一种用于铝合金电磁搅拌连续铸锭用的铸造平台的制作方法

本实用新型属于铝合金连续铸造设备技术领域，特别涉及一种用于铝合金电磁搅拌连续铸锭用的铸造平台。

背景技术：

铝合金铸锭制备方法有多种，比如块式铁模铸造、连续铸造、半连续铸造、铸轧等。其中连续铸造技术最早由美国Alcoa铝业公司1953年成功开发，由于铝导热性好，熔体金属容易处理和优良的使用性能等特点，近五十年里，铝的连续铸造技术得到了显著的发展。尽管铝合金连续铸造得到了广泛应用，但是该方法也存在问题。连续铸造凝固过程最显著的特点是金属熔体表面受到结晶器的强烈冷却作用，导致熔体内外冷却强度差异大，造成内外熔体凝固不同步，从而产生铸锭横截面上组织不均匀、合金元素宏观偏析、铸造应力与裂纹等缺陷。尤其在制备大尺寸铝合金铸锭时上述缺陷体现的更加明显，从而导致铸锭成品率低，质量满足不了高端制造业需求，增加企业生产成本。

针对上述问题近年来在现有的铝合金连续铸锭生产过程中开始采用结晶电磁搅拌器施加外场对结晶器内熔体进行搅拌，增强凝固过程中熔体的对流运动，从而保证合金熔体温度场和成分场的均匀性，实现强制均匀凝固来获得晶粒细化且组织均匀的铝合金铸锭。

然而结晶电磁搅拌器的安装都是基于现有铝合金连续铸造平台改造。首先现有铸造平台都是由A3钢或45号钢焊接加工制造成形，电磁搅拌器产生的磁场能量大部分被铸造平台吸收，大大削弱作用到合金熔体上的磁场能量，降低电磁搅拌力。铸造平台内部由于长期充水产生大量铁锈，铁锈长期附着在电磁搅拌线圈保护层上，腐蚀线圈保护层及影响线圈散热，大大降低电磁搅拌器使用寿命。以及现有铸造平台没有设计专门的电磁搅拌器安装窗口及外部电源接线端口，使电磁搅拌器安装拆卸及接线困难，不利于搅拌线圈的维修和保养。再有现有铸造平台内部尺寸都是统一高度，电磁搅拌器安装后没有上下位置调整空间或者调整空间非常有限，很难满足针对不同合金调整不同搅拌位置的需求。以上所述铸造平台的缺陷很大程度上制约了规模化工业生产的应用。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本实用新型提供了一种用于铝合金电磁搅拌连续铸锭用的铸造平台。

一种用于铝合金电磁搅拌连续铸锭用的铸造平台，该铸造平台中，

支撑框架1是由四根管材连接形成的方形框架，在支撑框架1的左右两侧管上分别开设进水孔，所述进水孔与进水法兰9连接；在支撑框架1的前后两侧管的内侧壁上分别开设出水孔10；

结晶器定位上板3安装在支撑框架1的上侧；在结晶器定位上板3的中心开设结晶器安装孔，并在结晶器定位上板3上开设排气阀门安装孔与排气阀门8连接；

结晶器定位下板2安装在支撑框架1的下侧；结晶器定位下板2由平板结构21和圆筒结构22组成，具体是平板结构21与支撑框架1连接，在平板结构21的中心开设圆孔，并在圆孔下方连接圆筒结构22；圆筒结构22的下端可拆卸连接有电磁搅拌器固定板4；电磁搅拌器定位柱5固定在电磁搅拌器固定板4上，并在电磁搅拌器定位柱5的上端面加工螺纹孔，用螺栓将电磁搅拌器12固定在电磁搅拌器定位柱5上；通过在电磁搅拌器定位柱5上套装不同厚度的可调垫圈7，来调节电磁搅拌器12的安装位置；在电磁搅拌器固定板4的下侧安装电源接线端口6，用于电磁搅拌器12连接外部电源；电磁搅拌器固定板4的中心开设结晶器安装孔；

结晶器11的上端连接在结晶器定位上板3上，下端连接在电磁搅拌器固定板4上；

支撑框架1、结晶器定位上板3、结晶器定位下板2、电磁搅拌器固定板4和结晶器11之间形成封闭腔。

优选地，支撑框架1、结晶器定位上板3、结晶器定位下板2、电磁搅拌器固定板4、电磁搅拌器定位柱5、可调垫圈7均采用304不锈钢材质。

一种实施方式中，在结晶器定位上板3上，结晶器安装孔处可拆卸连接有结晶器固定板13，结晶器11的上端连接在结晶器固定板13上，通过一系列与不同型号结晶器11对应的结晶器固定板13，便于结晶器11的安装与更换。

优选地，支撑框架1、结晶器定位上板3、结晶器固定板13、结晶器定位下板2、电磁搅拌器固定板4、电磁搅拌器定位柱5、可调垫圈7均采用304不锈钢材质。

一种实施方式中，所述进水法兰9采用304不锈钢材质。

一种实施方式中，所述支撑框架1由四根方管或矩形管首尾焊接加工成形，壁厚2～15mm；

所述结晶器定位下板2壁厚5～30mm；

所述结晶器定位上板3厚度5～40mm；

所述电磁搅拌器固定板4厚度15～30mm；

所述可调垫圈7的厚度0.5～20mm，其上的通孔的尺寸稍大于电磁搅拌器定位柱5的横截面尺寸；

所述电磁搅拌器定位柱5的高度为1～40mm；

所述的进水法兰9的壁厚1～20mm。

一种实施方式中，进水法兰9的底部加工密封圈槽，与外部循环冷却水接口连接。

一种实施方式中，排气阀门8采用铜球阀或不锈钢球阀，根据铸造平台大小不同，排气阀门8管径尺寸选用4分～1英寸。

一种实施方式中，在结晶器定位下板2和结晶器定位上板3之间设置支撑立柱14，以提高支撑强度。所述支撑立柱14优选采用304不锈钢材质。

本实用新型的有益效果为：

1、与现有铸造平台比较，本实用新型铸造平台全部采用304不锈钢材质焊接机加工成形，避免了平台内部长期充水产生铁锈，铁锈腐蚀电磁搅拌器保护层和影响散热，从而延长电磁搅拌器使用寿命，降低生产成本。

2、与现有铸造平台相比，本实用新型铸造平台采用304不锈钢材质，避免电磁搅拌器磁场被吸收，使磁场能量全部作用到铝合金熔体上，降低搅拌电流的同时提高搅拌力，节约能耗的同时生产出内部组织均匀晶粒细小的铝合金铸锭。

3、与现有铸造平台相比，本实用新型铸造平台电磁搅拌器安装位置可调，满足针对不同合金调整搅拌位置的要求，提高铝合金铸锭产品质量。

4、与现有铸造平台相比，本实用新型铸造平台满足生产不同尺寸的铸锭，只需要更换相应尺寸的结晶器固定板和电磁搅拌器固定板。不需要制造不同尺寸的整体铸造平台，降低生产成本且节约空间。

5、与现有铸造平台相比，本实用新型铸造平台使电磁搅拌器安装拆卸方便，易于维护保养，使用寿命长，节能降耗，满足工业大规模生产的要求。

附图说明

图1为实施方式中所述一种用于铝合金电磁搅拌连续铸锭用的铸造平台的剖视图。

图2为图1所示铸造平台的支撑框架示意图。

图3为图1所示铸造平台的立体剖视图(省略电磁搅拌器定位柱、可调垫圈、电源接线端口、排气阀门、结晶器、电磁搅拌器和结晶器固定板)。

标号说明：

1支撑框架 2结晶器定位下板

3结晶器定位上板 4电磁搅拌器固定板

5电磁搅拌器定位柱 6电源接线端口

7可调垫圈 8排气阀门

9进水法兰 10出水孔

11结晶器 12电磁搅拌器

13结晶器固定板 14支撑立柱

21平板结构 22圆筒结构

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

本实施方式提供了一种用于铝合金电磁搅拌连续铸锭用的铸造平台，如图1-图3所示，该铸造平台采用框架式结构，主要由支撑框架1、结晶器定位下板2、结晶器定位上板3、结晶器固定板13、电磁搅拌器固定板4、电磁搅拌器定位柱5、电源接线端口6、可调垫圈7、排气阀门8和进水法兰9组成。

如图2所示，支撑框架1根据铸造平台内部尺寸要求采用四根国标规格型号的304不锈钢方管或矩形管焊接为方形框架，校平后，对焊缝部位进行打磨处理。支撑框架1既做为铸造平台的支撑框架，又做为冷却水供水流道。根据铸锭连铸或半连铸的冷却水用量，在支撑框架1的左右两侧管的下侧分别开设进水孔，并在支撑框架1的前后两侧管的内侧壁上分别开设冷却电磁搅拌器和铝铸锭的出水孔10。所述进水孔与进水法兰9连接。所述进水法兰9采用304不锈钢板焊接机加工成形，进水法兰9上部加工冷却水进水孔，对应支撑框架1进水孔的位置整体焊接连接，底部加工密封圈槽，与外部循环冷却水接口连接。

结晶器定位上板3安装在支撑框架1的上侧。结晶器定位上板3采用25～35mm厚的304不锈钢板机加工成形，结晶器定位上板3周圈加工Φ11mm～Φ17mm的通孔与支撑框架1进行螺栓连接。在结晶器定位上板3的中心根据结晶器11的尺寸开设结晶器安装孔，为了实现铸造平台能够便于多种型号结晶器11的安装，在结晶器定位上板3上，结晶器安装孔处可拆卸连接一个结晶器固定板13，通过一系列与不同型号结晶器11对应的结晶器固定板13，便于结晶器11的安装与更换，而无需拆卸整个结晶器定位上板3。在结晶器定位上板3上，根据排气阀门8的尺寸开设排气阀门安装孔。排气阀门8采用国标型号的铜球阀或不锈钢球阀，根据铸造平台大小不同，排气阀门8的管径尺寸选用4分～1英寸不等。

结晶器定位下板2安装在支撑框架1的下侧。结晶器定位下板2采用厚度为20～30mm的304不锈钢材质加工成形，其由平板结构21和圆筒结构22组成，具体是在平板结构21的周圈加工有Φ11mm～Φ17mm的通孔与支撑框架1进行螺栓连接，在平板结构21的中心开设圆孔，并在圆孔下方连接圆筒结构22，在圆筒结构22的下端开设电磁搅拌器固定板4的安装孔。结晶器定位下板2可以是304不锈钢板经一体机加工成形，也可以是分别加工平板结构21和圆筒结构22，然后将两者通过焊接连接或螺栓连接的方式连接为一体。为实现电磁搅拌器12安装位置可调，结晶器定位下板2的下端可拆卸连接有电磁搅拌器固定板4。电磁搅拌器固定板4采用厚度为20～25mm的304不锈钢板机加工成形，将电磁搅拌器定位柱5焊接在电磁搅拌器固定板4上，并在电磁搅拌器定位柱5的上端面加工直径M 8～M 14，深度15～20mm的螺纹孔，用螺栓将电磁搅拌器12固定在电磁搅拌器定位柱5上。所述电磁搅拌器定位柱5由304不锈钢棒加工成形，钢棒形状可以为圆形、方形、三角形等，本实施方式中，电磁搅拌器定位柱5是直径为Φ8mm～Φ20mm，高度20～30mm的圆棒结构。在电磁搅拌器固定板4的下侧安装电源接线端口6，用于电磁搅拌器12连接外部电源。

可调垫圈7采用1～10mm厚的304不锈钢板机加工成形，并在其上加工一圆形通孔，且通孔的直径稍大于电磁搅拌器定位柱5的外径，通过选择不同厚度的可调垫圈7套在电磁搅拌器定位柱5上，支撑以调节电磁搅拌器12的安装位置。

进一步地，为提高支撑强度，在结晶器定位下板2和结晶器定位上板3之间设置支撑立柱14。所述支撑立柱14采用304不锈钢材质，可以是在平板结构21的中心圆孔附近，以与中心圆孔为同心圆的形式均匀排布一周，采用焊接或螺纹连接的方式连接在结晶器定位下板2上。

整个铸造平台的装配以支撑框架1为基础，进水法兰9的冷却水进水孔对应支撑框架1的进水孔焊接连接，排气阀门8安装到结晶器定位上板3，结晶器定位上板3与结晶器定位下板2再与支撑框架1进行螺栓连接，电磁搅拌器定位柱5与电源接线端口6安装在电磁搅拌器固定板4上，电磁搅拌器12再安装到电磁搅拌器固定板4上，电磁搅拌器固定板4再整体安装到结晶器定位下板2，结晶器固定板13安装到结晶器定位上板3，结晶器11的上端通过上法兰连接在结晶器固定板13上，下端通过下法兰连接在电磁搅拌器固定板4上。如果需对电磁搅拌器12的安装位置进行调整，需整体拆卸电磁搅拌器固定板4，再拆卸电磁搅拌器12，根据位置调整尺寸要求选用不同厚度可调垫圈7套装在电磁搅拌器定位柱5上，再安装电磁搅拌器12，再将电磁搅拌器固定板4整体安装到结晶器定位下板2。支撑框架1、结晶器定位上板3、结晶器定位下板2、结晶器固定板13、电磁搅拌器固定板4和结晶器11之间形成封闭腔，冷却水由进水法兰9进入支撑框架1的冷却水流道，由支撑框架1前后两侧管上的出水孔10进入封闭腔内，再由结晶器11和电磁搅拌器12的进水口进入其各自的冷却水流道，进行冷却铝铸锭和电磁搅拌器12。

本实用新型可以根据以下实施例实施，但不限于以下实施例，以下实施例只是为了举例说明本实用新型，而非以任何方式限制本实用新型的范围，在以下的实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。

实施例：

某铝加工企业生产Φ508mm规格的2219铝合金铸锭，电磁搅拌器12用Φ508～Φ600mm型号。

将Φ508mm型号结晶器定位上板3和Φ508mm型号结晶器定位下板2安装到支撑框架1上；Φ508～Φ600mm型号电磁搅拌器12安装到电磁搅拌器定位柱5上，再将Φ508mm型号电磁搅拌器固定板4整体安装到Φ508mm型号结晶器定位下板2上；将Φ508mm型号结晶器固定板13安装到结晶器定位上板3上，再将结晶器11的上端通过上法兰连接在结晶器固定板13上，下端通过下法兰连接在电磁搅拌器固定板4上，最后将支撑框架1整体安装到铸造机倾翻平台上，进水法兰9与外部循环冷却水接通，打开排气阀门8，电源接线端口6与外部电源接通，整套铸造平台安装完毕，安装时间控制在1小时之内。

第一铸次开始，设置电磁搅拌电流100A，频率20Hz，搅拌力度合适，铸造过程中监控铸造平台内冷却水温度在24～30℃之间，电磁搅拌器工作状态良好。分析完第一铸次铝合金铸锭内部组织后，需对电磁搅拌器位置进行调整，整体拆卸Φ508mm型号电磁搅拌器固定板4，再拆卸电磁搅拌器12，加装厚度5mm的可调垫圈7放置在电磁搅拌器定位柱5上，再安装电磁搅拌器12，再将Φ508mm型号电磁搅拌器固定板4整体安装到Φ508mm型号结晶器定位下板2上。拆卸安装时间控制在0.5小时之内。

第二铸次开始，设置电磁搅拌电流100A，频率20Hz，搅拌力度合适，铸造过程中监控铸造平台内冷却水温度在24～30℃之间，电磁搅拌器工作状态良好。分析铸锭内部组织，得到内部组织均匀、晶粒细小、表面光滑的优质铸锭。

现有铸造平台中，安装电磁搅拌器至将铸造平台安装至铸造机倾翻平台需要至少8个小时，同样生产Φ508mm规格2219铝合金铸锭，需设置搅拌电流200A，频率20Hz，铸造平台内冷却水温度需在35～40℃之间，而且电磁搅拌器不能调整安装位置。采用本实用新型铸造平台，能够解决现有铸造平台存在的问题，满足电磁搅拌器安装位置可调的需求，且安装拆卸方便，易于维护，使用寿命长，节能降耗，易于实现规模化工业生产。

需要提醒的是，以上所述，各材料如无特别说明，均可市售获得；各操作过程如无特别说明，均按常规方法进行。