[發(fā)明專利]一種用于鑄造鋁空心錠的短結(jié)晶器

無效

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• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN102909324A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何曉利
• 申請（專利權(quán)）人: 安陸火鳳凰鋁材有限責(zé)任公司
• 主分類號: B22D11/041
• 分類號: B22D11/041;B22D11/055
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁加工中技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及一種用于鑄造鋁空心錠的短結(jié)晶器。

背景技術(shù)

目前鋁合金無縫鋁管的坯料管生產(chǎn)方式主要有三種：1、實心錠穿孔熱擠壓法；2、空心錠熱擠壓法；3、薄壁空心錠三輥熱軋法。這三種生產(chǎn)方式中第一種實心錠穿孔擠壓主要適合生產(chǎn)軟鋁合金管，而且一般是內(nèi)徑較小的鋁合金無縫管；對于強度較高的合金管材和大規(guī)格管材，實心錠穿孔擠壓無法生產(chǎn)，適應(yīng)范圍很小，一般采用其余兩種生產(chǎn)方式空心錠熱擠壓法、薄壁空心錠三輥熱軋法。

鋁合金空心錠主要通過直接鑄造空心錠和采用實心錠進行鉆孔獲得。對于內(nèi)徑尺寸較大的鋁管，必須采用鑄造空心錠，由于空心錠的內(nèi)孔基本等同于坯料管的內(nèi)徑尺寸，采用實心錠鉆孔生產(chǎn)空心錠，需鉆一個較大的內(nèi)孔，鉆孔去掉的部分占有很大的比例，大部分變成鋁屑，需要重新復(fù)化再生成鋁錠，工效低、浪費極大。

鑄造空心錠，空心錠內(nèi)外表面對管材的質(zhì)量有致命的影響，鑄造空心錠經(jīng)過加溫擠壓成坯料管，坯料管生產(chǎn)完工后一般通過拉伸、冷軋等工序得到合適規(guī)格的成品鋁管。空心錠在擠壓過程中，要求空心錠內(nèi)外表面光滑，組織晶粒細密，無拉裂、氣孔、夾渣等缺陷，空心錠在擠壓之前，一般需對有缺陷和要求高的產(chǎn)品的空心錠進行機械加工。因此，鑄造空心錠是生產(chǎn)成品鋁合金管最為基礎(chǔ)與關(guān)鍵的工藝步驟。

空心錠的鑄造工裝由結(jié)晶器外殼、芯子、三角架、牽引棒等構(gòu)成，鑄造過程中，結(jié)晶器工裝均勻分布在分水盤外圈上，由分水盤給每個外殼和芯子供應(yīng)冷卻水，分鋁盤位于分水盤正中，爐內(nèi)鋁液流入分鋁盤，再由分鋁盤分配到每個結(jié)晶器，注入由外殼和芯子形成的環(huán)形縫隙中。

鑄造開始時，升降機上升，牽引棒進入結(jié)晶器環(huán)形縫隙中，開冷卻水，鋁液由分鋁盤注入，首先受外殼和芯子的冷卻即一次冷卻，開始凝固成結(jié)晶膜并附著在牽引棒上，牽引棒下降，帶動已結(jié)晶的空心錠下降并逐漸拉出結(jié)晶器，外殼和芯子下緣噴出的水結(jié)觸空心錠即二次冷卻，牽引棒下降，鋁液注入，通過鋁液的溫度，下降的速度、冷卻水的大小的調(diào)節(jié)使整個鑄造過程形成流量平衡和能量平衡，結(jié)晶器內(nèi)形成穩(wěn)定的固液線即液穴，鑄造持續(xù)進行，完成一個鑄次。

在目前空心錠鑄造生產(chǎn)過程中，一次冷卻生成結(jié)晶膜由于和外殼和芯子的摩擦、鋁液的加溫，結(jié)晶膜重熔或變薄，強度下降，容易造成內(nèi)外表面拉裂、跑流現(xiàn)象且經(jīng)常出現(xiàn)；在凝固過程中由于液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)出現(xiàn)收縮，芯子必須加工面錐形，避免凝固的空心錠抱在芯子上，芯子出現(xiàn)錐度后，由于二次冷卻的作用，在結(jié)晶器內(nèi)部，從上至下存在溫度梯度和凝固收縮的影響，內(nèi)孔尺寸逐漸變小，采用的芯子為單錐度，且結(jié)晶器芯子長度一定時，芯子的錐度過小，容易抱芯，錐度過大，空心錠和芯子之間將形成一層絕熱的空氣隙，阻礙了進一步冷卻，而源源不斷的鋁液補充將造成結(jié)晶膜重熔，出現(xiàn)泄漏，泄漏的鋁液遇二次水冷卻，形成偏析瘤，附在空心錠內(nèi)表面。

而鑄造空心錠用結(jié)晶器芯子，在凝固過程中，由于大部分金屬在結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶，同時伴隨重熔再結(jié)晶過程，晶粒有充分的時間長大，結(jié)晶晶粒粗大，加工性能較差。

綜上所述，鑄造空心錠用現(xiàn)有生產(chǎn)工藝要求的結(jié)晶器芯子長度與單錐度，得到的空心錠表面裂紋，偏析瘤較多，由于金屬在結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶，晶粒度也較差，在后續(xù)生產(chǎn)中，除了對空心錠進行機械加工，部分還需要對擠出的坯料管進行刮皮處理，難以滿足對組織性能較高要求的產(chǎn)品，消耗大，質(zhì)量很難控制，成品率低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種用于鑄造鋁空心錠的短結(jié)晶器，通過縮短結(jié)晶器長度，避免了晶粒長大，空心錠晶粒較細，加工性能和成品管材表面質(zhì)量優(yōu)良，提高生產(chǎn)的空心錠質(zhì)量與成品率；通過改進結(jié)晶器芯子為雙錐度，芯子上部分與下部分為兩個錐度，滿足生產(chǎn)工藝要求，防止結(jié)晶膜重熔和拉裂，避免空心錠表面裂紋、偏析瘤，提高工效。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種可更換內(nèi)襯的銅鋁復(fù)合結(jié)晶器，銅鋁復(fù)合結(jié)晶器內(nèi)套用鋁合金，內(nèi)襯用紫銅，便于更換內(nèi)襯，管坯鑄造過程中潤滑效果好，保證了管坯表面質(zhì)量。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種用于鑄造鋁空心錠的雙錐度短結(jié)晶器，包括結(jié)晶器外殼、外殼進水管，三角架卡入外殼的環(huán)形槽內(nèi)，并可在外殼上轉(zhuǎn)動，外殼內(nèi)固裝有內(nèi)套和內(nèi)襯，芯子放置在內(nèi)襯內(nèi)，芯子上方有進水口，進水口接芯子進水管，芯子進水管安裝在三角架上，芯子下方設(shè)有出水口及出水孔，芯子與內(nèi)襯之間有鋁液入口，主要是所述芯子為內(nèi)空圓錐狀，高度為80~120?mm，芯子上部分高度為芯子高度的65-70%，錐度為1：30~50，芯子下部分高度為芯子高度的30-35%，錐度為1：15~17。