专利名称：镁合金连铸结晶器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种冶金技术领域的设备，具体是一种镁合金连铸结晶器。
背景技术：
镁合金是目前密度最小的金属结构材料，具有髙的比强度和比刚度，而且地球表层镁资源丰富，因此科学家们正在致力于开发可以应用在电子、航天、汽车等领域的镁合金。目前国内外绝大部分都采用压铸方法制造镁合金零件，但该法容易在镁合金零件内部产生气孔以及夹杂而降低了其力学性能；其次压铸成本比较高；最后由于压铸本身的局限性使得生产大尺寸零件挑战比较大，因此镁合金在工业领域的应用受到一定程度的限制。而连铸具有改善镁合金的显微组织、提高其力学性能、降低其制备成本的特点，且生产效率高，制备大尺寸铸坯也相对比较简单，因此镁合金连铸技术已经成为镁合金研究领域的一个热点。结晶器被喻为连铸的"心脏"，可见其在连铸过程中起着重要作用。不同合金体系对结晶器的结构有不同的要求，目前国内外镁合金连铸结晶器结构都沿用传统的铝合金连铸所用的结晶器结构。
经过对现有相关技术文献检索发现，中国专利申请号为200810010647.7，名称为镁合金锭坯的油滑电磁立式半连续铸造方法与结晶器。该镁合金结晶器包括金属内套、冷却系统、励磁线圈、润滑油环和保护气体，该结晶器的优点是可以提高镁合金表面质量，降低镁合金铸锭的表面车削量，提高铸造速度。而该结晶器存在的缺点是结构比较复杂，造价相对较高，且该结晶器采用传统铝合金连铸的冷却方式以及全金属型结晶器，会造成一次冷却速度过大以及冷却不均匀的现象，从而导致结晶器内部镁合金熔体液穴高度增加不利于镁合金连铸坯的宏观偏析。虽然该结晶器采用电磁场方法一定程度上降低了镁合金连铸坯中的宏观偏析，但也提高了其生产成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术上的不足，提供一种镁合金连铸结晶器，有利于消除连铸坯的宏观偏析，改善连铸坯的表面质量，且结构简单，制造成本低。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括石墨环、金属内套、金属外套、进水管，通过石墨环和金属内套之间的紧密配合形成的一个绝热腔体，金属内套和金属外套之间包围形成的一个冷却水腔体，在冷却水腔体内壁下侧均匀分布二次冷却水出口。
所述的石墨环，由强度大于30MPa的石墨加工而成，为一个空心环，内径与所要连铸的镁合金铸坯的直径相同，其上下外径的差值在10-40皿之间。
所述的金属内套，是用导热系数大于237W/m2.K的铝合金或者是铜合金加工而成。
所述的金属外套，采用不锈钢lCrl7Ni8合金加工而成。
所述的绝热腔体，是由金属内套与石墨环紧密配合并在横轴线上侧包围形成的一个环形腔，环形腔高度在10-30mm之间，径向长度在10-40mm之间。
所述的冷却水腔体，是在金属内套和金属外套之间通过螺纹、螺栓或者密封胶配合连接形成的。
所述的进水管有两个，焊接在金属外套外壁上，进水管的直径根据连铸铸坯尺寸的大小可以选用四分管、六分管或者八分管，长度在150-350mm。
所述的二次冷却水出口，直径在l-5mm之间，两两相邻二次冷却水出口的间距在5-15mm之间，二次冷却水出口轴线与结晶器竖直轴线之间的夹角在30-60度之间。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果该结晶器通过在金属内套和石墨环之间包围成一个气腔阻碍了结晶器上侧熔体导热，达到降低结晶器内部熔体初始凝固点下降的目的，最终使得结晶器内部液穴高度降低，从而达到减少镁合金连铸宏观偏析的目的，另外一方面由于连铸过程的初始凝固点下降，大大的减少连铸坯表面偏析瘤的出现，而且由于本结晶器没有采用外加电磁场方法消除宏观偏析因此极大的降低了镁合金连铸坯的生产成本。另外由于本结晶器结构简单，制造成本较低。
图1为镁合金连铸结晶器示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例做详细说明本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括石墨环l、金属内套2、金属外套3、进水管4，通过石墨环1和金属内套2之间的紧密配合形成一个绝热腔体5，金属内套2和金属外套3之间包围形成一个冷却水腔体6，在冷却水腔体6内壁下侧均匀分布二次冷却水出口 7。
所述的石墨环l，由强度大于30MPa的石墨加工而成，为一个空心环，内径与所要连铸的镁合金铸坯的直径相同，其上下外径的差值在10-40mm之间。
所述的金属内套2，是用导热系数大于237W/m2.K的铝合金或者是铜合金力口工而成。
所述的金属外套3，采用不锈钢1Crl7Ni8合金加工而成。
所述的绝热腔体5，是由金属内套2与石墨环1紧密配合并在横轴线上侧包围形成的一个环形腔，环形腔高度在10-30mm之间，径向长度在10-40mm之间。
所述的冷却水腔体6，是在金属内套2和金属外套3之间通过螺纹、螺栓或者密封胶配合连接形成的。
所述的进水管4有两个，焊接在金属外套3外壁上，进水管4的直径根据连铸铸坯尺寸的大小可以选用四分管、六分管或者八分管，长度在150-350mm。
所述的二次冷却水出口7，直径在1-5ram之间，两两相邻二次冷却水出口7的间距在5-15ram之间，二次冷却水出口 7轴线与结晶器竖直轴线之间的夹角在30-60度之间。
本实施例将该结晶器机构通过浇注水口安装在中间包下部，并利用金属内套2外沿将其固定在连铸平台。在连铸开始时，从进水管4注入冷却水，此时冷却
水流量应该较小，避免合金熔体冷却过快而导致凝固的镁合金连铸坯"咬住"结晶器而中断连铸，反之若注入的冷却水太小将导致镁合金没有完全凝固而出现"拉漏"事故。随着连铸速度的增加，冷却水流量也应该逐渐的增加。当连铸达到稳定连铸速度时冷却水的流量也相应达到最大。本实施例通过石墨环1 和结晶器金属内套2之间配合，围成一个空气绝热腔体5，阻碍了结晶器上侧熔 体导热，达到降低结晶器内部熔体初始凝固点下降的目的，从而降低了结晶器 内部熔体液穴高度，最后达到降低镁合金连铸坯内部宏观偏析和减少镁合金连 铸坯表面偏析瘤的目的。另外本结晶器采用均匀分布二次冷却水出口 7，因此二 次冷却场十分的均勾，有利于消除连铸坯的宏观偏析和改善连铸坯的表面质量。 本实用新型主要适用镁合金连铸，也适用于其它导热系数大于200W/m2.K， 结晶潜热小于300 KJ/Kg的合金。
权利要求1、一种镁合金连铸结晶器，包括石墨环、金属内套、金属外套、进水管，其特征在于通过石墨环和金属内套之间的紧密配合形成一个绝热腔体，金属内套和金属外套之间包围形成一个冷却水腔体，在冷却水腔体内壁下侧圆环等距离分布二次冷却水出口。
2、 根据权利要求1所述的镁合金连铸结晶器，其特征是，所述的石墨环，由强度大于30MPa的石墨加工而成，为一个空心环，内径与所要连铸的镁合金铸坯的直径相同，其上下外径的差值在10-40mm之间。
3、 根据权利要求1所述的镁合金连铸结晶器，其特征是，所述的金属内套，是用导热系数大于237W/m2. K的铝合金或者是铜合金加工而成。
4、 根据权利要求l所述的镁合金连铸结晶器，其特征是，所述的金属外套，采用不锈钢1Crl7Ni8合金加工而成。
5、 根据权利要求1所述的镁合金连铸结晶器，其特征是，所述的绝热腔体，是由金属内套与石墨环紧密配合并在横轴线上侧包围形成的一个环形腔，环形腔高度在10-30mm之间，径向长度在10-40ram之间。
6、 根据权利要求1所述的镁合金连铸结晶器，其特征是，所述的冷却水腔体，是在金属内套和金属外套之间通过螺纹、螺栓或者密封胶配合连接形成的。
7、 根据权利要求1所述的镁合金连铸结晶器，其特征是，所述的进水管有.两个，焊接在金属外套外壁上，进水管的直径根据连铸铸坯尺寸的大小可以选用四分管、六分管或者八分管，长度在150-350mm。
8、 根据权利要求1所述的镁合金连铸结晶器，其特征是，所述的二次冷却水出口， 二次冷却水出水口直径在l-5mm之间，两两相邻二次冷却水出水口的间距在5-15mm之间，二次冷却水出口轴线与结晶器竖直轴线之间的夹角在30-60度之间。
专利摘要一种镁合金连续铸造结晶器，属于冶金领域。包括石墨环、金属内套、金属外套、进水管，通过石墨环和金属内套之间的紧密配合形成一个绝热腔体，金属内套和金属外套之间包围形成一个冷却水腔体，在金属内套冷却水腔体下侧均匀分布二次冷却水出口。本实用新型主要用于镁合金连铸，也适用于其它导热系数大于200W/m<sup>2</sup>.K，结晶潜热小于300kJ/kg的合金连铸，都可以有效的减少连铸坯中合金元素的宏观偏析，从而有效的提高连铸坯的力学性能。
文档编号B22D11/04GK201427179SQ20092007778
公开日2010年3月24日 申请日期2009年7月2日 优先权日2009年7月2日
发明者丁文江, 王锋华, 杰 董, 郑兴伟, 丽 靳 申请人:上海交通大学