专利名称：铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冶金行业的连铸设备领域，更具体的说，是一种铝合金 方锭密布同水平热顶铸造装置。
技术背景铝合金棒材根据铸成形状可分类为圆锭和方锭，铝合金棒材铸造的历史上，20世纪90年代前圆锭和方锭的铸造装置都是非同水平铸造的方式。由于 圆锭的工程学特性，20世纪90年代初铸造业首先实现了同水平铸造，接着再 实现了同水平热顶铸造，然后又很快实现了当前通行的圆锭密布同水平热顶 铸造形式。这种形式在铸成圆锭的综合工艺品质上和铸造效率上的巨大优势 迅速成为铸造业者的共识。而同一时期老式落后的铝合金方锭非同水平铸造形式却一直不能得到突 破，如图2所示，这种方锭的铸造装置由结晶器13形成结晶带，通过配置浮 漂漏斗15控制液面，结合外围传动装置构成铝合金方锭的铸造系统。该系统 中完成其主体结晶的铸造装置结晶器13，通常是由8_--10mm铝板，用折边方 式折成方形，再外围配以循环的冷却水5构成。铸造过程中，结晶器13装在 模台上，结晶器13的上部设有导流作用的管14和用来控制液面的浮漂漏斗 15，结晶器13的下部设有引锭头9，引锭头9装在引锭座10上。铸造前，把 模台和引锭座IO安上铸造井，然后升上引锭头9，使其进入结晶器13内形成 铸模；铸造时，金属铝液1通过浮漂漏斗15流入结晶器13中，经冷却水5 的冷却，引锭头9以一定速度向铸造井下方移动，将结晶器13内冷却成形的 铸锭拉出，达到一定长度时停止供金属铝液1和冷却水5，翻开模台吊出方形 铸锭8。这种非同水平铝合金方锭铸造的最大缺点是铸造液面会有落差问题的 存在，当同水平输送分配装置2中的金属铝液1从管14中流出，流经浮漂漏 斗15时会产生紊流现象，在此过程中铝液产生翻滚，并且高温铝液与大量空 气接触造成氧化铝膜二次夹杂和含氢量的增加，从而大大降低了铝液的品质; 其产生的结晶带高度一般会在120mm以上，过高的结晶带导致结晶时间加长， 二次冷却不能及时跟上等问题的出现，这些原因促使铸成的铝锭晶粒粗大、 均匀度降低，并难以避免有大量铸造冷隔的存在。另外在铸造过程中也不能很好的控制结晶器内金属液面的水平。液面过低会造成铸锭表面形成冷隔，严重时会产生漏铝；过高又会加重铸锭表面偏折瘤的深度，极易造成铸锭表 面拉痕甚至拉裂。由于采用浮漂漏斗会占用铸锭的铸造液面，导致120mm以 下宽度的小型方锭在铸造中难度很大。而且这种装置的引锭配合性较差，容 易发生引锭头9直接撞击破坏结晶器13的情况。 实用新型内容本实用新型的目的在于改变传统的铝合金方锭非同水平的铸造方式，提 供一种能在铝合金熔体出炉——净化——输送——铸造阶段实施密布同水平 热顶铸造工艺的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置，突破性地提升铝合金 方锭铸造的工艺品质，大大提升生产效率。为了实现上述目的，本实用新型的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置， 包括结晶器和结晶器下部对应的装在引锭座10上的引锭头9,所述结晶器是 由保温热顶导流管3、结晶器上套6和结晶器下套7组成；保温热顶导流管3、 结晶器上套6和结晶器下套7从上至下依次相连，与引锭头9构成一个贮液 空腔。作为一种改进，所述结晶器的保温热顶导流管3包括基座和导流管，导 流管上至少设有一个以上的导流孔，可根据所铸方锭截面形状的需要确定数 量和大小。作为一种改进，所述导流孔的下端具有形状为上小下大的喇叭形的扩口。 作为一种改进，所述导流孔的截面开口形状为方形，与所铸方锭的截面 形状相应。作为一种改进，所述结晶器的结晶器上套6中设有冷却水平衡管4;所述冷却水平衡管4相连着至少一个冷却水进水孔和至少一个冷却水出水孔。 作为一种改进，所述冷却水平衡管4沿整个结晶器上套6的周向延伸。 作为一种改进，所述冷却水平衡管4的截面形状为圆形。 作为一种改进，所述结晶器的结晶器下套7为法兰型式，其内轮廓与引锭头9的外轮廓相配，起到定位作用。作为一种改进，所述结晶器下套7设有与结晶器内部相通的排水槽11。 作为一种改进，所述结晶器的结晶器上套6为锻打紫铜材料拼装而成，具有良好的导热性能。本实用新型以铝合金方锭热顶铸造结晶器为核心工作部件，配套由耐火材料制成的铝合金熔体同水平输送分配装置2和冷却水组装分布装置12，辅以密布铸造的设计，再结合外围的铸造引锭传动装置，构成本实用新型的铝 合金方锭密布同水平热顶铸造装置。由于本实用新型装置中的铝合金熔体的连续输送是在同一水平面上的流 动，和空气接触的面积降到了最小，表面的氧化铝膜不会连续遭到破坏，最 大限度地避免了铸造过程的二次夹杂；本实用新型装置还能消除铸造时液面 有落差所产生的负面影响，铸成的铸锭晶粒细化，材料均质化，消除了常见 的铸造冷隔，避免了以往非同水平铸造工艺所产生的氧化物杂质及氢元素的 二次污染。本实用新型装置中的铸前引锭改进为分两级的引导定位结晶器 下套7的初步引导定位和引锭头9再顺滑道滑入的准确定位，安全且效率高， 可实现自动化操作，再辅以密布铸造的设计，能大大提高铸造产量。
图1是本实用新型铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置的结构剖视图。 图2是传统的铝合金方锭铸造装置的结构剖视图。图中1金属铝液、2同水平输送分配装置、3保温热顶导流管、4冷却 水平衡管、5冷却水、6结晶器上套、7结晶器下套、8方形铸锭、9引锭头、 IO引锭座、ll排水槽、12冷却水组装分布装置、13结晶器、14管、15浮漂 漏斗。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述-如图1所示，本实用新型铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置包括结晶 器和和结晶器下部对应的装在引锭座10上的引锭头9，所述结晶器是由保温 热顶导流管3、结晶器上套6和结晶器下套7组成，保温热顶导流管3、结晶 器上套6和结晶器下套7从上至下依次相连，与引锭头9可共同构成一个贮 液空腔，即是在铸造前引锭头9进入结晶器内时形成的铸模型腔。结晶器的 保温热顶导流管3呈宝盖形，包括基座和导流管，在导流管中至少设有一个 以上的导流孔，可以根据所铸方锭截面形状确定导流孔的数量和尺寸作均匀 排布，实现平均分配金属铝液1的目的。在本实施例中，导流孔是一个开在 保温热顶导流管3中心部位的方形孔，其横截面形状与所铸方锭的截面形状 相似，尺寸略小；导流孔下端具有一个形状为上小下大的喇叭形的扩口，这 种扩口能更利于液体的分流。结晶器上套6采用材质为40 70X40 70mm锻 打紫铜材料拼装加工而成，其内部设有一圈沿整个结晶器上套6周向延伸环 绕的冷却水平衡管4，冷却水平衡管4的截面形状为圆形，相连着至少一个冷却水进水孔和至少一个冷却水出水孔，冷却水进水孔和冷却水出水孔根据冷 却水的流量计算得出并均匀分布在四周。由于紫铜的传导热性能大大优于传 统所采用的铝材，加上合理分布的水流通道，保证了同水平方锭热顶铸造工艺中的一次结晶冷却区的热量充分传导；结晶器下套7采用传统的锻铝材质 制造，节省了制造成本；结晶器下套7的外形为法兰型式，其内轮廓与引锭 头9的外轮廓相配，在引锭头9上升进入结晶器内的过程中起初步定位作用， 也避免昂贵的结晶器上套6被引锭头9直接撞击。结晶器下套7设有与结晶 器内部相通的排水槽11，合理排布的排水槽11保证了二次冷却区水帘的充分 均匀。结晶器和外围配套的同水平输送分配装置2、冷却水组装分布装置12， 以及带动引锭座IO作上下运动的铸造引锭传动装置， 一起构成了本实用新型 的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置。本实用新型铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置的工作过程先将密布 铸造设计的引锭头9 一起安装到引锭座10上，通过铸造引锭传动装置使引锭 座10带着引锭头9一起上升，引锭头9先与结晶器下套7进行初步定位，然 后顺着滑道准确滑入，定位于各自的结晶器内部当中，此时引锭头9与结晶 器形成了一个铸模空腔。冶炼好的金属铝液1通过流槽输送到由耐火材料制 成的同水平输送分配装置2中，经保温热顶导流管3中的导流孔均匀地分配 流入结晶器内部的铸模空腔，这阶段金属铝液1在保温热顶导流管3处能得 到良好的保温，降温很少。随后引锭头9开始以一定的速度逐渐下移，形成 第一次快速冷却的结晶。冷却水组装分布装置12围绕着结晶器上套6并连通， 冷却水5连续不断地从结晶器上套6中的冷却水进水孔流入相连的冷却水平 衡管4中，通过循环不停地带走热量并由冷却水出水孔中排出，排出的冷却 水5通过结晶器下套7上的排水槽11，又形成第二次强制冷却区所需的水帘。 这阶段结晶速度随引锭头9的下移加快，形成连续铸造，最终生成所需要的 方形铸锭8。最后，还要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一个具体实施例。 显然，本实用新型还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本实用新 型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护 范围。
权利要求1、一种铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置，包括结晶器和结晶器下部对应的装在引锭座(10)上的引锭头(9)，其特征在于，所述结晶器是由保温热顶导流管(3)、结晶器上套(6)和结晶器下套(7)组成；保温热顶导流管(3)、结晶器上套(6)和结晶器下套(7)从上至下依次相连，与引锭头(9)构成一个贮液空腔。
2、 根据权利要求1所述的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置，其特征在 于，所述结晶器的保温热顶导流管(3)包括基座和导流管，在导流管中 至少设有一个以上的导流孔。
3、 根据权利要求2所述的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置，其特征在 于，所述导流孔的下端具有形状为上小下大的喇叭形的扩口 。
4、 根据权利要求3所述的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置，其特征在 于，所述导流孔的截面开口形状为方形。
5、 根据权利要求1所述的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置，其特征在 于，所述结晶器的结晶器上套(2)中设有冷却水平衡管(4);所述冷却 水平衡管(4)相连着至少一个冷却水进水孔和至少一个冷却水出水孔。
6、 根据权利要求5所述的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置，其特征在 于，所述冷却水平衡管(4)沿整个结晶器上套(6)周向延伸。
7、 根据权利要求6所述的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置，其特征在 于，所述冷却水平衡管(4)的截面形状为圆形。
8、 根据权利要求1所述的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置，其特征在 于，所述结晶器的结晶器下套(7)为法兰型式，其内轮廓与引锭头(9) 的外轮廓相匹配。
9、 根据权利要求8所述的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置，其特征在 于，所述结晶器下套(7)设有与结晶器内部相通的排水槽。
10、 根据权利要求1至9中任一项所述的铝合金方锭密布同水平热顶铸造装 置，其特征在于，所述结晶器的结晶器上套(6)为锻打紫铜材料拼装而 成。
专利摘要本实用新型涉及冶金行业的连铸设备领域，旨在提供一种铝合金方锭密布同水平热顶铸造装置。该装置包括结晶器和结晶器下部对应的装在引锭座10上的引锭头9，所述结晶器是由保温热顶导流管3、结晶器上套6和结晶器下套7组成；保温热顶导流管3、结晶器上套6和结晶器下套7从上至下依次相连，与引锭头9构成一个贮液空腔。采用该装置可实现铝合金方锭的密布同水平热顶铸造新工艺，通过二次冷却结晶和铸前引锭的二级定位，突破性地提升了铝合金方锭铸造的工艺品质又大大提升生产效率。
文档编号B22D11/045GK201098726SQ200720184110
公开日2008年8月13日 申请日期2007年10月12日 优先权日2007年10月12日
发明者孔亚琴, 王建新, 王水富 申请人:王水富