一种保温帽及其制造方法与流程

本发明涉及铝合金铸造技术领域，特别涉及一种保温帽，以及该保温帽的制造方法。

背景技术：

金属(例如铝合金，以下铝合金为例来进行说明)在铸锭的过程中，需要将铝合金熔体01(如图1所示)均匀地导入外壁用水冷却的结晶器02中，在结晶器02的侧壁和底座03的共同作用下迅速凝固结晶，并形成一个较坚固的凝固壳04。待结晶器02中铝合金熔体01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03和已凝固在底座03上的凝固壳04一起以一定速度连续、均匀地向下移动(如图1所示)。脱离开结晶器02的已凝固成铸锭的部分立即受到来自结晶器02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，底座03回到原始位置，即完成一个铸次。

而为了进一步提高铸锭效果，目前，市场上出现了一种热顶结晶器，其结构是在传统铝质或铜质结晶器02的基础之上增加了一个环形的耐火材料制作的保温帽05，如图1所示，保温帽04设置在结晶器02的侧壁顶部，该保温帽05上设置有能够将铝合金熔体01引入到结晶器02中的熔体进口06，如图2和图3所示，以实现铝合金熔体01同水平、铝合金熔体01保温、去掉分流盘等目的。铝合金熔体01供流实现同水平就能保证最小程度的铝合金熔体01翻滚造渣和吸气，从而保证了铝合金熔体01的冶金质量，对铝合金熔体01进行保温有利于改善冷隔、渣滓上浮，去掉分流盘就几乎消除掉光晶和粗大化合物的绝大部分的形核核心，从而大大提高铸锭的冶金质量。

但是，在现有技术中，仅仅能够制造出可靠工作的较小尺寸的保温帽05，导致其仅仅只能与较小规格的结晶器02配合使用。而与大规格结晶器配合使用的较大尺寸(Ф1350mm)的保温帽，因其几何尺寸超大，导致制作难度急 剧增加，且使用时非常容易开裂，破损的保温帽材料还容易卷入铝合金熔体中，不仅达不到预期的使用效果，还对产品质量造成了影响。并且，现有的保温帽上除设置一个熔体进口外再无其他结构，导致保温帽中铝合金熔体的流场和温度场不均匀，影响铸锭的成型和组织均匀性。

因此，如何进一步保温帽的工作可靠性及使用效果，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种新型的、整体尺寸达到Ф1350mm的保温帽，通过改变材质及结构，使其工作可靠性和使用效果均得到了显著的提升。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种保温帽，所述保温帽由硅酸铝、硅溶胶、熔融石英砂和纤维增强材料烧结而成，并且所述保温帽上开设有贯穿其侧壁的多个熔体进口。

进一步的，上述保温帽中，所述侧壁上设置有周向加强筋。

进一步的，上述保温帽中，还包括贯穿所述侧壁的熔体出口。

进一步的，上述保温帽中，全部所述熔体进口在周向上均匀分布。

进一步的，上述保温帽中，所述保温帽的内腔为具有顶部开口和底部开口的锥形内腔，所述顶部开口的直径小于所述底部开口的直径。

进一步的，上述保温帽中，所述顶部开口的直径取值范围为1245mm～1255mm，所述底部开口的直径取值范围为1275mm～1285mm。

进一步的，上述保温帽中，所述侧壁的高度为205mm～215mm。

进一步的，上述保温帽中，所述侧壁的厚度为70m～80mm。

本发明提供了一种保温帽的制造方法，该方法适用于如上述任意一项所述的保温帽，其包括以下步骤：

1)利用搅拌机将纤维状的所述硅酸铝搅碎；

2)向所述硅酸铝中加入所述硅溶胶、所述熔融石英砂和所述纤维增强材料，并搅拌均匀；

3)将混合的所述硅酸铝、所述硅溶胶、所述熔融石英砂和所述纤维增强材料倒入模具中高压或震动成型；

4)对成型件进行机加工，使其尺寸及结构符合要求；

5)对成型件进行高温烧结，得到保温帽成品。

本发明提供的保温帽，与现有的普通耐火材料制作的保温帽不同，采用的是将硅酸铝、硅溶胶、熔融石英砂和纤维增强材料混合成型后烧结而成。其中，硅溶胶为粘接剂，硅酸铝为基体，并起到保温作用，熔融石英砂起耐热胀冷缩作用，纤维增强材料起结构增强作用，从而使由上述材料制造而成的保温帽与普通耐火材料制造的保温帽相比，具有较低的热膨胀系数，耐急冷急热能力较强，也具有较高的自身强度，使较大尺寸的保温帽在烘烤及使用过程中不易开裂，提高了工作可靠性和使用效果。另外，设置多个熔体进口，还能够令保温帽中的流场和温度场较为均匀，更加有利于铸锭的成型和组织均匀性。本发明还提供了上述保温帽的一种制造方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中热顶结晶器的结构示意图；

图2为传统的保温帽的俯视图；

图3为图2的右视图；

图4为本发明实施例提供的保温帽的结构示意图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为保温帽的制造方法的流程图。

在图1-图5中：

铝合金熔体01，结晶器02，底座03，凝固壳04，保温帽05，熔体进口06；

熔体进口01，熔体出口02。

具体实施方式

本发明提出了一种新型的、整体尺寸达到Ф1350mm的保温帽，通过改变 材质及结构，使其工作可靠性和使用效果均得到了显著的提升。

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。

如图4和图5所示，本发明实施例提供了一种较大尺寸(Ф1350mm)的保温帽，与现有的保温帽相比，在材质及制造工艺方面，不再使用普通耐火材料加工成型，而是通过混合硅酸铝、硅溶胶、熔融石英砂和纤维增强材料(如玻璃丝布等)，进行成型操作后，再通过烧结而得到；在结构方面不再仅设置一个熔体进口1，而是设置多个熔体进口1，并且还设置了熔体出口2。

通过上述改进，制造材料的改变使得本实施例提供的保温帽具有较低的热膨胀系数，耐急冷急热能力较强，也具有较高的自身强度，使较大尺寸的保温帽在烘烤及使用过程中不易开裂，提高了工作可靠性和使用效果，有利于技术方案在实际生产中的实现；结构上的改进，能够令保温帽中的流场和温度场较为均匀，因为随着保温帽规格的增大，会导致保温帽中铝合金熔体的流场和温度场均匀性变差，如果此时仍然只有一个熔体进口1，则流场和温度场的均匀性难以保证，所以设置多个熔体进口1，则相对而言流场和温度场均匀性会更好，更加有利于铸锭的成型和组织均匀性。

为了进一步优化技术方案，本实施例提供的保温帽中，其侧壁上还设置有加强筋(图中未示出)，此加强筋能够在保温帽的周向上进一步提高其自身强度，以减少或完全避免保温帽在烘烤及使用过程中开裂现象的发生，最大程度的保证本实施例提供的保温帽的工作可靠性。

优选的，本实施例提供的保温帽中，还包括贯穿侧壁的一个熔体出口2。其中，全部熔体进口1在周向上均匀分布，并且熔体出口2与其中的一个熔体进口1对正设置，如图4所示。本实施例中，设置熔体出口2的作用是在发生设备异常(如铸造机停车等)时，通过熔体出口2能够及时的将保温帽中的铝合金熔体放走避免更严重事故的发生。在正常铸造时，即铝合金熔体在正常通过铝合金熔体进入保温帽时，熔体出口2是堵住的。而令所有的熔体进口1在周向上均匀分布，并令熔体出口2与熔体进口1对正设置，能够 进一步提高保温帽中铝合金熔体的流场和温度场的均匀性，并保证铝合金熔体能够更加快速、及时的排出。

本实施例中，保温帽的内腔为具有顶部开口和底部开口的锥形内腔，顶部开口的直径小于底部开口的直径，如图5所示。此种设置方式，能够进一步保证铝合金熔体同水平、保温的效果，为优选实施方案，而且锥形内腔的腔壁需要光滑平整，无裂纹，无气孔。除此之外，内腔想可以为直径处处相等的圆柱形内腔。具体的，顶部开口的直径取值范围为1245mm～1255mm，优选为1250mm，底部开口的直径取值范围为1275mm～1285mm，优选为1280mm。通过多次实验验证，上述取值范围为本实施例的优选范围，其更加有利于保温帽使用效果的提升。并且优选，在底部开口处不设置倒角或设置倒圆角。

进一步优选的，侧壁的高度为205mm～215mm，优选为210mm，侧壁的厚度为70m～80mm，优选为75mm。此取值范围同样是通过多次实验验证，得出的最符合品质要求的最优选数值范围。并且，侧壁的顶面和底面，即保温帽的上沿面和下沿面均加工为平整的平面，同样有利于使用效果的提高。

如图6所示，本实施例还提供了上述保温帽的一种制造方法，具体包括以下步骤：

S101、利用搅拌机将纤维状的硅酸铝搅碎；

S102、向搅碎的硅酸铝中加入硅溶胶、熔融石英砂和纤维增强材料，并搅拌均匀；

S103、将混合均匀的硅酸铝、硅溶胶、熔融石英砂和纤维增强材料倒入模具中高压或震动成型；

S104、对成型件进行机加工，使其尺寸及结构要求；

S105、对成型件进行高温烧结，得到保温帽成品。

利用上述方法制得的保温帽，在第一次使用前，需要适当打磨内表面，再适当小火烘烤预热，再在内表面上涂覆一层薄的涂料，再适当烘烤，其中，适当打磨是为了将保温帽表面打磨平整，并适当增加表面粗糙度，便于涂料的吸附，再适当小火烘烤，也是为了便于涂料的吸附。每次使用后如发现涂料脱落的情况发生，先用砂纸打磨脱落区域，再用小火适当烘烤脱落区域，再在该区域涂覆上一层薄的涂料，再适当烘烤。每次使用后如发现保温帽有 破损，先清除掉破损区域明显松动的部分，再用压缩空气吹干净，再用修补料修补，待修补料完全干燥后，用砂纸打磨该修补区域，按前述方法重新涂覆涂料。保温帽停止使用一段时间后再次使用时，第一熔次应按要求充分烘烤预热保温帽，连续使用熔次间可不用烘烤保温帽。

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，各个实施例之间其余的相同相似部分互相参见即可。

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。