[发明专利]一种铝合金铸锭的高速半连续铸造装置及方法

说明书

一种铝合金铸锭的高速半连续铸造装置，属于铝合金铸造技术领域，装置包括热顶、结晶器内套、结晶器外套、冷却水腔和引锭头，结晶器内套下方设有二冷水阻隔器，结晶器外套下方的输油管进口处设有油脂定量阀；方法为：(1)浇注铝合金熔体进行半连续铸造，输送润滑油；(2)控制半连续铸造速度为200～400mm/min，向铸锭表面喷射二冷水；润滑油的输送量随铸造速度上升；(3)检测铸锭表面温度；(4)根据铸锭表面温度控制二冷水阻隔器；(5)重复步骤(4)的操作直至完成铸造。本发明的装置及方法使铸造速度的大幅上升，提升了铸锭表面质量，铸锭无铸造缺陷，微观组织均匀。

技术领域

本发明属于铝合金铸造技术领域，特别涉及一种铝合金铸锭的高速半连续铸造装置及方法。

背景技术

传统的半连续铸造装置，由于冷却速率较低，结晶器润滑较差，铸造速度受到很大限制，严重影响了铝合金铸锭的生产效率，并且组织性能以及表面质量都不理想。

在现有铸造工艺下，普通的结晶器冷却方式多为单排水眼并且水眼的角度和大小的选择难以使水流冷却效率最大化，损失了一部分二冷水的冷却效果；高速铸造条件下熔体凝固后与结晶器内套的摩擦力增大，使用普通的铸造设备易出现拉漏和拉裂；而普通的铸造设备在高速铸造条件下，在铸锭凝固后难以达到进一步强冷却的效果，可能会使铸锭发生回热，对于需要强冷却的铝合金铸锭十分不利，所以普通铸造方式和设备难以实现高速和强冷却的铸造过程。

对于铝合金而言，在普通铸造条件下，由于铸造速度较慢，冷却速率低，铝合金铸锭晶粒粗大，偏析严重，非平衡相粗大，力学性能较低，铸锭表面易出现偏析瘤等铸造缺陷，严重影响了铸锭的组织性能。铸造速率的提升所带来冷却速率的增加，能明显细化铝合金的晶粒，增强半连续铸造过程熔体的流动，改善铸锭的表面质量；因此通过改进传统铸造方法，增加铸锭内表面的润滑，提高铸造速度，是改善铸锭性能的有效方法。

发明内容

为了解决现有铝合金在普通铸造条件下表面质量较差，偏析严重，晶粒粗大，合金性能较低问题，本发明提供一种铝合金铸锭的高速半连续铸造装置及方法，通过改进传统铸造方法，增加铸锭内表面的润滑，大幅度提高半连续铸造速度，以及新型二冷水阻隔装置有效增强铸锭的冷却，消除表面缺陷，减轻宏观偏析，同时达到细化晶粒，改善铸锭组织性能的效果。

本发明的铝合金铸锭的高速半连续铸造装置包括热顶、结晶器内套、结晶器外套、冷却水腔和引锭头，其中结晶器内套下方设有二冷水阻隔器，结晶器外套下方的输油管进口处设有油脂定量阀用于控制润滑油输送量，结晶器内套的内壁上的多个输油管出口通道在同一水平面上沿圆周均匀分布，输油管出口通道内部填充有多孔石墨；所述的二冷水阻隔器由金属部分和橡胶圈组成，金属部分由圆环平板和环形挡板构成，其中环形挡板由圆环平板的外侧向上向外延伸，橡胶圈与圆环平板的内侧固定在一起，橡胶圈内径与铸锭的直径相配合；整个二冷水阻隔器由左右两个形状相同的阻隔器半体构成，每个阻隔器半体与一个活塞杆固定连接在一起，与活塞杆配套的活塞缸通过电缆与一个驱动装置装配在一起；二冷水阻隔器下方设有温度检测器，用于检测铸锭表面的温度，其检测点与二冷水阻隔器的橡胶圈顶面的高度差为30～50mm。

上述装置中，温度检测器与一个活塞杆固定连接在一起，与该活塞杆配套的活塞缸通过电缆与驱动装置装配在一起。

上述装置中，结晶器内套下方设有两排二冷水眼与冷却水腔连通，其中上排二冷水眼与水平面的夹角θ₁为30°～45°，下排二冷水眼与水平面的夹角θ₂为50°～75°；二冷水眼的内径为1～3mm。

上述装置中，输油管的内径为1～2mm，输油管从结晶器外套内部延伸至结晶器内套内部；每个输油管出口通道对应一个输油管，每个输油管进口处设置一个油脂定量阀；每个输油管出口通道为高度0.5～1mm，深度2～4mm，宽度1～5mm的立方体空腔。

上述的温度探测器的测量范围为10～600℃。