一种结晶器的制作方法

本发明涉及铝合金熔铸技术领域，特别涉及一种结晶器。

背景技术：

在铝加工过程中，铝合金熔铸是第一道工序，结晶器作为铝合金熔铸工序的关键设备，铝液在结晶器中浇铸成型。现有技术中结晶器与冷却水相互独立设置，冷却水通过水套出水来实现结晶器的冷却目的。该种冷却方式容易造成结晶器的大面和小面冷却不匹配，导致结晶质量降低。

因此，如何实现结晶器大面与小面的冷却匹配，提高铸锭结晶质量，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种结晶器，以实现结晶器大面与小面的冷却匹配，提高铸锭结晶质量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种结晶器，包括：

结晶器本体，所述结晶器本体的中部开设有结晶空腔，所述结晶器本体沿所述结晶空腔的外壁开设有环状空腔，所述环状空腔与冷却水系统连通；

位于所述结晶器本体下端用于牵引和支撑铸锭的底座。

优选的，在上述结晶器中，所述环状空腔的进水口设置在所述结晶器本体的下端，所述环状空腔的排水通道一端与所述环状空腔的中部连通，另一端与所述结晶器本体的下端连通；

还包括能够与所述结晶器本体的下端连接用于封堵所述排水口的封板，所述封板与所述结晶器本体下端形状相同，所述封板上设置有与所述冷却水系统连通的排水口。

优选的，在上述结晶器中，所述结晶器本体的长度方向的两端均开设有用于充注油液的油槽；

还包括设置在所述结晶器本体上端面的油槽压盖，所述油槽压盖与所述结晶器本体的上端面设置有用于供油液流通的缝隙，所述缝隙与所述油槽通过油道连通。

优选的，在上述结晶器中，还包括环状挡水板，所述挡水板上开设有用于分散水压的孔，所述挡水板位于所述环状空腔内且与所述环状空腔同轴布置，所述封板和所述环状空腔上开设有与所述环状挡水板配合的限位凹槽。

优选的，在上述结晶器中，所述结晶器本体的拐角位置设置有与所述环状空腔连通的冷却水孔，所述冷却水孔沿所述结晶空腔的轴线方向开设。

优选的，在上述结晶器中，所述结晶器本体的拐角的角度40°-80°。

优选的，在上述结晶器中，所述冷却水孔的直径为3-5mm。

优选的，在上述结晶器中，所述底座与所述结晶器本体配合的一端为光滑双曲凹面。

优选的，在上述结晶器中，所述底座上开设有用于释放收缩应力的孔，所述孔为通孔。

优选的，在上述结晶器中，所述结晶器本体为6061铝合金结晶器。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的结晶器，包括结晶器本体和底座，本方案将结晶器本体与冷却水系统进行一体式设计，结晶器本体的中部开设有结晶空腔，结晶器本体沿结晶空腔的外壁开设有环状空腔，环状空腔与冷却水系统连通，冷却水系统进入环状空腔对结晶器腔体进行冷却，不需要单独设置水套，且该种设置方式能够实现对结晶空腔外壁的均匀冷却，实现了结晶器大面与小面的冷却匹配，提高了结晶质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的结晶器的俯视图；

图2为本发明实施例提供的结晶器的主视图；

图3为本发明实施例提供的结晶器的仰视图；

图4为图2中C的局部放大图；

图5为图2中D的局部放大图；

图6为图1中J的局部放大图；

图7为图3中G的局部放大图；

图8为本发明实施例提供的结晶器的左视图。

1、结晶器本体，2、环状空腔，3、油槽，4、冷却水孔，5、油道，6、环状挡水板。

具体实施方式

本发明公开了一种结晶器，以实现结晶器大面与小面的冷却匹配，提高铸锭结晶质量。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图8，图1为本发明实施例提供的结晶器的俯视图；图2为本发明实施例提供的结晶器的主视图；图3为本发明实施例提供的结晶器的仰视图；图4为图2中C的局部放大图；图5为图2中D的局部放大图；图6为图1中J的局部放大图；图7为图3中G的局部放大图；图8为本发明实施例提供的结晶器的左视图。

本发明公开了一种结晶器，包括结晶器本体1和底座，底座与结晶器本体1活动配合。

本方案结晶器本体1与冷却水系统进行一体式设计，结晶器本体1的中部开设有结晶空腔，结晶器本体1沿结晶空腔的外壁开设有环状空腔2，环状空腔2与冷却水系统连通，冷却水系统进入环状空腔2对结晶器腔体进行冷却，不需要单独设置水套，且该种设置方式能够实现对结晶空腔外壁的均匀冷却，实现了结晶器大面与小面的冷却匹配，提高结晶质量。

底座位于结晶器本体1下端用于牵引和支撑铸锭。铸造开始时，底座上端伸入结晶器内，作为结晶器的活底，在铸造过程中，底座下降，将铸锭拉出结晶器的结晶空腔。

本方案提供的结晶器能够实现铸锭的连续生产。

优选的，环状空腔2沿结晶器轴线方向的高度越高越好，能够最大程度的提高铸锭质量，环状空腔2与结晶空腔同轴布置，能够保证对结晶空腔任意位置的均匀冷却，从而进一步提高了铸锭结晶质量。

环状空腔2的进水口设置在结晶器本体1的下端，环状空腔2的排水通道一端与环状空腔2的中部连通，另一端与结晶器本体1的下端连通，环状空腔2的进水口与排水通道之间间隔一定的距离，优选的，排水通道的水流量较进水口的水流量小，从而能够保证冷却水的利用率。

本方案提供的结晶器还包括能够与结晶器本体1的下端连接用于封堵排水口的封板，封板与结晶器本体1下端形状相同，封板上开设有与结晶空腔位置对应且尺寸相等的孔，从而保证铸锭结晶的正常进行。

封板的作用是对结晶器本体1的下端起到封堵作用，在环状空腔2进行清洗时，能够封堵排水通道，实现对环状空腔2的有效清理。

优选的，封板与结晶器本体1配合的端面上设置橡胶圈，避免漏水。

封板与结晶器本体1可以采用可拆卸连接的方式，例如封板与结晶器本体1螺栓连接，封板与结晶器本体1还可以采用不可拆卸的方式连接，例如焊接连接或者铆接连接。

封板上设置有与冷却水系统连通的排水口。

结晶器本体1的长度方向的两端均开设有用于充注油液的油槽3；

还包括设置在结晶器本体1上端面的油槽3压盖，油槽3压盖与结晶器本体1的上端面设置有用于供油液流通的缝隙，缝隙与油槽3通过油道5连通。

油槽3内充入的油液为润滑油，起到润滑的作用，能够保证铸锭与结晶器顺利脱离，进一步提高铸锭的生产质量和生产效率。

两个油槽3同时充入润滑油，润滑油通过缝隙流至铸锭与结晶空腔的内壁之间，从而实现对铸锭的有效润滑。

缝隙与油槽3的连通通过油道5实现，如图所示，油道5包括与油槽3连接的水平油道5和与缝隙垂直的竖直油道5，水平油道5与竖直油道5连通。

在本方案的一个实施例中，油槽3压盖与结晶器本体1螺栓连接。

为了进一步优化上述技术方案，结晶器还包括环状挡水板6，挡水板上开设有用于分散水压的孔，挡水板位于环状空腔2内且与环状空腔2同轴布置，封板和环状空腔2上开设有与环状挡水板6配合的限位凹槽。

挡水板的作用是对环状空腔2内的冷却水起到分流的作用，挡水板上的孔分散冷却水的水压，避免离结晶器进水口近的位置水压大，离进水口远的位置水压小，实现水流量的控制，使得冷却水从结晶器大小面中心沿结晶器轴线方向的上下两端均匀分布。

优选的，分散水压的孔的直径为10mm。出水孔的总面积大于挡水板总面积的20％-25％。

结晶器本体1的拐角位置设置有与环状空腔2连通的冷却水孔4，冷却水孔4沿结晶空腔的轴线方向开设，实现对铸锭的位于结晶器拐角位置的有效冷却，进一步提高铸锭的结晶质量。

优选的，结晶器本体1的拐角的角度40°-80°。在考虑铸锭结晶设计时，一般考虑铸锭收缩而设计，通常铸锭横截面宽度方向的收缩率为1.5％-2.0％，厚度方向在长度方向两端的收缩率为2.8％-4.35％，厚度方向在中心处的收缩率为5.5％-8.5％，拐角处的角度一般称为R角，对航空用铝合金铸锭成型，R角应该是越大越好，通常选择80°，在实际生产过程中考虑到几何废料，下道工序等因素，需要减小R角，在本方案的一个具体实施例中将R角设计为50°，此时效果最优。

优选的，冷却水孔4的直径为3-5mm，优选的，冷却水孔4的直径为4mm，冷却水孔4直径的选择与合金性质油管，根据铸锭成型条件得到。结晶器的每个拐角处均设置有冷却水孔4。

当结晶器的尺寸为600mm*1600mm时，R角为50°，冷却水孔4的直径为4mm，冷却水孔4的总个数为512个。

优选的，底座与结晶器本体1配合的一端为光滑双曲凹面，能够减小铸锭在底座上凝固时的的收缩抗力，逐层收缩，降低铸锭底部拉应力，并增大了铸锭中间的厚度，提高铸锭产生底部裂纹的抗力。

底座上开设有用于释放收缩应力的孔，优选的，底座的两端分别设置三个孔，起到均匀释放应力的作用。在本方案的具体实施例中，孔为通孔，还可以起到排水的作用。

优选的，本方案中结晶器本体1为6061铝合金结晶器，6061铝合金锻造后具有高强度和高抗变形能力，能够在一定程度上延长结晶器的使用寿命。

优选的，底座也可以为6061铝合金底座。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。