[發明專利]一種生產鋁合金空心鑄錠的設備及其使用方法

有效

• 申請號: 201210255198.9
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN102806323A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 張海濤;崔建忠;秦克
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B22D11/04
• 分類號: B22D11/04
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

技術領域

本發明涉及鋁合金技術領域，具體涉及一種生產鋁合金空心鑄錠的設備及其使用方法。

背景技術

鋁合金管材在電力，建筑等行業得到廣泛的應用，其主要生產方式主要有兩種：

1.鑄造生產實心鑄錠，通過軋制或擠壓生產出管材，但是這樣的生產工藝工序多，金屬利用率低；

2.鑄造生產空心鑄錠，通過擠壓獲得管材，其工藝工序少，金屬利用率高。

因此鑄造生產空心鑄錠是生產鋁合金管材的首選工藝。目前生產鋁合金空心鑄錠的主要方法是半連續鑄造。半連續鑄造設備通常由芯模，結晶器和引錠所組成。在鑄造開始時將鋁合金熔體澆注到芯模，結晶器和引錠所組成的型腔內，然后引錠向下移動，鑄錠從結晶器被拽出，同時二冷水碰到鑄錠上進一步冷卻，構成一個連續的過程。所以，鋁合金半連續鑄造具有設備簡單，投資少的生產工藝。但是，目前生產過程用仍然存在著很多問題，其中最嚴重的兩個問題是：抱芯和拉漏。

抱芯，現有生產空心鑄錠的芯模，通有二冷水，當空心鑄錠被拽出結晶器時，其內表面接觸二冷水后，迅速凝固收縮，緊緊的抱住芯模，使鑄錠不能被拉出結晶器，鑄造不能進行下去。這種嚴重的問題導致，空心鑄錠生產不能像實心鑄錠那樣可以同時生產多根鑄錠，只能單根生產，大大降低了生產效率。這個問題多發生在凝固收縮大的合金，如7XXX，2XXX鋁合金。

拉漏，它的產生過程同抱芯相似，但不同的是鑄錠被拽出結晶器后沒有包住芯模，而是鑄錠內表面形成的凝固殼由于與芯模摩擦力較大而被拉斷，導致在熔池內的鋁熔體泄露，泄露的鋁熔體很容易和二冷水接觸發生爆炸，另外，泄露的熔體也很容易堵住空心鑄錠的內孔，使芯模二冷水不能留下，上返到熔池內，發生嚴重的爆炸。這個問題多發生在凝固收縮小的合金，如鋁硅合金。

無論是抱芯還是拉漏都是由于合金在凝固過程中冷卻收縮導致鑄錠與芯模之間摩擦力大造成的。因此為了解決這兩個問題，就要減小摩擦力，這就是本發明的出發點。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種生產鋁合金空心鑄錠的設備及方法，減小了鋁合金空心鑄造過程中鑄錠與芯模之間摩擦力，避免了抱芯和拉漏現象的產生。

本發明的一種生產鋁合金空心鑄錠的設備，包括芯模，結晶器，支架，引錠，其中芯模位于結晶器中心，并且芯模與結晶器同心，設置在結晶器上的支架用于支撐芯模，引錠設置在芯模下部，芯模與結晶器中間的空間為型腔，所述的芯模設計成上大下小的錐度，其錐度大小為1^o～30^o，芯模中設置冷卻系統和潤滑系統，所述的結晶器的鋁套內的水腔中設置線圈，并且結晶器上設置有分流器和擋塊；?

所述的芯模的冷卻系統包括入水管，出水管，轉接器，芯模水腔，水道，其中入水管連接芯模水腔，芯模水腔通過水道連接到轉接器，轉接器連接出水管；

所述的水道由水道導磁材料部分和水道不銹鋼部分組成；

所述的潤滑系統包括入油管，油蓋，銅套，油腔，油孔，其中入油管連接到油腔，油腔上設置有油蓋，設置在油腔中的油孔與銅套外壁連接；

所述的銅套的材質為紫銅或銅鉻合金；

所述的結晶器包括熱頂，鋁套，石墨環，線圈，水腔，分流器，擋塊，流道，其中熱頂與石墨環連接，水腔設置在鋁套內部，水腔內設置有線圈，在流道與分流器中間設置有擋塊；

所述的線圈的材質為耐水耐壓扁銅線；

所述的分流器上設置有分流孔。

一種生產鋁合金空心鑄錠的設備的使用方法，按如下步驟進行：鑄造前將線圈通以低頻交流電，產生低頻電磁場，電磁場頻率5～45Hz，電磁場強度5000At～50000At，然后將熔體澆注到流道中，熔體在進入分流器前接觸分流器入口處的擋塊，熔體被擋塊擋住后沿周向通過分流器的分流孔被均勻地分配到型腔內，型腔內上部分由熱頂儲存熔體，下部分由結晶器的石墨環和冷卻系統將液態合金凝固為空心鑄錠，澆注溫度710～900℃，鑄造速度50～300mm/min，結晶器水流量為50-300l/（min·m）,芯模水流量為10-100?l/（min·m），冷卻過程中通過設計的潤滑系統進一步防止鑄造過程中的抱芯與拉漏現象，同時通過調整芯模的高位置，達到控制芯模出口與液穴根部距離為小于芯模總高度的二分之一，當液穴根部高于芯模出口的距離為二分之一芯模高度時，抱芯將發生；當液穴根部低于芯模出口的距離為二分之一芯模高度時，拉漏將發生；

所述的芯模出口與液穴根部距離最佳為小于芯模總高度的四分之一；