一种铝合金热顶铸造工装及其浇口部保护装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种铝合金热顶铸造工装的浇口部保护装置，包括立柱和保护伞，立柱沿轴向可滑移地套设有滑动套，且立柱的下端设置有固定尖角，保护伞包括伞面和多个伞杆以及多个与伞杆一一对应的支撑杆，每个伞杆的端部均铰接于滑动套，每个支撑杆的一端铰接于与其对应的伞杆且另一端铰接于立柱的下端，伞面连接于多个伞杆且可覆盖浇口部。本方案在铸棒脱离结晶器后可以利用保护伞将浇口部遮盖，避免冷却水洒到浇口部，避免了浇口部裂口的产生，也不会产生大量水蒸气，从而实现了对铸棒浇口部的保护作用，杜绝了浇口部因直接淋水开裂所产生的负面作用。本实用新型还公开了一种包括上述浇口部保护装置的铝合金热顶铸造工装。
【专利说明】一种铝合金热顶铸造工装及其浇口部保护装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热顶铸造【技术领域】，尤其涉及一种铝合金热顶铸造工装及其浇口部保护装置。
【背景技术】
[0002]请参照图1至图4，图1为现有技术中的铝合金圆铸棒同水平密排热顶铸造用结晶器铸造工装的结构示意图，图2为现有技术中独立工装铸造开始时的结构示意图，图3为现有技术中因故终止某根铸棒铸造时的结构示意图，图4为现有技术中冷却水直接溅射到浇口部时的结构不意图。图3和图4中向下的箭头表不铸棒随底座的运动方向，在铸造过程中，底座带动铸棒向下以V的速度移动。
[0003]铝合金铸锭可以通过热顶铸造(也称半连续铸造)的方法获得。目前铝合金圆铸棒同水平密排热顶铸造用结晶器铸造工装的结构如图1所示，该铸造工装由多个用于铸造单个圆铸棒的独立工装03并排设置，多个独立工装03共用一个结晶器本体02，并且通过同一个浇铸通道01来将铝液导入到各自的浇口部。如图2所示，每个独立工装03包括保温帽07、转接环05、石墨环08、结晶器本体02以及底座09，从保温帽07到转接环05，再到石墨环08，内径依次增大。
[0004]半连续铸造的具体过程为:金属熔体(即铝液06)被均匀地导入外壁用水冷却的结晶器本体中，在结晶器本体02和底座09的共同作用下迅速凝固结晶，并形成一个较坚固的凝固部分010。待结晶器中金属熔体的水平液面达到一定高度时，铸造机的牵引机构就带动底座09和已凝固在底座上的凝固部分010 —起以一定速度连续、均匀地向下移动。脱离开结晶器的已凝固成铸锭的部分立即受到来自结晶器下缘处的二次冷却水的直接冷却，铸锭的结晶层也随之连续地向中心区域推进并完全凝固结晶。待铸锭长度达到规定尺寸后，停止铸造，卸下铸锭，铸造机底座回到原始位置，即完成一个铸次。
[0005]如图3所示，在铸造过程中，一旦发生故障而终止某根铸棒的铸造时，该独立工装内的铝液06则停止供应，并用硅毡棉011挡住浇铸通道01。如果底座09继续下降，那么，来自结晶器下缘的冷却水04则会直接喷射到铸棒的浇口部，高温的浇口部造成大量水蒸气012的产生，并且极容易导致铸棒浇口部的开裂，产生裂口 013，引起一系列问题，例如浇口部开裂引起的巨大震动，直接影响铸锭内部质量和表面质量，甚至震坏工装，如图4所示。
[0006]因此，如何在停止铝合金铸棒铸造时，防止冷却水喷射到浇口部，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容
[0007]有鉴于此，本实用新型提供一种铝合金热顶铸造工装的浇口部保护装置，在停止铝合金铸棒铸造时，防止冷却水喷射到浇口部。
[0008]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种铝合金热顶铸造工装的浇口部保护装置，包括立柱和保护伞，所述立柱沿轴向可滑移地套设有滑动套且所述立柱的下端设置有固定尖角，所述保护伞包括伞面和多个伞杆以及多个与所述伞杆一一对应的支撑杆，每个所述伞杆的端部均铰接于所述滑动套，每个所述支撑杆的一端铰接于与其对应的所述伞杆且另一端铰接于所述立柱的下端，所述伞面连接于多个所述伞杆且可覆盖浇口部。
[0009]优选地，在上述浇口部保护装置中，所述伞面沿所述立柱的最大投影面积大于所述浇口部的横截面积。
[0010]优选地，在上述浇口部保护装置中，所述伞面的材质为耐火泡沫。
[0011]优选地，在上述浇口部保护装置中，所述固定尖角为铝合金材质的固定尖角。
[0012]优选地，在上述浇口部保护装置中，多个所述伞杆沿周向均匀分布于所述立柱的外周。
[0013]优选地，在上述浇口部保护装置中，多个所述伞杆均为直杆，且多个所述伞杆组成用于连接所述伞面的圆锥形支撑面。
[0014]优选地，在上述浇口部保护装置中，所述伞面为圆锥形，且所述伞面可拆卸地覆盖连接于多个所述伞杆的上方。
[0015]优选地，在上述浇口部保护装置中，多个所述伞杆的长度相等。
[0016]本实用新型提供的铝合金热顶铸造工装的浇口部保护装置，包括立柱和保护伞，立柱沿轴向可滑移地套设有滑动套且立柱的下端设置有固定尖角，保护伞包括伞面和多个伞杆以及多个与伞杆一一对应的支撑杆，每个伞杆的端部均铰接于滑动套，每个支撑杆的一端铰接于与其对应的伞杆且另一端铰接于立柱的下端，伞面连接于多个伞杆且可覆盖浇口部。
[0017]该浇口部保护装置的使用过程如下:
[0018]当终止某根铸棒铸造，铝液逐渐下降到石墨环上沿时，将该保护装置放入浇口部，并且随着铝液的液位下降而下移该保护装置，将保护伞打开一定角度。在铸棒即将脱离石墨环之前，将保护伞的伞面的边缘贴紧浇口部的边缘，当铸棒脱离结晶器后，将立柱底部的固定尖角压入尚未完全凝固的铸棒浇口部以固定该保护装置，张开伞面以覆盖浇口部，从结晶器本体中喷洒出的冷却水就会落在伞面之上，而不会洒在铸棒的浇口部，从而实现了对铸棒的保护作用。
[0019]本实用新型还提供了一种铝合金热顶铸造工装，包括上述任一项所述的浇口部保护装置。该铝合金热顶铸造工装产生的有益效果的推导过程与上述浇口部保护装置带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
[0021]图1为现有技术中的铝合金圆铸棒同水平密排热顶铸造用结晶器铸造工装的结构示意图；
[0022]图2为现有技术中独立工装铸造开始时的结构示意图；
[0023]图3为现有技术中因故终止某根铸棒铸造时的结构示意图；
[0024]图4为现有技术中冷却水直接溅射到浇口部时的结构示意图；
[0025]图5为本实用新型具体实施例方案中的浇口部保护装置结构示意图；
[0026]图6为图5中A部分的局部放大图；
[0027]图7为图6的俯视图；
[0028]图8为本实用新型具体实施例方案中终止某根铸棒铸造时的结构不意图；
[0029]图9为铝液下降至转接环时的结构示意图；
[0030]图10为本实用新型具体实施例方案中浇口部保护装置放入浇口部时的结构示意图；
[0031]图11为浇口部保护装置下降至转接环时的结构示意图；
[0032]图12为浇口部保护装置下降至石墨环时的结构示意图；
[0033]图13为保护伞边缘贴紧于铸棒边缘时的结构示意图；
[0034]图14为铸棒脱离结晶器本体时的结构示意图；
[0035]图15为冷却水喷洒到保护伞时的结构示意图；
[0036]图1至图4中:
[0037]浇铸通道-01、结晶器本体-02、独立工装-03、冷却水_04、转接环_05、铝液-06、保温帽-07、石墨环-08、底座-09、凝固部分-010、硅毡棉-011、水蒸气-012、裂口 -013 ；
[0038]图5至图15中:
[0039]立柱-1、滑动套_2、第一转轴-21、伞杆-3、第二转轴-31、支撑杆_4、第二转轴-41、伞面-5、铝液-6、保温帽-7、凝固部分-8、底座-9、结晶器本体-10、冷却水-11、硅毡棉-12、转接环-13、石墨环-14、固定尖角-15。
【具体实施方式】
[0040]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0041 ] 请参照图5至图7，图5为本实用新型具体实施例方案中的浇口部保护装置结构示意图，图6为图5中A部分的局部放大图，图7为图6的俯视图。
[0042]在一种具体实施例方案中，本实用新型提供了一种铝合金热顶铸造工装的浇口部保护装置，该浇口部保护装置包括立柱I和保护伞，立柱I沿轴向可滑移地套设有滑动套2且立柱I的下端设置有固定尖角15，保护伞包括伞面5和多个伞杆3以及多个与伞杆3 —一对应的支撑杆4，每个伞杆3的端部均铰接于滑动套2，每个支撑杆4的一端铰接于与其对应的伞杆3且另一端铰接于立柱I的下端，伞面5连接于多个伞杆3且可覆盖浇口部。
[0043]具体的，立柱I用于支撑整个保护伞，保护伞的各个伞杆3通过第一转轴21铰接于滑动套2，在滑动套2沿立柱I上下滑动的时候，各个伞杆3可以张开或合拢，张开时形成圆锥形的支撑面，从而实现伞面5的张开和合拢。支撑杆4的一端通过第二转轴31铰接于与其对应的伞杆3上，另一端通过第三转轴41铰接于立柱I的下端，支撑杆4的作用是为各个伞杆3提供支撑力，以保证伞面5张开。需要说明的是，本文所述的“下端”是指当该浇口部保护装置竖直放置使用过程中的下端，“上端”指当该浇口部保护装置竖直放置使用过程中的上端。
[0044]需要说明的是，本方案中的伞面5的作用是阻挡冷却水11落在浇口部，因此，伞面5在张开时必须能够形成一个有效的遮盖面，并引导落下的冷却水11沿伞面5流向四周，以避免浇到浇口部。优选地，本实施例方案中的伞面5在沿立柱I的最大投影面积(即伞面5张开时沿立柱I的投影面积)大于浇口部的横截面积，这样就可以有效遮盖浇口部，使冷却水11无法接触到浇口部。当然也可以将这两者设计为相等面积，同样能够实现该功能。
[0045]需要说明的是，由于伞面5的应用环境在高温的铝液6的上方，因此，伞面5优选采用耐火耐高温的材料制作而成。另外，由于伞面5在使用过程中需要张开和合拢，所以，伞面5优选采用具有一定柔韧性的材料。综上所述，本方案中的伞面5的材质可以选用耐火泡沫或耐高温橡胶等材料。
[0046]需要说明的是，本方案中的伞面5还可以采用一次性的铝箔材料，使用时将铝箔绑扎固定于伞杆3上，使用完毕之后可以方便地将铝箔撕下来。
[0047]需要说明的是，由于在使用该装置时需要将立柱I端部的固定尖角15插入尚未凝固的铸棒上端，所以，在使用完该装置后，需要将固定尖角15拔出铸棒。为了便于操作，本方案可以采用具有一定硬度、耐一定高温且表面光洁的金属材料制作，并在固定尖角15的外周涂抹不沾铝涂料(如氮化硼)，也可以采用与铸棒材质相同的铝合金制作。优选地，本实施例方案中的固定尖角15采用铝合金制作而成，如此设置，在使用完毕后，可以将固定尖角15留在铸棒中，当铸棒完全凝固时，固定尖角15就与铸棒熔为一体。固定尖角15可以通过螺纹连接或卡接的方式固定于立柱I的下端，优选地，本方案采用卡接的连接方式，如此可以便于操作，还可以减少成本。
[0048]需要说明的是，保护伞包括多个伞杆3，以便于形成有效的支撑面，为了更加均匀地支撑伞面5，优选地，本方案中的多个伞杆3沿周向均匀分布于立柱I的外周，具体的，多个伞杆3的端部均铰接于滑动套2上。
[0049]需要说明的是，伞杆3可以为直杆，也可以为弯杆或折线形的杆，采用不同形状的杆时，形成的支撑面也就不同，优选地，本实施例方案中的多个伞杆3均为直杆，且这些伞杆3组成用于连接伞面5的圆锥形支撑面。
[0050]相应的，本实施例方案中的伞面5也优选为圆锥形。需要说明的是，伞面5可以固定于多个伞杆3的下方，也可以固定于多个伞杆3的上方，为了便于固定连接，优选地，本方案中的伞面5可拆卸地固定于伞杆3的上方，具体可以通过绑扎，粘接或卡扣等方式固定。
[0051]需要说明的是，本方案中是将该浇口部保护装置应用于圆形铸棒的铸造工装中，所以，为了使伞面5形成一个圆锥形保护面，并且使伞面5的边缘能够与工装浇口部的边缘紧密贴合，优选地，本方案中将多个伞杆3设计成相等长度的杆，这样就可以使伞面5的边缘形成形状完整的圆。
[0052]请参见图8至图15，图8为本实用新型具体实施例方案中终止某根铸棒铸造时的结构示意图，图9为铝液下降至转接环时的结构示意图，图10为本实用新型具体实施例方案中浇口部保护装置放入浇口部时的结构示意图，图11为浇口部保护装置下降至转接环时的结构示意图，图12为浇口部保护装置下降至石墨环时的结构示意图，图13为保护伞边缘贴紧于铸棒边缘时的结构示意图，图14为铸棒脱离结晶器本体时的结构示意图，图15为冷却水喷洒到保护伞时的结构示意图。
[0053]下面介绍本浇口部保护装置的使用过程:
[0054]当铸造过程中终止某根铸棒的铸造后，将相应保温帽7中铝液6的液面清理干净，并安放硅毡棉12。使用该装置前，先根据实际情况推算出可操作时间。图8和图9显示出了铝液6随着底座9的下移，而逐渐下降至转接环13处，在这个过程中，凝固部分8逐渐变长，结晶器本体10内的冷却水11也在不停的喷射。在铝液6的液位下降到石墨环14上沿时，开始使用该浇口部保护装置，即将保护伞下降至浇口部中，如图10所示。随着铝液6的液位下降，该浇口部保护装置也不断下降，图11至图13显示了该装置的下降过程。由于保温帽7至石墨环14的内径不断扩大，因此，在下降保护伞的过程中，相应地移动滑动套2，以使各个伞杆3撑开伞面5，增大保护伞的打开幅度，从而使伞面5的边缘贴合于工装浇口部的内壁。在铸棒即将脱离石墨环14之前，建议将伞面5的边缘贴紧铸棒浇口部边缘，如图13所示。铸棒脱离结晶器之后，适时将立柱I下端的固定尖角15压入尚未完全凝固的铸棒浇口部，以固定该浇口部保护装置，如图14所示。此时，伞面5将铸棒浇口部完全覆盖，底座9继续向下移动，而从结晶器本体10中喷射出来的冷却水11则浇在了伞面5的上面，铸棒浇口部因此得到保护，如图15所示。铸造完毕后，将该浇口部保护装置收回，根据伞面5的破损情况可以选择是否更换新的伞面5，以便于下一次使用。
[0055]本方案在铸棒脱离结晶器后可以利用保护伞将浇口部遮盖，避免冷却水洒到浇口部，不会产生大量水蒸气，也避免了裂口的产生，从而实现了对铸棒的保护作用。
[0056]本实用新型还提供了一种铝合金热顶铸造工装，包括上述任一项所述的浇口部保护装置。该铝合金热顶铸造工装产生的有益效果的推导过程与上述浇口部保护装置带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。
[0057]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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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】
1.一种铝合金热顶铸造工装的浇口部保护装置，其特征在于，包括立柱(I)和保护伞，所述立柱(I)沿轴向可滑移地套设有滑动套(2)且所述立柱(I)的下端设置有固定尖角(15)，所述保护伞包括伞面(5)和多个伞杆(3)以及多个与所述伞杆(3) —一对应的支撑杆(4)，每个所述伞杆(3)的端部均铰接于所述滑动套(2)，每个所述支撑杆(4)的一端铰接于与其对应的所述伞杆(3)且另一端铰接于所述立柱(I)的下端，所述伞面(5)连接于多个所述伞杆(I)且可覆盖浇口部。
2.根据权利要求1所述的浇口部保护装置，其特征在于，所述伞面(5)沿所述立柱(I)的最大投影面积大于所述浇口部的横截面积。
3.根据权利要求1所述的浇口部保护装置，其特征在于，所述伞面(5)的材质为耐火泡沫。
4.根据权利要求1所述的浇口部保护装置，其特征在于，所述固定尖角(15)为铝合金材质的固定尖角(15)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的浇口部保护装置，其特征在于，多个所述伞杆(3)沿周向均匀分布于所述立柱(I)的外周。
6.根据权利要求5所述的浇口部保护装置，其特征在于，多个所述伞杆(3)均为直杆，且多个所述伞杆(3)组成用于连接所述伞面(5)的圆锥形支撑面。
7.根据权利要求6所述的浇口部保护装置，其特征在于，所述伞面(5)为圆锥形，且所述伞面(5)可拆卸地覆盖连接于多个所述伞杆(3)的上方。
8.根据权利要求6所述的浇口部保护装置，其特征在于，多个所述伞杆(3)的长度相坐寸ο
9.一种铝合金热顶铸造工装，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的浇口部保护装置。
【文档编号】B22D11/14GK204135305SQ201420582605
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】姚勇, 唐晓平, 田士, 林顺岩, 刁文武 申请人:西南铝业（集团）有限责任公司