一种立式半连续铸造薄壁空心铸管用芯头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属合金化铸造设备技术领域，主要涉及一种立式半连续铸造薄壁空心铸管用芯头。
【背景技术】
[0002]半连续铸造铜合金铸锭无疑是最佳的铸造技术，具有良好的铸锭质量和经济的铸造速度，铜合金加工企业多采用无芯的结晶器半连续铸造实心铜合金铸锭，然后经过高温加热和大型挤压机热挤压实现铜合金管坯的生产。如果能够不经挤压，得到空心铸锭半连续铸造空心铸锭，势必大大节省能源消耗和加工工序，节约大量加工费用，可以满足特殊场合空心铸管的实际需求。
[0003]目前，比较成熟的空心铸管生产技术主要包括离心铸造和上引连铸、水平连铸技术。离心铸造技术在很多大型铜套的铸造生产已经普遍采用，其主要特点是铸件直径和壁厚较大，铸造完成后无需经过压力加工直接使用，铸件内允许一定尺寸的缺陷存在。水平连续铸造空心锭技术和上引连铸盘管生产技术，主要适用于铸造直径小于100的小规格铸管锭坯，用于生产小规格薄壁冷凝管盘管。半连续铸造空心铜合金铸管的技术在国内外并不多见。多年以来，人们一直研宄通过在原有半连续铸造结晶器内设置冷却芯头，实现半连续铸造空心铸管的生产，主要存在两个方面的难题:一是铸造过程中空心铸管冷却收缩抱紧芯头导致铸造不能连续进行；二是收到浇铸系统空间的限制，无法实现满足铸管薄壁化的要求。开发成本低廉、铸造质量良好、薄壁的空心的半连续铸造技术是市场发展需求的方向。
[0004]要实现大规格铜合金薄壁空心铸管的生产，结晶铸造的模具是技术的难点和关键。充分利用原有实心铸造的结晶器模具，设计合适的芯头，立式半连续铸造出质量合格的薄壁空心铸管，是解决空心铸管研发难题的技术关键。铸造薄壁空心铸管的浇注空间狭小，外加浇注池既没有空间也影响浇注温度和流动性。铸造薄壁的空心铸管，才能降低产品重量和成本，减少加工量，最终得到薄壁管材管件终端产品，满足市场需求，提高产品的生产效率和经济效益。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种立式半连续铸造薄壁空心铸管用芯头，装配在原有实心铸造的结晶器模具上，铸造生产出内部组织质量合格，内外表面无缺陷，尺寸公差合格的薄壁空心铸管。
[0006]本发明完成其发明任务采用如下技术方案:
一种立式半连续铸造薄壁空心铸管用芯头，所述芯头为具有纺锤型内腔的结构，由上向下依次为连接段、浇注定径段和冷却结晶段；所述的浇注定径段和冷却结晶段位于结晶器内，所述的连接段伸出结晶器并通过卡具与结晶器连接为一体；所述浇注定径段的外壁面为由上向下渐扩径并平滑过渡的弧形面，与结晶器的内壁面之间形成上部足够大的浇注空间，且浇注定径段平滑过渡的弧形面保证浇注液能够顺利的填充浇注空间；所述冷却结晶段为由上向下渐缩径的圆锥台体，且所述冷却结晶段与浇注定径段之间平滑过渡，渐缩径的冷却结晶段与结晶器的内壁面之间形成由上向下渐扩径的冷却结晶空腔，避免出现薄壁空心铸管冷却抱死芯头现象的发生；所述冷却结晶段的斜度为I?3°，避免出现薄壁空心铸管冷却拉漏现象的发生；所述芯头的底部设置有用以将所述纺锤型内腔封闭的底板；所述的芯头还设置有出气管和进水管；所述的进水管与所述连接段连接，并与所述的纺锤型空腔相连通；所述的底板上具有沿圆周均布的多个出水孔，所述出水孔为由内向外倾斜的斜孔，用以对所成型薄壁空心铸管的内壁面进行冷却；所述出气管的两端分别伸出芯头连通外界与结晶器内腔，用以排出冷却过程中产生的水蒸气。
[0007]芯头所述浇注定径段的壁厚为10?20mm。
[0008]芯头所述冷却结晶段的壁厚为10mm。
[0009]为了提高芯头的耐磨性能和使用寿命，所述芯头的外壁面上电镀有厚度为0.08mm的铬。
[0010]所述出水孔与垂直方向的夹角为15°。
[0011]芯头所述连接段上具有用以安装出气管的螺纹孔I和用以安装进水管的螺纹孔II，所述的底板上具有用以安装出气管的通孔；所述的出气管包括上出气管和下出气管；所述上出气管为下端具有外螺纹的L型管，所述的下出气管为上下两端均具有外螺纹的直管；所述上出气管的下端与螺纹孔I的上部螺纹连接；所述下出气管的上端与螺纹孔I的下部螺纹连接；所述下出气管的下端伸出通孔由螺母背紧。
[0012]所述芯头的材质为T2或TP2等结晶器常用的紫铜材质。
[0013]本发明提出的一种立式半连续铸造薄壁空心铸管用芯头，采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，能够与现有的实心铸管结晶器配合，铸造出质量合格的薄壁空心铸管；芯头浇注定径段的外壁面为由上向下渐扩径并平滑过渡的弧形面，与结晶器的内壁面之间形成上部足够大的浇注空间，满足了浇注的需要；同时浇注定径段平滑过渡的弧形面保证了浇注液顺利的填充浇注空间，解决了薄壁空心铸管不好浇注的难题；芯头的冷却结晶段采用渐缩径的圆锥台体，渐缩径的冷却结晶段与结晶器的内壁面之间形成渐扩径的冷却结晶空腔，避免出现薄壁空心铸管冷却抱死芯头现象的发生，冷却结晶段的斜度为I?3°，还可避免出现薄壁空心铸管冷却拉漏现象的发生，确保了薄壁空心铸管的顺利铸造冷却结晶；通过所设置的出气管解决了薄壁空心铸管铸造过程中冷却产生的水蒸气排出的难题，为铸造生产出内部组织质量合格、内外表面无缺陷，尺寸公差合格的薄壁空心铸管奠定了基础；具有结构简单、操作方便、成本低、使用效果好的优点。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构示意图。
[0015]图2是本发明的使用状态图。
[0016]图中:1、连接段，2、浇注定径段，3、冷却结晶段，4、出水孔，5、通孔，6、底板，7、底板外螺纹，8、芯头、9、纺锤型空腔，10、下出气管，11、螺纹孔I，12、螺纹孔II，13、进水管，14、上出气管，15、薄壁空心铸管，16、结晶器，17、卡具，18、浇注系统。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0018]如图1所示，并参照图2，一种立式半连续铸造薄壁空心铸管用芯头，所述芯头为具有纺锤型内腔9的结构，由上向下依次为连接段1、浇注定径段2和冷却结晶段3 ;所述的浇注定径段2和冷却结晶段3位于结晶器16内，所述的连接段I伸出结晶器16并通过卡具17与结晶器16连接为一体；所述浇注定径段2的外壁面为由上向下渐扩径并平滑过渡的弧形面，与结