三角形连铸坯的制备装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种三角形连铸坯的制备装置及其使用方法，属于三角形连铸坯制备技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，铝制品加工工厂开始制备形状接近于成品的异型坯，来锻造汽车部件。异型坯的连铸成为铝合金连铸研究的热点。异型坯由于形状复杂，结构不对称，常规的采用直接水冷半连续铸造方法的结晶器结构复杂。采用气膜连铸技术，由于可以大大减少一次冷却的影响，所以，结晶器的结构可以大大简化。而三角形坯由于角部供流比较困难，且二次冷却水在角部产生叠加效应，造成角部过冷，容易导致角部拉裂，现有的铸造设备往往难以正常连续铸造三角形坯。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，提供一种三角形连铸坯的制备装置，它通过熔炼炉、中间包和结晶器进行三角形坯的连铸，在铸造过程中，通过油气环和冷却水环对铸坯进行均匀的冷却，铸造工艺稳定，铸锭质量较高，铸造成本较低，装置结构简单。
[0004]本发明的技术方案:一种三角形连铸坯的制备装置，包括依次设置的熔炼炉、中间包和结晶器，以及供油装置和供气装置，其中结晶器包括热顶、法兰罩、油气环和冷却水环，热顶的形状为圆柱体，热顶的中心设有三角形的通孔，法兰罩设置在热顶下部，法兰罩上设有通槽，通槽的形状与通孔的形状匹配，油气环设置在热顶下方，冷却水环设置在油气环下方。熔炼炉中的熔融铝液由中间包进入到结晶器，在热顶中三角形坯铸造成型，成型后由引锭装置将三角形坯引出，铸造过程中，通过油气环和冷却水环的作用，铸坯得到均匀的冷却，铸造过程得以正常进行，铸锭质量较高;法兰罩套装在热顶上，将热顶与下方的油气环及冷却水环固定在一起。
[0005]前述的这种三角形连铸坯的制备装置中，油气环的形状为三角形，包括油环和气环，气环设置在油环上方。将油环和气环设计成一个整体，装置结构简单、紧凑，且冷却功效不受影响。
[0006]前述的这种三角形连铸坯的制备装置中，冷却水环的形状为三角形，包括一冷水环、二冷水环和冷却段，冷却段位于三角形的内侧，且与一冷水环水平设置，二冷水环上设有水孔，位于三角形的边上的水孔大且密集，靠近三角形的角部的水孔小且稀疏。冷却段的冷却性能由一冷水环中的水流大小控制，二冷水环的冷却性能由其截面大小决定，一冷水环、冷却段和二冷水环上的水孔共同作用，在浇注过程中使铸坯得到均匀的冷却。
[0007]前述的这种三角形连铸坯的制备装置中，熔炼炉为中频感应炉。
[0008]前述的这种三角形连铸坯的制备装置中，中间包为石墨电极加热的箱式炉。
[0009]适用于前述的制备装置的三角形连铸坯的制备装置的使用方法，包括以下步骤:
[0010]SI，熔铝:首先将工业纯铝(99.7% )、铝硅合金加入到熔炼炉内熔炼，当炉内温度达到750?770°C时，加入工业镁锭，待镁锭熔化，得到熔融金属液体；
[0011]S2，静置:将SI所述熔融金属液体引入中间包，静置保温，中间包由DWK702控温柜和铂铑铂热电偶精确控制温度，温度偏差为土 3°C，在750?770°C时进行除气、扒渣，在720?740°C时静置15?20分钟后进行三角形坯气膜半连续铸造；
[0012]S3，气膜半连续铸造:将S2所述熔融金属液体引入到结晶器内，三角形坯铸造成型;三角形连铸坯的工艺条件为:浇注温度为720?740°C，铸造速度为110?130mm/min，冷却水流量为0.04?0.061113/111丨11，气体流量为2.5?3.517111丨11，润滑油流量为3.5?4.51111/min。当浇注温度低于720?740°C时，熔液不能有效填充铸锭角部，铸锭角部冷却加速，铸锭容易产生变形，当浇注温度高于720?740°C时，凝壳上升较快，铸锭表面出现大量偏析瘤，严重影响铸锭的表面质量；当铸造速度慢于110?130mm/min时，三角形坯的角部及表面面冷却不均，会产生角部撕裂，当铸造速度快于110?130mm/min时，铸锭表面产生冷隔和波纹，影响铸锭的表面质量；当冷却水流量小于0.04?0.06m3/min时，铸锭表面冷却不足，出现大量的偏析瘤，局部出现重熔现象，当冷却水流量大于0.04?0.06m3/min时，冷却强度过大，导致初凝壳厚度增加，产生嵌入式冷隔，影响到铸锭的表面质量和成材率；当气体流量大于2.5?3.5L/min时，铸锭表面有少量波纹出现，同时铸锭角部有挂铝现象；当润滑油流量小于3.5?4.5ml/min时，铸锭表面有明显的划痕。
[0013]与现有技术相比，本发明通过包括熔炼炉、中间包和结晶器在内的制备装置，铸造三角形坯，熔融铝液在热顶中铸造成型三角形坯，铸造过程中，通过油气环和冷却水环的作用，铸坯得到均匀的冷却，铸造工艺稳定，铸锭质量较高，铸造成本较低，装置结构简单，适于在铝制品加工工厂等场所进行推广应用。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的整体结构示意图；
[0015]图2是结晶器的结构示意图；
[0016]图3是热顶的结构示意图；
[0017]图4是法兰罩的结构示意图。
[0018]附图中的标记为:1_熔炼炉，2-中间包，3-结晶器，4-供油装置，5-供气装置，6-热顶，7-法兰罩，8-油气环，9-冷却水环，10-通孔，11-水孔，12-通槽，13-冷却段，14-油环，15-气环，16-—冷水环，17-二冷水环。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0020]本发明的实施例1:一种三角形连铸坯的制备装置，包括依次设置的熔炼炉1、中间包2和结晶器3，以及供油装置4和供气装置5，其中结晶器3包括热顶6、法兰罩7、油气环8和冷却水环9，热顶6的形状为圆柱体，热顶6的中心设有三角形的通孔10，法兰罩7设置在热顶6下部，法兰罩7上设有通槽12和，通槽12的形状与通孔10的形状匹配，油气环8设置在热顶6下方，冷却水环9设置在油气环8下方。
[0021]其中，油气环8的形状为三角形，包括油环14和气环15，气环15设置在油环14上方。
[0022]并且，冷却水环9的形状为三角形，包括一冷水环16、二冷水环17和冷却段13，冷却段13位于三角形的内侧，且与一冷水环16水平设置，二冷水环17上设有水孔11，位于三角形的边上的水孔11大且密集，靠近三角形的角部的水孔11小且稀疏。
[0023]另外，熔炼炉I为中频感应炉。中间包2为石墨电极加热的箱式炉。
[0024]适用于上述制备装置，本发明建议了一种三角形连铸坯的制备装置的使用方法，包括以下步骤:
[0025]SI，熔铝:首先将工业纯铝(99.7%)、铝硅合金加入到熔炼炉I内熔炼，当炉内温度达到760°C时，加入工业镁锭，待镁锭熔化，得到熔融金属液体；
[0026]S2，静置:将SI所述熔融金属液体引入中间包2，静置保温，中间包2由DWK702控温柜和铂铑铂热电偶精确控制温度，温度偏差为土 3°C，在760°C时进行除气、扒渣，在730°C时静置15?20分钟后进行三角形坯气膜半连续铸造；
[0027]S3，气膜半连续铸造:将S2所述熔融金属液体引入到结晶器3内，三角形坯铸造成型;三角形连铸坯的最佳工艺条件为:浇注温度为730°C