专利名称：铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冶金行业的连铸设备领域，具体地说，是一种主要应用于铸锭厚度在200mm及200mm以上规格的铝合金方锭同水平热顶铸造工艺中的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器。
背景技术：
目前，传统的铝合金大方锭铸造工艺多采用非同水平铸造方式，如图4中所示，其过程是由结晶器20形成结晶带，并配置浮漂漏斗19控制液面，再结合外围传动装置，共同组成一种铝合金方锭的铸造系统。在该系统中完成其主体结晶的主要装置为结晶器20，结晶器20通常是由8-—10mm厚的铝板，采用折边的方式折成方形的斗状，外围再配以循环冷却水道23共同组成。在铸造过程中，结晶器20 —般装在固定模台上，结晶器20的上部设有起导流作用的管和用来控制溶液液面的浮漂漏斗19，结晶器20的下部还设有引锭头4，引锭头4安装在引锭座21上。在铸造前， 一般把模台和引锭座21安上铸造井，然后将引锭头4升上来，使其进入结晶器20内形成一种铸模；铸造时，金属铝液22可以通过浮漂漏斗19流入结晶器20中，再经冷却水道23的水冷却，同时引锭头4也以一定速度向铸造井下方移动，从而将结晶器20内冷却成形的铸锭逐渐地拉出；当达到一定长度时，通过停止供金属铝液22和冷却水，翻开模台，吊出方形铸锭18。 采用上述这种直冷式的非同水平铸造工艺的不足之处是铸造过程中不能很好地控制住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；另外一个缺点是在铸造时液面落差的问题，当铝液从炉子流出后，流经浮漂漏斗时会产生紊流现象，在此过程中铝液翻滚并且高温铝液与大量的空气接触，很容易造成氧化铝膜的二次夹杂和含氢量的递增，从而大大降低了铝液的品质。经过这种铸造后的铝合金方锭通常表现为晶粒偏粗大，冷隔严重，均质度偏低，无法降低氧化物及氢元素夹杂含量。在这种装置中的铸造结晶器所形成的结晶带也很高，一般都在110-—150mm之间，而且铸造后的部位也容易产生变形，从而导致工件的报废；由于采用浮漂漏斗还会占用铸锭所在的铸造液面，而且使结晶器内的铝液容易存在一定温差，并且这种结晶器的铸前引锭装置定位复杂，工件配合性差，容易发生引锭头4直接撞到结晶器20的现象。 而应用在圆锭铸造中的同水平热顶铸造，能很容易地克服上述铸造中的液面水平和落差问题，但是圆锭同水平热顶铸造不能直接搬套用在铝合金大方锭的铸造，这是因为方锭的形状和流铸特性与圆锭中的不一样，因此在铸造浇液的过程中很难实现同样的均流效果，结晶过程也不尽相同，尤其是在方锭的截面长度远大于宽度时，需要解决的工艺问题更多，难度更大。现阶段大方锭的铸造还只停留在过去的非同水平铸造方式，依靠在结晶器内增设一个或数个能纵向均布液流的船形浮漂漏斗形成；由于同水平热顶铸造装置中不可能有浮漂漏斗之类，因此暂还无法实现方锭的同水平热顶铸造。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能应用在大方锭同水平 热顶铸造工艺中的新式复合型的铝合金大方锭铸造结晶器，突破性地提升铝合金大规格方 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大规格方锭铸造复合型结晶器，包括保 温热顶帽、结晶器上套和结晶器下套；所述保温热顶帽、结晶器上套和结晶器下套从上至下 依次相连，并配合底部的引锭头共同构成一个贮液空腔。 作为本实用新型的一种改进，所述保温热顶帽上至少设有一个以上的铝液流口 ； 所述铝液流口根据所铸方锭的截面需要确定形状及大小。 作为本实用新型的一种改进，所述结晶器上套上设有隔热槽；所述隔热槽沿整个 结晶器上套的上表面周向环布。 作为本实用新型的一种改进，所述结晶器上套的内部设有冷却水平衡管；所述冷
却水平衡管相连着至少一个冷却水进水孔和至少一个冷却水出水孔。 作为本实用新型的一种改进，所述冷却水平衡管沿整个结晶器上套周向环布。 作为本实用新型的一种改进，所述结晶器下套为法兰型式，其上带有引锭头导入
块；所述引锭头导入块的数量根据所铸方锭截面形状而确定。 作为本实用新型的一种改进，所述结晶器下套上设有与结晶器内部相通的排水 槽。 作为本实用新型的一种改进，所述引锭头上至少设有一个以上的拉铝器；所述拉
铝器的数量及大小根据所铸方锭截面的形状而确定。 作为本实用新型的一种改进，所述结晶器下套与引锭头之间设有密封用的石棉绳 相围。 作为本实用新型的一种改进，所述结晶器上套为锻打紫铜材料拼装而成。 本实用新型的铝合金大方锭铸造结晶器中，结晶器上套专门采用导热性良好紫铜
材料，并在其上部设有隔热槽，结晶器下套上设有与结晶器内部相通的排水槽，通过设置合
理的水流分配通道及分布均匀的出水孔，既保证同水平方锭铸造时第一次快速冷却结晶区
的热量充分传导，又保证第二次强制冷却区的水帘均匀分布。 本实用新型的铝合金大方锭铸造结晶器的结晶器下套为法兰型式，其内轮廓与引 锭头的外轮廓相配，因此当引锭头上升并进入铸造结晶器内部的过程中，结晶器下套中的 引锭头导入块与引锭头能形成半自动滑动导入的定位方式，避免了经常发生的引锭头直接 撞击到昂贵结晶器的现象。 本实用新型铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器是实现大规格方锭热顶同水平 铸造工艺的前提条件，能消除传统铸造的液位有落差的负面影响，突破性地改善了方锭铸 造的工艺品质，达到铸锭晶粒细化，铸成材料均质化，消除冷隔，减除氧化物杂质及氢元素 对金属熔体的二次污染等等。本实用新型铸造结晶器能形成特别低且有效的铸造结晶带， 一般在30-—55mm之间，而且结晶带部位坚固耐用。
图1是本实用新型铝合金大方锭铸造结晶器的结构剖视图。
4[0020] 图2是图1的俯视图。 图3是本实用新型具体实施方式
的结构示意图。[0022] 图4是传统的铝合金大方锭铸造装置的结构剖视图。 图5是本实用新型在密布同水平热顶铸造工艺装置中应用的结构示意图。[0024] 图6是图1中的拉铝器的结构剖视图。[0025] 图7是图6的仰视图。 图中1保温热顶帽、2结晶器上套、3结晶器下套、4引锭头、5铝液流口、6冷却水平衡管、7冷却水进水孔、8冷却水出水孔、9排水槽、10隔热槽、11、拉铝器、12、石棉绳、13、引锭头导入块、14、铝合金熔体、15第一次快速冷却结晶区、16第二次强制冷却区、17熔体液穴、18方形铸锭、19浮漂漏斗、20结晶器、21引锭座、22金属铝液、23冷却水、24保温分配器、25冷却水箱、26小孔。
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[0028] 如图1和图2所示，本实用新型的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器，由保温热顶帽1、结晶器上套2和结晶器下套3组成，保温热顶帽1、结晶器上套2和结晶器下套3从上至下依次相连，与引锭头4可共同构成一个贮液空腔。保温热顶帽l上至少设有一个以上的铝液流口 5，铝液流口 5可根据所铸方锭截面形状的需要确定数量和大小，以达到均匀分配金属导流液的目的。结晶器上套2的内部设有冷却水平衡管6，该冷却水平衡管6沿整个结晶器上套2周向延伸并环绕成一个圈；冷却水平衡管6的截面形状为圆形，相连着至少一个冷却水进水孔7和至少一个冷却水出水孔8，冷却水进水孔7和冷却水出水孔8根据冷却水的流量计算得出并均匀分布。引锭头4上设有拉铝器ll，拉铝器11大小及数量根据所铸方锭截面形状的需要确定；如图6和图7所示，拉铝器11的顶面上还设有数个均匀分布的小孔26。 本实用新型铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器的结晶器上套2采用材质为40 70X40 70mm锻打紫铜材料拼装加工而成，紫铜的传导热性能大大优于之前结晶器所采用的铝材。结晶器下套3依旧采用锻铝材质进行加工，可比锻打紫铜材料节省很多成本。结晶器下套3的形状为法兰结构，其内轮廓与引锭头4的外轮廓相配，在引锭头4上升进入结晶器内的过程中作初步定位和引导作用，并避免昂贵的结晶器上套2直接与引锭头4相接触。结晶器下套3设有与结晶器内部相通的排水槽9，通过合理排布排水槽9，保证二次冷却的水帘充分均匀分布。 本实用新型铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器的具体实施方式
如图3所示。铸造前，引锭头4上升，经过结晶器下套3的初步引导定位后，进入铸造结晶器内形成一个铸模空腔，铝合金熔体通过保温热顶帽中流入，这阶段的铝合金熔体在保温热顶帽处能得到良好的保温，降温很少；铸造时，引锭头4以一定的速度逐渐下移，带动高温铝合金熔体在第一次快速冷却结晶区15内形成快速冷却的结晶，随后又在引锭头4的逐步下移中进入第二次强制冷却区16，在这阶段的结晶速度加快，而且熔体液穴17的形状能保持良好，形成连续铸造，最终形成了所需的方形铸锭18。 图5是本实用新型铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器在一种密布同水平热顶铸造装置中的应用。该装置以本实用新型铝合金大规格方锭铸造复合型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和冷却水组装分布装置，辅以密布铸造的设计，再结合外围的铸造引锭传动装置，构成铝合金方锭密布同水平热顶铸 造的新装置。图5中，铝合金熔体同水平输送分配装置中的保温分配器24与保温热顶帽1 相连，金属铝液22通过保温热顶帽1均流进入铸造结晶器内进行冷却结晶；冷却水组装分 布装置中设有冷却水箱25与结晶器上套2相通，冷却水23经过结晶器上套2中的冷却水 平衡管6再由结晶器下套3上的排水槽9排出，及时带走铸造结晶器内的热量并形成第二 次强制冷却的均布水帘；引锭座21上可安置多个引锭头4形成密布设计，通过外围的铸造 引锭传动装置使引锭座21带动引锭头4逐渐下移最终生成方形铸锭18，实现密布同水平热 顶连续铸造。 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。
权利要求一种铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器，其特征在于，包括保温热顶帽(1)、结晶器上套(2)和结晶器下套(3)；所述保温热顶帽(1)、结晶器上套(2)和结晶器下套(3)从上至下依次相连，并配合底部的引锭头(4)共同构成一个贮液空腔。
2. 根据权利要求1所述的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器，其特征在于，所述保 温热顶帽(1)上至少设有一个以上的铝液流口 (5)。
3. 根据权利要求1所述的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器，其特征在于，所述结 晶器上套(2)上设有隔热槽(10);所述隔热槽(10)沿整个结晶器上套(2)的上表面周向 环布。
4. 根据权利要求1所述的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器，其特征在于，所述结 晶器上套(2)的内部设有冷却水平衡管(6);所述冷却水平衡管(6)相连着至少一个冷却 水进水孔(7)和至少一个冷却水出水孔(8)。
5. 根据权利要求4所述的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器，其特征在于，所述冷 却水平衡管(6)沿整个结晶器上套(2)周向环布。
6. 根据权利要求1所述的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器，其特征在于，所述结 晶器下套(3)为法兰型式，其上带有引锭头导入块(13)。
7. 根据权利要求1所述的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器，其特征在于，所述结 晶器下套(3)上设有与结晶器内部相通的排水槽(9)。
8. 根据权利要求1所述的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器，其特征在于，所述引 锭头(4)上至少设有一个以上的拉铝器(11)。
9. 根据权利要求1所述的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器，其特征在于，所述结 晶器下套(3)与引锭头(4)之间设有密封用的石棉绳(12)相围。
10. 根据权利要求1所述的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器，其特征在于，所述结 晶器上套(2)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同水平热顶铸造工艺中应用的铝合金大规格方锭铸造复合型结晶器。该结晶器包括保温热顶帽、结晶器上套和结晶器下套；保温热顶帽、结晶器上套和结晶器下套从上至下依次相连，并配合底部的引锭头共同构成一个贮液空腔。本实用新型的结晶器是实现大规格方锭热顶同水平铸造工艺的前提条件，能消除传统铸造的液位有落差的负面影响，突破性地改善大规格方锭铸造中的工艺品质，提升生产效率。
文档编号B22D11/045GK201519748SQ200920189930
公开日2010年7月7日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者孔亚琴, 王建新, 王水富 申请人:王水富