专利名称：铝合金空心锭半连铸结晶器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铝合金空心锭半连铸结晶器，属于铝合金铸造技术领域。
背景技术：
铝合金空心锭常见的生产方法有两种一种是首先铸造出实心棒坯，经挤压或穿孔得到空心锭；另一种是用由外结晶器和芯子组成的结晶器，以半连铸的方法直接铸造出空心锭。与前者相比，后一种方式具有工序少、生产周期短、能耗低、金属利用率高等显著优点，而且可以生产难穿孔的空心锭。因此，半连铸直接生产空心锭是目前生产铝合金空心锭的主要方式。但是由于传统的空心锭结晶器冷却壁长度较大，且无热顶保温帽，金属液通过浇注漏斗从顶部进入型腔，因此采用这种结晶器生产空心锭时，极易形成表面冷隔、偏析瘤、夹杂等缺陷，在挤压前车皮、镗孔量很大，大大降低了金属利用率和综合成品率。专利公开号为CN201154392Y的中国专利公开了 “一种热顶空心锭结晶器”，在外结晶器及芯子上分别设置保温帽，铸造时冷却水通过外结晶器与芯子的喷水孔分别对空心锭内、外表面进行冷却。该方法由于使用了保温帽，铸造时有利于熔体中的气体和夹杂上浮，从而减少空心锭内气孔、夹杂缺陷。但是由于结构受保温帽限制，该结晶器在铸造过程中不能对空心锭内、外表面注油润滑，由于坯壳与结晶器冷却壁之间存在摩擦，因此空心淀，特别是闻合金化招合金心淀的表面质量仍有待进一步提闻。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种铝合金空心锭半连铸结晶器。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现铝合金空心锭半连铸结晶器，包括水套、外结晶器本体和芯子本体，水套与外结晶器本体相连接，其特征在于水套的冷却水腔中设有分水环，与冷却水腔相贯通的喷水孔朝向外结晶器冷却壁，外结晶器本体内设有外润滑油通道，外润滑油通道一端通过供油管与供油装置相连，另一端开口于外储油槽，紧压在外储油槽上的外注油环朝向外结晶器冷却壁，在外结晶器本体上固定有外保温帽，在外保温帽侧面设置同水平流槽；芯子本体置于外结晶器本体中的中央位置，芯子本体的内部为中空结构，形成储水空腔，其底端由堵头密封，芯子本体内设有进水管，进水管的内腔与储水空腔相连通，进水管外套设有出水管，出水管的内壁与进水管的外壁之间形成的内腔与储水空腔相连通；芯子本体内设有内润滑油通道，内润滑油通道一端通过供油管与供油装置相连，另一端开口于内储油槽，紧压在内储油槽上的内注油环朝向芯子冷却壁，芯子冷却壁呈上大下小的锥度结构，芯子本体上固定有内保温帽。进一步地，上述的铝合金空心锭半连铸结晶器，所述内保温帽和外保温帽的高度为 50 200mm。更进一步地，上述的铝合金空心锭半连铸结晶器，所述外结晶器冷却壁的高度为3(T50mm，芯子冷却壁的高度为3(Tl00mm。更进一步地，上述的铝合金空心锭半连铸结晶器，外注油环的材质为金属，外注油环与外储油槽相接触的面周向上均匀开设缝隙，缝隙的宽度和高度均是O. Γ0. 5mm。再进一步地，上述的铝合金空心锭半连铸结晶器，内注油环的材质为金属，内注油环与内储油槽相接触的面周向上均匀开设缝隙，缝隙的宽度和高度均是O. Γ0. 5_。本实用新型技术方案的实质性特点和进步主要体现在结晶器冷却壁高度小，在半连铸过程中可以对外结晶器和芯子的冷却壁注油润滑，因此可以显著提高空心锭的内、外表面光洁度，减少后续塑性加工前的去皮量。结晶器设热顶保温帽，有利于铝合金溶体中的夹杂上浮，可减少空心锭中的夹杂含量。采用同水平浇注方式，可多个结晶器安装在同一个铸造平台上进行生产，液位控制方便，生产效率高。芯子底部封闭采用循环水的冷却方式冷却空心锭内表面，彻底避免了芯子部位漏铝引起爆炸的安全隐患。适用于圆形及矩形、多边形等异形铝合金空心锭的生产。
以下结合附图
对本实用新型技术方案作进一步说明图I :本实用新型的剖切结构示意图；图2 :外注油环的结构示意图；图3 :图2的A-A剖示意图；图4 :图2的I部放大示意图。
具体实施方式
如图I所示，铝合金空心锭半连铸结晶器，包括水套I、外结晶器本体2和芯子本体17，水套I与外结晶器本体2相连接，水套I的冷却水腔中设有分水环3，与冷却水腔相贯通的喷水孔5朝向外结晶器冷却壁4，外结晶器本体2内设有外润滑油通道6，外润滑油通道6一端通过供油管与供油装置相连，另一端开口于外储油槽7，紧压在外储油槽7上的外注油环8朝向外结晶器冷却壁4，在外结晶器本体2上固定有外保温帽9，在外保温帽9侧面设置同水平流槽；芯子本体17置于外结晶器本体2中的中央位置，芯子本体17的内部为中空结构，形成储水空腔，其底端由堵头密封，芯子本体17内设有进水管12，进水管12的内腔与储水空腔相连通，进水管12外套设有与其同轴的出水管13，出水管13的内壁与进水管12的外壁之间形成的内腔与储水空腔相连通；芯子本体17内设有内润滑油通道14，内润滑油通道14 一端通过供油管与供油装置相连，另一端开口于内储油槽15，紧压在内储油槽15上的内注油环16朝向芯子冷却壁18，芯子冷却壁18呈上大下小的锥度结构，芯子本体17上固定有内保温帽11。如图2、图3和图4所示，外注油环8的材质为金属，外注油环8与外储油槽7相接触的面周向上均匀开设缝隙，缝隙的宽度和高度均是O. Γ0. 5_。相对应的，内注油环16的材质为金属，内注油环16与内储油槽15相接触的面周向上均匀开设缝隙，缝隙的宽度和高度均是O. Γ0. 5mm。外结晶器和芯子上部为耐火材质的保温帽，内保温帽11和外保温帽9的高度为5(T200mm，在外保温帽9侧面设置同水平流槽，实现同水平浇注。芯子通过支架10与外结晶器连接并保证同心度，外结晶器本体2和芯子本体17内设有润滑油通道和储油槽，储油槽和保温帽之间是金属材质的注油环，注油环周向上均匀开设缝隙。外结晶器底部设有喷水口，为彻底消除空心锭靠近芯子部位漏铝而引起爆炸的隐患，芯子底端用堵头封闭，内部设有同轴的进水管和出水管，铸造时利用循环水冷却空心锭内表面。外结晶器冷却壁4的高度为3(T50mm，芯子冷却壁18的高度为3(Tl00mm。冷却水进入冷却水腔后，经过分水环3，从喷水孔5流至空心锭外表面进行冷却。外结晶器本体内设有两条外润滑油通道6，润滑油通过润滑油通道6灌满外储油槽7，并经由外注油环8的缝隙流出，润滑油润滑外结晶器冷却壁4。铸造时冷却水由进水管12进入芯子本体17内部的储水空腔，冷却芯子后由同轴的出水管13排出，芯子本体17内设有两条内润滑油通道14及其内储油槽15，在铸造过程时，润滑油通过芯子润滑油通道14和内储油槽15，经内注油环16的缝隙流出，润滑芯子冷却壁18。芯子冷却壁18呈上大下小，带有一定锥度，用以定径并有利于脱模。装配好的芯子是一个组合整体，通过支架10与外结晶器相连。 将芯子和外结晶器组装成一体，连接润滑油通道和供油装置，并以脉冲方式向结晶器供油，润滑油分别通过通道进入外结晶器和芯子的储油槽中，当润滑油通过注油环上的缝隙均匀流出后开始浇注，铝合金熔体通过同水平流槽进入由外结晶器、芯子和引锭头组成的型腔，在水冷作用下形成初凝壳，当保温帽内金属液位达到要求后启动铸造机，引锭头向下移动，进行铝合金空心锭的铸造，在此过程中润滑油以脉冲方式分别对空心锭的内、外表面进行润滑。以制备Φ272πιπιΧ Φ 106mm的2A12空心锭为例，当温度达71(T750°C开始浇注，铝液经同水平流槽进入结晶器，水冷作用下形成初凝壳，当保温帽内金属液位高度达到要求80mm后启动铸造机，铸造速度为8(Tl20mm/min，并以脉冲方式向结晶器供油，分别对空心锭的内、外表面进行润滑，润滑油压力为flOkPa，频率为广20次/min，直到铸造结束。铸造时利用循环水冷却空心锭，铸造时金属液从保温帽侧面开口处流入结晶器，在铸造过程中分别对外结晶器和芯子的冷却壁脉冲式注油润滑。显著提高空心锭的内、夕卜表面光洁度，减少后续塑性加工前的去皮量。结晶器设热顶保温帽，有利于铝合金溶体中的夹杂上浮。可以多个结晶器安装在同一个铸造平台上进行生产，生产效率高。芯子底部封闭采用循环水的冷却方式冷却空心锭内表面，彻底避免漏铝引起爆炸的安全隐患。需要理解到的是以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.铝合金空心锭半连铸结晶器，包括水套(I)、外结晶器本体(2)和芯子本体(17 )，水套(I)与外结晶器本体(2)相连接，其特征在于水套(I)的冷却水腔中设有分水环(3)，与冷却水腔相贯通的喷水孔(5)朝向外结晶器冷却壁(4)，外结晶器本体(2)内设有外润滑油通道(6)，外润滑油通道(6)—端通过供油管与供油装置相连，另一端开口于外储油槽(7)，紧压在外储油槽(7)上的外注油环(8)朝向外结晶器冷却壁(4)，在外结晶器本体(2)上固定有外保温帽(9) ，在外保温帽(9)侧面设置同水平流槽；芯子本体(17)置于外结晶器本体(2)中的中央位置，芯子本体(17)的内部为中空结构，形成储水空腔，其底端由堵头密封，芯子本体(17)内设有进水管(12)，进水管(12)的内腔与储水空腔相连通，进水管(12)外套设有出水管(13)，出水管(13)的内壁与进水管(12)的外壁之间形成的内腔与储水空腔相连通；芯子本体(17)内设有内润滑油通道(14)，内润滑油通道(14)一端通过供油管与供油装置相连，另一端开口于内储油槽(15)，紧压在内储油槽(15)上的内注油环(16)朝向芯子冷却壁(18)，芯子冷却壁(18)呈上大下小的锥度结构，芯子本体(17)上固定有内保温帽(11)。
2.根据权利要求I所述的铝合金空心锭半连铸结晶器，其特征在于所述内保温帽(11)和外保温帽(9)的高度为5(T200mm。
3.根据权利要求I所述的铝合金空心锭半连铸结晶器，其特征在于所述外结晶器冷却壁(4)的高度为3(T50mm，芯子冷却壁(18)的高度为3(Tl00mm。
4.根据权利要求I所述的铝合金空心锭半连铸结晶器，其特征在于外注油环(8)的材质为金属，外注油环(8)与外储油槽(7)相接触的面周向上均匀开设缝隙，缝隙的宽度和高度均是O. I O. 5mm。
5.根据权利要求I所述的铝合金空心锭半连铸结晶器，其特征在于内注油环(16)的材质为金属，内注油环(16)与内储油槽(15)相接触的面周向上均匀开设缝隙，缝隙的宽度和高度均是O. I O. 5謹。
专利摘要本实用新型涉及铝合金空心锭半连铸结晶器，水套的冷却水腔中设有分水环，与冷却水腔相贯通的喷水孔朝向外结晶器冷却壁，外结晶器本体内设有外润滑油通道，其一端开口于外储油槽，外储油槽上的外注油环朝向外结晶器冷却壁，在外结晶器本体上固定有外保温帽；芯子本体置于外结晶器本体中的中央位置，其内部为中空结构，设有进水管，进水管外套设有与其同轴的出水管；芯子本体内设有内润滑油通道，内润滑油通道一端开口于内储油槽，内储油槽上的内注油环朝向芯子冷却壁，芯子本体上固定有内保温帽。铸造时利用循环水冷却空心锭，对外结晶器和芯子的冷却壁进行脉冲式注油润滑，显著提高空心锭的内、外表面光洁度，减少后续塑性加工前的去皮量。
文档编号B22D11/055GK202725998SQ20122035078
公开日2013年2月13日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者李新涛, 长海博文, 刘金炎 申请人:苏州有色金属研究院有限公司