷水腔设有向铸锭喷水的第一喷水孔组，第二喷水腔设有向铸锭喷水的第二喷水孔组，第一喷水孔组内的喷水孔与第二喷水孔组内的喷水孔的喷出角度不同，这种可独立运作的多喷水腔的设计，喷水装置就可以进行四种水量或喷射角度不同的喷水冷却动作，相对现行的装置单一喷水角度和水量的喷水动作可以进行更为精密准确的喷水冷却，使铝合金熔融液在更为合适的温度环境下发生结晶，以生产出表面壳层更薄、质地更加均匀、塑性和伸长率更优的质量更高的铝合金铸锭。
【专利说明】铝合金扁锭铸造结晶器
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝合金铸造设备【技术领域】，更具体地说，涉及一种铝合金扁锭铸造结晶器。
【背景技术】
[0002]随着铝业加工行业的蓬勃发展，国内生产加工工厂也上了一大批铝合金铸造器，其台数和吨位都在逐年上升，种类越来越多，自动化程度也越来越高，然而现在市场上常用的铸造器或多或少还存在一些问题，制约着铝合金铸造行业的发展。
[0003]发明人发现，使用现行的铝合金扁锭铸造结晶器生产的铝合金铸锭存在质量不够好的的问题，具体体现在铝合金铸锭的表面较为粗糙，表面的壳层厚度较大。这种状况使得在对铝锭深加工之前对铝锭进行表层铣削时，需要铣削掉较厚的壳层铝锭才能达到加工的要求。另外，铸锭的塑性、延展性、伸长率都有待进一步提高，而铸锭的塑性、延展性和伸长率是判断铝合金铸锭加工性的重要指标。此外，采用现有技术生产出的铝合金铸锭质地不够均匀，尤其体现在铸锭的中心位置与边缘位置之间的塑性、韧性等指标差别较大，导致铸徒在后续加工中各易出现残次品。
[0004]综上所述，如何有效地提高铝合金扁锭铸造结晶器生产出的铸锭的质量，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铝合金扁锭铸造结晶器，该铝合金扁锭铸造结晶器的结构设计可以有效地提高铝合金扁锭铸造结晶器生产出的铸锭的质量。
[0006]为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]—种铝合金扁锭铸造结晶器，包括供熔融铝液结晶的设置于结晶器主体内的结晶腔和用于对铸锭冷却的喷水装置；喷水装置包括互相独立的第一喷水腔和第二喷水腔，第一喷水腔设有向铸锭喷水的第一喷水孔组，第二喷水腔设有向铸锭喷水的第二喷水孔组，第一喷水孔组内的喷水孔与第二喷水孔组内的喷水孔的喷出角度不同。
[0008]优选的，上述铝合金扁锭铸造结晶器中，喷水装置还设有控制第一喷水腔的第一控制器和控制第二喷水腔的第二控制器，第一控制器和第二控制器对各自喷水腔的控制相互独立。
[0009]优选的，上述铝合金扁锭铸造结晶器中，第一控制器和第二控制器均包括设置于各自喷水腔的管路上的自动阀门，和控制自动阀门开闭的主控设备。
[0010]优选的，上述铝合金扁锭铸造结晶器中，自动阀门设有滑动式密封装置。
[0011 ] 优选的，上述铝合金扁锭铸造结晶器中，喷水装置还包括入水口，入水口处还设有对冷却水进行过滤的过滤装置。
[0012]优选的，上述铝合金扁锭铸造结晶器中，第一喷水孔组或第二喷水孔组处设有刮水装置.
[0013]优选的，上述铝合金扁锭铸造结晶器中，结晶器主体还设有用于调整结晶腔宽度的侧壁滑移紧固装置。
[0014]优选的，上述铝合金扁锭铸造结晶器中，结晶器主体在侧壁滑移紧固装置处设有计量铝锭宽度的可调刻度尺。
[0015]优选的，上述铝合金扁锭铸造结晶器中，结晶腔内壁设有石墨润滑层。
[0016]优选的，上述铝合金扁锭铸造结晶器中，结晶器主体上还设有引导配合的引锭头自动对位的对位装置。
[0017]本发明提供的铝合金扁锭铸造结晶器，包括供熔融铝液结晶的设置于结晶器主体内的结晶腔和用于对铸锭冷却的喷水装置；喷水装置包括互相独立的第一喷水腔和第二喷水腔，第一喷水腔设有向铸锭喷水的第一喷水孔组，第二喷水腔设有向铸锭喷水的第二喷水孔组，第一喷水孔组内的喷水孔与第二喷水孔组内的喷水孔的喷出角度不同。本发明提供的喷水装置包含两组独立工作的喷水腔，而现有技术中的结晶器只有一组喷水腔，采用这种可独立运作的多喷水腔的设计，可以进行更加精确的喷水冷却操作，每套喷水腔可以采用两种不同的水量进行喷水操作，这样，喷水装置就可以进行四种水量或喷射角度不同的喷水冷却动作，相对现行的装置单一喷水角度和水量的喷水动作无疑可以进行更为精密准确的喷水冷却，使铝合金熔融液在更为合适的温度环境下发生结晶，以生产出表面壳层更薄、质地更加均匀、塑性和伸长率更优的质量更高的铝合金铸锭。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本发明实施例提供的铝合金扁锭铸造结晶器半体的侧视剖面示意图；
[0020]图2为本发明实施例提供的铝合金扁锭铸造结晶器半体的俯视示意图。
[0021]附图中标记如下:
[0022]I为第一喷水腔、2为第二喷水腔、3为第一喷水孔组、4为第二喷水孔组、5为石墨润滑层、6为结晶腔、7为侧壁滑移紧固装置、8为可调刻度尺。
【具体实施方式】
[0023]本发明实施例公开了一种铝合金扁锭铸造结晶，以提高铝合金扁锭铸造结晶器生产出的铸锭的质量。
[0024]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0025]请参阅图1、图2，分别为本发明实施例提供的铝合金扁锭铸造结晶器半体的侧视剖面示意图和俯视示意图。
[0026]铝合金扁锭铸造结晶器，包括供熔融铝液结晶的设置于结晶器主体内的结晶腔6和用于对铸锭冷却的喷水装置；喷水装置包括互相独立的第一喷水腔I和第二喷水腔2，第一喷水腔I设有向铸锭喷水的第一喷水孔组3，第二喷水腔2设有向铸锭喷水的第二喷水孔组4，第一喷水孔组3内的喷水孔与第二喷水孔组4内的喷水孔的喷出角度不同。其中，第一喷水腔I和第二喷水腔2管路结构上相互独立分成两个单独的通水管路，另外需要说明的是，两喷水腔在工作上也是相互独立的，就是说进行喷水冷却动作的时序也是相互独立的。
[0027]本发明提供的喷水装置包含两组独立工作的喷水腔，而现有技术中的结晶器只有一组喷水腔，采用这种可独立运作的多喷水腔的设计，可以进行更加精确的喷水冷却操作，每套喷水腔可以采用两种不同的水量进行喷水操作，这样，喷水装置就可以进行四种水量或喷射角度不同的喷水冷却动作，相对现行的装置单一喷水角度和水量的喷水动作无疑可以进行更为精密准确的喷水冷却，使铝合金熔融液在更为合适的温度环境下发生结晶，以生产出表面壳层更薄、质地更加均匀、塑性和伸长率更优的质量更高的铝合金铸锭；另外由于本发明增加喷水腔数量，也在一定程度上加速了冷却结晶速度，使铸造的速度相对现有技术提高了约40%至60%。
[0028]发明人根据对铝合金结晶原理的分析做出的这种新型设计，经分析和实践总结:本发明提供的结晶器铸造出的铸锭相对现有技术生产的铸锭，晶粒平均尺寸更加小，枝晶间距更小，而且铸锭中心部与边部的质地相比差别不大；此外，新型结晶器铸造的铸锭其晶界和枝晶上低熔点共晶比普通结晶器铸造的要少一些，而且分布得薄而均匀一些。由此决定了使用本发明的结晶器生产出的铸锭的塑性更好，伸长率更高，以5083铝合金为例，使用新型结晶器产出的铸锭，伸长率相对采用现有技术产出的铸锭能高出近20% ;另外，本发明提供的新型结晶器铸造的铸锭表层粗晶带深度更小，表面壳层较薄，从而减少了后续加工轧制步骤之前的铣削量，提高了轧制成品率。
[0029]为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上，喷水装置还设有控制第一喷水腔I的第一控制器和控制第二喷水腔2的第二控制器，第一控制器和第二控制器对各自喷水腔的控制相互独立。即采用两套相互独立的控制器来控制两组喷水腔的工作。
[0030]采用这种相互独立的控制器来控制喷水腔的工作，主要是出于以下考虑，因为出于对冷却环境精密操控的需要，所以要求两组喷水腔的工作要能够相对独立的进行，以创造出尽可能不同的适合合金结晶的温度环境，所以出于独立工作的需要，此实施例中优选采用不同的控制器来控制不同的工作，减少由采用统一控制器引起误操作的可能。
[0031]为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上，第一控制器和第二控制器均包括设置于各自喷水腔的管路上的自动阀门，和控制自动阀门开闭的主控设备。其中，自动阀门是指由主控设备控制的电动或气动或采用其他自动驱动方式的管路阀门。
[0032]采用主控设备和自动阀门组成的控制器为本领域内常用的对管路阻通工况进行控制的方案，主控设备主要包括PLC(可编程逻辑控制器)，即其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术等面向用户指令的操作，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械。采用这种设计简单易行，效果显著，能够顺利执行对喷水腔阻通的即时操作，使喷水腔准确地完成设定好的喷水冷却步骤。
[0033]为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上，自动阀门设有滑动式密封
>J-U ρ?α装直。
[0034]由于喷水腔通过喷水孔对铸锭进行喷水冷却操作，这个操作可以看作是频率很快的脉冲动作，而需要自动阀门进行频繁的开闭动作，使用时间久了，阀门内部容易发生机械磨损，于是阀门密封效果下降，进而出现阀门处泄露的情况，而自动阀门直接对喷水腔进行控制，其泄露情况势必会对喷水腔的喷水冷却工作造成不良影响，所以本实施例提出采用滑动式密封装置，避免阀门机械磨损导致泄露的情况出现。
[0035]为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上，喷水装置还包括入水口，入水口处还设有对冷却水进行过滤的过滤装置。
[0036]由于本发明提供的新型结晶器比现有技术中的结晶器多了一个喷水腔，相对的其喷水装置的总过水量也就比现有技术的装置大得多，而通过水量增加也就意味着混在冷却水中的杂质通过量也会增加，而这增加了杂质在管路内沉积改变原喷水腔的内壁结构也就对喷水量造成了影响，这对要求控制准确的喷水冷却过程造成损害，所以此处有必要在喷水装置冷却水的入水口设置过滤装置，将水中杂质滤除，过滤装置可以为一个简单的过滤网，也可以是过滤效果更佳的其他过滤设备。
[0037]为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上，第一喷水孔组3或第二喷水孔组4处设有刮水装置。其中，刮水装置为设置在水流喷出的喷水孔处对喷出的水流进行遮挡，改变喷出水流喷出方向的装置。
[0038]采用这种增设刮水装置的设计，可以进一步再对喷水腔喷出方向进行改变，使冷却水以不同的角度喷到铸锭上，创造出更多种适合不同种合金结晶的铸造环境，具体的，采用这种设计可以令本发明提供的铝合金扁锭结晶器适合生产2XXX系列、7XXX系列的硬质铝合金如7050等高附加值的高新合金材料。
[0039]为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上，结晶器主体还设有用于调整结晶腔6宽度的侧壁滑移紧固装置7。其中，结晶器主体为侧壁具有一定高度的近似方框的形状，而侧壁滑移紧固装置7即为方框形的结晶器主体的一组相对的边框，这一组相对的边框可以保持平行向彼此靠近或远离，并且在位置调整完成后，通过紧固件固定在当前位置，采用这种设计来进行结晶腔6宽度的调整。
[0040]采用这种设计可以有效的改变结晶腔6的宽度，使在结晶腔6中铸出的铸锭也具有不同的宽度，此设计相当于一种调整生产出的铸锭大小的方案，使得一台铝合金扁锭铸造结晶器能够生产出大小型号不同的铸锭，增加了产品的适用性。
[0041]为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上，结晶器主体在侧壁滑移紧固装置7处设有计量铝锭宽度的可调刻度尺8。
[0042]即在滑动侧壁滑移紧固装置7调整结晶腔6的大小的时候能够简单直接的得到结晶腔6的实时宽度数据，方便工作人员对装置的调整操作简化了操作工序。
[0043]为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上，结晶腔6内壁设有石墨润滑层5。
[0044]现行技术中的铝合金扁锭铸造器多采用铝制或铜制的结晶腔6内壁结合润滑油进行润滑，而本发明采用石墨润滑层5润滑主要是出于以下几点考虑，由于石墨的热传导率比铝低，所以石墨结晶器可以降低第一次喷水冷却效果，再与较强的二次喷水冷却水配合可以有效减少铸锭表面重熔现象，从而减小铸锭壳层厚度；石墨润滑的使用大大减小铝熔体粘附结晶腔6内壁的机会，极大地减少了铸锭表面的开裂、拖拉痕；同时石墨润滑层5的结晶面表面有微小孔洞，可以储存润滑剂，再加上石墨有优良的自润滑性能，大大节省了润滑油的用量，润滑油的使用仅仅是普通结晶器的4%至6%，大大削减了对水的污染，是一种绿色的设计；此外石墨制润滑层的结晶器比铝制和铜制结晶器更容易清理维护保养；铸锭的表面情况跟结晶面的粗糙度有直接关系，而铝制和铜制结晶腔6内壁结晶面在使用一段时间磨损后或者放置一段时间未使用再次使用时都需要人工打磨保证，表面粗糙度也就会发生变化，不利于铸锭表面质量稳定。
[0045]为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上，结晶器主体上还设有引导配合的引锭头自动对位的对位装置。
[0046]铝合金扁锭铸造结晶器的铸造工作原理大致为将铝液浇入由引锭头封住底部的结晶腔6，喷水冷却结晶铸造出铸锭。在此过程前，引锭头要前引入到结晶器的底部将结晶腔6的底部堵住，而结晶器和引锭头本身重量都比较大，所以为方便引锭头的引入操作，设置对位装置将引锭头自动与结晶器主体实现对齐安装。
[0047]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。
[0048]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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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。
【权利要求】
1.一种铝合金扁锭铸造结晶器，包括供熔融铝液结晶的设置于结晶器主体内的结晶腔(6)和用于对铸锭冷却的喷水装置；其特征在于，所述喷水装置包括互相独立的第一喷水腔(I)和第二喷水腔(2)，所述第一喷水腔(I)设有向铸锭喷水的第一喷水孔组(3)，所述第二喷水腔(2)设有向铸锭喷水的第二喷水孔组(4)，所述第一喷水孔组(3)内的喷水孔与所述第二喷水孔组(4)内的喷水孔的喷出角度不同。
2.根据权利要求1所述的铝合金扁锭铸造结晶器，其特征在于，所述喷水装置还设有控制所述第一喷水腔(I)的第一控制器和控制所述第二喷水腔(2)的第二控制器，所述第一控制器和所述第二控制器对各自喷水腔的控制相互独立。
3.根据权利要求1所述的铝合金扁锭铸造结晶器，其特征在于，所述第一控制器和所述第二控制器均包括设置于各自喷水腔的管路上的自动阀门，和控制所述自动阀门开闭的主控设备。
4.根据权利要求3所述的铝合金扁锭铸造结晶器，其特征在于，所述自动阀门设有滑动式密封装置。
5.根据权利要求1所述的铝合金扁锭铸造结晶器，其特征在于，所述喷水装置还包括入水口，所述入水口处还设有对冷却水进行过滤的过滤装置。
6.根据权利要求1所述的铝合金扁锭铸造结晶器，其特征在于，所述第一喷水孔组(3)或所述第二喷水孔组(4)处设有刮水装置。
7.根据权利要求1所述的铝合金扁锭铸造结晶器，其特征在于，所述结晶器主体还设有用于调整结晶腔(6)宽度的侧壁滑移紧固装置(7)。
8.根据权利要求7所述的铝合金扁锭铸造结晶器，其特征在于，所述结晶器主体在所述侧壁滑移紧固装置(7)处设有计量铝锭宽度的可调刻度尺(8)。
9.根据权利要求1所述的铝合金扁锭铸造结晶器，其特征在于，所述结晶腔(6)内壁设有石墨润滑层(5)。
10.根据权利要求1所述的铝合金扁锭铸造结晶器，其特征在于，所述结晶器主体上还设有引导配合的引锭头自动对位的对位装置。
【文档编号】B22D11/07GK104399915SQ201410735905
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】山流光 申请人:西南铝业（集团）有限责任公司