CN101161371A - 内孔水冷却铸造空芯棒坯的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内孔水冷却铸造空心棒坯的方法及其装置，包括外结晶器、内结晶器以及引锭座，由内部冷却水冷却的用于形成棒坯内孔的内结晶器设于铸室内，打开内结晶器里的内冷却水，同时将金属熔融液注入铸室内，内结晶器装置周围的熔融液形成凝固的空心孔；然后通过引锭座将凝固的空心棒坯下拉出外结晶器，同时打开冷却外结晶器的外冷却水，持续向铸室内注入金属熔融液。本发明采用内结晶模式铸造方法铸造铝合金不同孔径的空心棒坯，由于铸造空心棒是通过内外水冷却，故浇铸速度要比铸造实心棒快，也就必然提高生产效率，而且无需后期的钻孔加工步骤，因此生产效率进一步提高，成本下降。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金空心棒坯的铸造技术。
技术背景
铝合金无缝管的挤压，需要用空心棒作为加工坯料，而常用的铝合金空心棒坯的加工方法是机械加工法，该方法是先做好铝合金实心棒，按生产需要锯切成段，然后再用车床或钻床加工内孔。用这种方法加工空心棒坯，产生的废料多，生产成本高，效率低。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种内孔水冷却铸造空心棒坯的方法，其可大大提高了生产效率，降低生产成本。
本发明的另一个目的是提供一种内孔水冷却铸造空心棒坯的装置，可高效率的生产各种不同孔径的空心坯料以满足挤压无缝管生产所需。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下技术方案：一种内孔水冷却铸造空心棒坯的方法，其特征在于：铸室内设有通过水冷形成棒坯内孔的内结晶器，打开内结晶器里的内冷却水，同时将金属熔融液注入铸室内，内结晶器装置周围的熔融液形成凝固的空心孔；然后随内结晶器下端的引锭座下降将凝固的空心棒坯下拉出铸室，同时打开铸室外的外冷却水，持续向铸室内注入金属熔融液，使铸造连续。
一种内孔水冷却铸造空心棒坯的装置，其特征在于包括：由外部冷却水冷却的外结晶器；由内部冷却水冷却的用于形成棒坯内孔的内结晶器，其固设于外结晶器内，与外结晶器之间的空间构成铸室；在铸造开始时位于外结晶器内且插接于内结晶器下端用于将凝固的空心棒坯拉出铸室的引锭座。
本发明采用内结晶模式铸造方法铸造铝合金不同孔径的空心棒坯，由于铸造空心棒是通过内外水冷却，故浇铸速度要比铸造实心棒快，也就必然提高生产效率，而且无需后期的钻孔加工步骤，因此生产效率进一步提高，成本下降。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图；
图2a～2c分别是本发明的内结晶器支架主视图、俯视图以及图2b中的A部放大图；
图3是本发明的内结晶器冷却及排气结构示意图；
图4a、4b分别是本发明的内结晶器及导水板结构仰视图以及图4a的B-B剖面图；
图5是本发明的引锭座变径及排水结构示意图；
图6a、6b分别是本发明的保温套压盖俯视图以及图6b的C-C剖面图。
具体实施方式
本发明的内孔水冷却铸造空心棒坯的方法，采用立式半连续铸造，其铸室内设有通过水冷形成棒坯内孔的内结晶器14，首先打开内结晶器14里的内冷却水，同时将金属熔融液注入铸室内，此时内结晶器14周围的熔融液形成凝固的空心孔；然后凝固的空心棒坯随内结晶器下端的引锭座下降拉出铸室，同时打开铸室外的外冷却水，持续向铸室内注入金属熔融液。在铸造过程中先开内冷却水，注入金属熔融液，待凝固的空心棒坯随引锭座下降开始下拉出铸室时再开外冷却水，同时控制好内外冷却水的压力，内冷却水的水压为0.01～0.05MPa，外冷却水的水压为0.04～0.08Mpa，在本实施例中内水压0.03MPa，外水压0.06MPa。内结晶器14是采用热导率高的材料，铸造方法是内外同时冷却的铸造方法铸造空心棒。
如图1所示，本发明的内孔水冷却铸造空心棒坯的装置，包括：由外部冷却水冷却的外结晶器17；由内部冷却水冷却的用于形成棒坯内孔的内结晶器14，其固设于外结晶器17内，与外结晶器17之间的空间构成铸室；在铸造开始时位于外结晶器17内且插接于内结晶器14下端用于将凝固的空心棒坯拉出铸室的引锭座16。
由于冷却水的作用，引锭座16和内、外结晶器14、17温度均低于金属液凝固点，因此，靠近铸室室壁的金属液表面会形成凝固壳(铸棒)。随着冷却强度的不断增强，金属液温度不断下降，金属液会不断凝固形成铸棒。此时，引锭座16缓慢下降，已凝固的铸棒会随引锭座16一起下降，空心铸棒在缓慢离开内外结晶器的同时，又有新的较高温度的铝熔液注入铸室内，从而形成连续的凝固铸棒。
如图3所示，内结晶器14为中空的外锥体，可防止铝熔液冷凝收缩时抱住内结晶器14。内结晶器14上端垂直连通有可向其内部输入冷却水的内冷却管7，下端接有导水板15。一根小无缝钢管作为排气管1贯穿于内冷却管7、内结晶器14以及导水板15，并与外界连通。内冷却管7是一根带螺纹的无缝钢管，上端与三通水管接头3连接，冷却水从三通水管接头3进入内冷却管7。三通水管接头3又与调整螺母2连接，调整螺母2又与排气管1上端连接；冷却管7下端以螺纹连接内结晶器14，为防内结晶器14在铸造时松动，加装锁紧螺母13将内结晶器14锁紧。如图4a、4b所示，导水板15开设有二排不同角度的喷水孔，较好的，两排喷水孔的喷水角度β1和β2的交点(即喷水着落点)离水结晶器距离L为16～20厘米。排气管1下端连接导水板15，下面装有一个螺母18固定。内冷却管7与内结晶器14连接位置的上方部分套装有耐高温的保温管10，保温管10与内结晶器14接触，中间垫有二层保温纤维纸。保温管10上端装有锁紧螺母8。为防螺母8旋转时磨坏保温管10，在中间加装有一垫片9。
外结晶器17上方对应保温管10的位置设有保温套12，保温管10和保温套12之间留有容纳金属熔融液的空间，保温管10和保温套12通过保温套压盖11夹紧固定。保温套12被外结晶器17和保温套压盖11将其夹紧，既不会插铝，也不会漏冷却水。内冷却管7贯穿保温套压盖11，并通过内结晶装置支架5与保温套压盖11固接，内结晶装置支架11与内、外结晶器同心。
为确保内结晶器17与外结晶器17的同轴度，在加工内结晶装置支架5时，如图2a～2c所示，内结晶装置支架5必须提高51孔与外圆52的同轴度。为使翻盘时内结晶装置不会掉下，在支架5的下法兰上开有3个弧形槽或弧形孔53，且3个槽或孔均布，弧形孔53中的大圆孔R1与小圆孔R2的圆心沿支架5的轴心线的夹角为10度。而支架5的下法兰装在保温套压盖11的孔111内。如图6a、6b所示：为了保证孔111与图2的孔51的同轴度，必须提高加工精度，顶面112设有的3个螺丝孔，装有3个螺栓20，用以安装内结晶装置支架。安装时将内结晶装置支架5的法兰安装面53的3个大圆孔R1对准定位螺栓20装进保温压盖11的孔111内，然后沿顺时针方向转动10度，定位螺栓20即被小圆孔R2卡接，内结晶装置支架就被快速固定好了，装拆简单快捷。
如图5所示，引锭座16中央开设有供内结晶器14插接用的带内锥度的排水孔。该引锭座排水孔可以是带内螺纹的内锥体，供铸造不同内孔径使用的变径套19旋接安装于排水孔内。
铸造过程：
铸造开始前，先将内结晶器14插入引锭座16排水孔中，调整好内结晶器14与引锭座16锥孔的间隙，以内结晶器14能在引锭座16锥孔中自由转动为宜，间隙不能大，否则会漏铝液而影响铸造。
铸造开始，先打开内冷却水，再将金属铝熔融液注入铸室内。然后引锭座16缓慢下降，已凝固的铸棒会随引锭座16一起下降滑出外结晶器17，同时打开外冷却水，注入供铸棒外周冷却水的分水盘水箱21，外结晶器17设有二排向心喷水的小孔22，冷却水直接喷向铸棒外周围形成水套，由外向内冷却。而内结晶器14上的导水板15设有二排向外喷水的小孔，由内向外冷却。继续注入金属熔融液，此时铸棒内外冷却，靠近外结晶器壁和内结晶器壁的金属溶融液凝固成空心铸棒。由于内结晶装置连接非常严密和牢固，不会发生漏水。这样铸造出的空心棒内孔不偏心，且又光滑。
本发明适用于铸造各种系列合金的铝合金空心棒。
Claims (10)
1.一种内孔水冷却铸造空心棒坯的方法，其特征在于：铸室内设有通过水冷形成棒坯内孔的内结晶器，打开内结晶器里的内冷却水，同时将金属熔融液注入铸室内，内结晶器装置周围的熔融液形成凝固的空心孔；然后凝固的空心棒坯随内结晶器下端的引锭座下降拉出铸室，同时打开铸室外的外冷却水，持续向铸室内注入金属熔融液。
2.根据权利要求1所述的内孔水冷却铸造空心棒坯的方法，其特征在于：所述的内冷却水的水压为0.01～0.05MPa，外冷却水的水压为0.04～0.08Mpa。
3.一种内孔水冷却铸造空心棒坯的装置，其特征在于包括：
～由外部冷却水冷却的外结晶器；
～由内部冷却水冷却的用于形成棒坯内孔的内结晶器，其固设于外结晶器内，与外结晶器之间的空间构成铸室；
～在铸造开始时位于外结晶器内且插接于内结晶器下端用于将凝固的空心棒坯拉出铸室的引锭座。
4.根据权利要求3所述的内孔水冷却铸造空心棒坯的装置，其特征在于：所述的内结晶器为外锥体，所述的引锭座上开设有供内结晶器插接用的带内锥度的排水孔。
5.根据权利要求3所述的内孔水冷却铸造空心棒坯的装置，其特征在于：所述的引锭座排水孔为带内螺纹的内锥体，供铸造不同内孔径使用的变径套旋接于排水孔内。
6.根据权利要求3所述的内孔水冷却铸造空心棒坯的装置，其特征在于：所述的内结晶器上端垂直连通有可向其内部输入冷却水的内冷却管，下端接有导水板，一与外界连通的排气管贯穿于内冷却管、内结晶器以及导水板。
7.根据权利要求3所述的内孔水冷却铸造空心棒坯的装置，其特征在于：所述的导水板开设有两排不同喷水角度的喷水孔，两排喷水孔喷水角度的交点与内结晶器的距离为16～20厘米。
8.根据权利要求3所述的内孔水冷却铸造空心棒坯的装置，其特征在于：所述的内冷却管与内结晶器连接位置的上方部分套装有耐高温的保温管，所述外结晶器上方对应保温管的位置设有保温套，保温管和保温套之间留有容纳金属熔融液的空间，保温管和保温套通过保温套压盖夹紧固定。
9.根据权利要求8所述的内孔水冷却铸造空心棒坯的装置，其特征在于：所述内冷却管贯穿保温套压盖，并通过内结晶装置支架与保温套压盖固接，内结晶装置支架与内外结晶器同心。
10.根据权利要求9所述的内孔水冷却铸造空心棒坯的装置，其特征在于：所述的内结晶装置支架下法兰开有弧形槽或孔，保温套压盖上装有可快速卡节固定内结晶装置支架的螺栓。
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