[發(fā)明專利]一種鋁合金半連續(xù)鑄造冷卻強度可變的結(jié)晶器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210058144.3
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102581238A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉金炎;長海博文;郭世杰;薛冠霞;王樂酉
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州有色金屬研究院有限公司
• 主分類號: B22D11/055
• 分類號: B22D11/055
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 王玉國;陳忠輝

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及一種鋁合金半連續(xù)鑄造冷卻強度可變的結(jié)晶器，鋁合金半連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

直冷式半連續(xù)鑄造是目前鋁合金企業(yè)生產(chǎn)鋁合金圓錠和扁錠的主要方式，液態(tài)鋁熔體被澆注到由結(jié)晶器和引錠頭所圍成的空間內(nèi)，當鋁熔體與結(jié)晶器及引錠頭發(fā)生接觸，鋁熔體就會被結(jié)晶器和引錠頭冷卻并且沿其邊界發(fā)生凝固。當鋁熔體在結(jié)晶器中達到一定高度，并且凝殼具有足夠強度來支撐這些鋁熔體的時候，引錠頭將以給定的鑄造速度向下運動。已凝固的鑄錠將隨著引錠頭一起下降，當鑄錠被拉出結(jié)晶器時，結(jié)晶器內(nèi)的冷卻水直接噴到鑄錠的表面，鑄錠被迅速的冷卻下來。這樣鋁熔體不斷的被澆鑄到結(jié)晶器內(nèi)，而已凝固的鑄錠也不斷的被拽出結(jié)晶器，構(gòu)成了一個連續(xù)的過程。直冷式半連續(xù)鑄造過程可分為兩個階段：鑄造開始階段和鑄造穩(wěn)定階段，鑄造開始階段采用較低的鑄造速度，然后鑄造速度逐步增加，過渡到鑄造穩(wěn)定階段。

半連續(xù)鑄造過程中鑄錠四周采用連續(xù)的冷卻水噴射冷卻，導(dǎo)致鑄錠橫截面上存在非常大的溫度梯度，鑄錠縱剖面存在一個液穴，鑄錠凝固收縮的拉應(yīng)力產(chǎn)生一個軸向分量，鑄造開始階段已成型鑄錠抗變形能力較差，導(dǎo)致鑄錠的底部形成拱形，這種現(xiàn)象被稱為翹曲。翹曲形成對凝殼有破壞作用，凝殼破裂就會產(chǎn)生漏流現(xiàn)象，從而影響鑄錠的成型和鑄造成功率。工業(yè)生產(chǎn)中為了抑制或減輕翹曲，鑄造開始階級采用較弱的冷卻工藝，當鑄造過渡到穩(wěn)定階段采用較強的冷卻工藝，以細化顯微組織，提高鑄錠質(zhì)量。現(xiàn)有鑄造冷卻工藝中鑄造開始階段冷卻水流量較小，隨著鑄造過渡到穩(wěn)定階段，逐漸增加冷卻水流量。為了進一步降低鑄造開始階段冷卻強度，國外開發(fā)出非連續(xù)式/脈沖水冷技術(shù)，加氣水冷技術(shù)等，明顯改善了鑄錠翹曲。最新的鑄造技術(shù)中開始階段采用較小水流量的一組冷卻水以低入射角度沖擊鑄錠，得到較弱的冷卻強度；穩(wěn)定階段增加水流量的同時，另外增加高入射角度的一組冷卻水冷卻鑄錠，高入射角度冷卻水流沖擊點高于低入射角度冷卻水流沖擊點，兩組冷卻水流交叉分布，與單組冷卻水冷卻相比增強了單位流量的冷卻水冷卻效率，從而增強冷卻強度。但這種冷卻方式下，當冷卻水流量增大到一定程度時，由于水壓過大，高入射角度的冷卻水流沖擊到鑄錠表面散開，容易促使部分水流沿鑄錠表面向上返水，嚴重時進入結(jié)晶器內(nèi)部鋁液表面，導(dǎo)致鑄錠局部冷卻不均，產(chǎn)生表面裂紋。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種鋁合金半連續(xù)鑄造冷卻強度可變的結(jié)晶器。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種鋁合金半連續(xù)鑄造冷卻強度可變的結(jié)晶器，其特征在于：所述結(jié)晶器設(shè)置有上水腔和下水腔，所述上水腔的底部設(shè)置減壓腔，所述下水腔的頂部和底部上設(shè)置有減壓腔，所述上水腔的底部通過安裝分水板相隔減壓腔，所述下水腔的頂部和底部通過安裝分水板相隔減壓腔，所述上水腔的減壓腔上設(shè)置有第三組冷卻水孔，所述下水腔頂部的減壓腔上設(shè)置有第一組冷卻水孔，所述下水腔底部的減壓腔上設(shè)置有第二組冷卻水孔，所述第一組冷卻水孔和第二組冷卻水孔在同一豎直平面內(nèi)，且與第三組冷卻水孔呈交叉狀布置，所述第一組冷卻水孔和第二組冷卻水孔的角度大于40°，所述第三組冷卻水孔的角度小于40°。

進一步地，上述的一種鋁合金半連續(xù)鑄造冷卻強度可變的結(jié)晶器，其中，結(jié)晶器由大面?zhèn)壬w和小面?zhèn)壬w圍成的長方體，所述大面?zhèn)壬w與所述小面?zhèn)壬w相交處設(shè)有角部隔墻布置，所述大面?zhèn)壬w的兩端各設(shè)置有上水腔和下水腔，所述小面?zhèn)壬w的兩端各設(shè)置有上水腔和下水腔，所述角部隔墻上開有進水端口，所述進水端口與大面?zhèn)壬w的上水腔相連通，且還與小面?zhèn)壬w的上水腔相連通，所述大面?zhèn)壬w的上水腔通過大面?zhèn)壬w的進水孔與大面?zhèn)壬w的下水腔相連通且大面?zhèn)壬w的進水孔位置處設(shè)置有氣控水閥，所述小面?zhèn)壬w的上水腔通過小面?zhèn)壬w的進水孔與小面?zhèn)壬w的下水腔相連通，所述結(jié)晶器的內(nèi)腔中設(shè)置有相對的內(nèi)襯，所述內(nèi)襯之間設(shè)置有引錠頭。

更進一步地，上述的一種鋁合金半連續(xù)鑄造冷卻強度可變的結(jié)晶器，其中，所述第一組冷卻水孔與第二組冷卻水孔、第二組冷卻水孔與第三組冷卻水孔之間的孔間距在10~16mm，且其孔的直徑為2~6mm。

更進一步地，上述的一種鋁合金半連續(xù)鑄造冷卻強度可變的結(jié)晶器，其中，角部隔墻上的進水端口上設(shè)置有過濾器。

本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)性特點和進步主要體現(xiàn)在：