铝及铝合金热顶铸造用结晶器

摘要

本发明公开了一种铝及铝合金热顶铸造用结晶器，包括上环和下环，上环与下环通过螺栓连接，上环与下环的贴合面之间设置有密封圈，上环的内圈上设置有安全凸台，下环的内圈上设置有与安全凸台相适配的安全凹台；下环的外圈上设置有一排水平开设的进水孔，下环内圈的锥形斜面上设置有至少三排出水孔，进水孔分别与出水孔、第二出水孔、第三出水孔相互贯通。在结晶器下环上设置了三排出水孔，出水孔对刚出结晶器铸棒进行一级冷却，第二出水孔和第三出水孔对铸棒进行二、三级冷却，提高冷却强度，加快结晶速度，降低由于热应力而导致开裂的倾向，抑制了晶粒的长大，改善铸棒晶粒组织。多级冷却还可以降低了铸棒表面的温度，避免铸造结束员工起吊棒料时被烫伤，降低了安全风险。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝及铝合金热顶铸造用结晶器，属于铝及铝合金热顶铸造技术领域。

背景技术

目前铝及铝合金热顶铸造结晶器见图1所示，主要包括上环1和下环2,石墨环11安装在上环1上，进水孔6设置在上环1外圈上，上、下环的间隙形成了出水孔7。铝液通过石墨环11形成铸棒表面凝壳，再由出水孔7喷射出的冷却水进行单级冷却。

该结晶器存在的弊端在于结晶器上、下环必须一一对应使用，出水角度由上、下环配合所定，使用时受牌号的限制，这种单级出水的冷却强度不足，容易导致铸棒开裂，晶粒不良等缺陷，从而降低了铸棒的成品率。另外，冷却不足导致尾部铸棒温度较高，员工起吊棒料时容易被烫伤，造成安全事故。铝合金牌号特性导致结晶过程的冷却强度要求不一样，而传统热顶铸造结晶器上下环又必须一一对应，使用过程中受牌号的限制，无法满足不同牌号的使用，所以铸造现场需要配备多套不同结晶器来满足不同的牌号需求，这样不但占用了较大的空间，而且增加了生产成本和管理难度，降低了生产效率。

发明内容                                       

本发明所要解决的技术问题是提供一种铸造过程冷却充分，可以多级冷却、铸造组织性能好，安全风险低，适合不同铝合金牌号铸造，提高利用率，减低生产成本的铝及铝合金热顶铸造用结晶器。

本发明的技术方案是：

一种铝及铝合金热顶铸造用结晶器，包括上环和下环，上环与下环通过螺栓连接，上环与下环的贴合面之间设置有密封圈，上环的内圈上设置有安全凸台，下环的内圈上设置有与安全凸台相适配的安全凹台；

下环的外圈上设置有一排水平开设的进水孔，下环内圈的锥形斜面上设置有至少三排出水孔，分别是出水孔、第二出水孔、第三出水孔，进水孔分别与出水孔、第二出水孔、第三出水孔相互贯通。

出水孔与进水孔的夹角为110度至140度。

第二出水孔与第三出水孔相互平行，与进水孔夹角为120度至150度。

有益效果：因为本发明在结晶器下环上设置了三排出水孔，出水孔对刚出结晶器铸棒进行一级冷却，第二出水孔和第三出水孔对铸棒进行二、三级冷却，所以提高了冷却强度，加快了结晶速度，降低了由于热应力而导致开裂的倾向，抑制了晶粒的长大，改善铸棒晶粒组织。多级冷却还可以降低了铸棒表面的温度，避免铸造结束员工起吊棒料时被烫伤，降低了安全风险。

因为本发明将进出水孔设置在结晶器下环内侧，结晶器下环可根据铝合金牌号的冷却强度要求不同进行选择性更换，所以可使一个结晶器上环配合多个结晶器下环，可更换式结晶器下环的使用，提高了结晶器的利用率，降低了生产成本。结晶器上环配合多个结晶器下环，结晶器下环可根据铝合金牌号的冷却强度要求不同进行选择性更换。 

附图说明

图1是传统结晶器的剖面图；

图2是本发明结晶器的俯视图；

图3是本发明结晶器A-A剖面图；

图4是本发明结晶器B-B剖面图；

图5是图3中结晶器进出水处的局部放大图。

图中： 1—上环、2—下环、3—密封圈、4—安全凸台、5—安全凹台、6—进水孔、7—出水孔、8—第二出水孔、9—第三出水孔、10—螺栓、11—石墨环、α—出水孔7与进水孔6的夹角、β—第二出水孔8与进水孔6的夹角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

   一种铝及铝合金热顶铸造用结晶器，包括上环1和下环2，上环1与下环2通过螺栓10连接，上环1与下环2的贴合面之间设置有密封圈3，上环的内圈上设置有安全凸台4，下环的内圈上设置有与安全凸台4相适配的安全凹台5；

下环2的外圈上设置有一排水平开设的进水孔6，下环2内圈的锥形斜面上设置有至少三排出水孔，分别是出水孔 7、第二出水孔8、第三出水孔9，进水孔6分别与出水孔 7、第二出水孔8、第三出水孔9相互贯通。

第一出水孔 7与进水孔6的夹角α为110度至140度。

第二出水孔8与第三出水孔9相互平行，与进水孔6夹角β为120度至150度。

上环1与下环2通过螺栓10连接，便于拆卸或更换。上、下环贴合面采用密封圈3进行密封，密封圈上的卡槽采用倒置喇叭口型，可以卡住密封圈防止其掉落。上环内圈的安全凸台4与下环内圈的安全凹台5相互配合使用，不仅起到定位作用，而且可以防止密封圈密封不良冷却水泄漏，以便溅到石墨环上造成安全风险。

   出水孔7与进水孔6夹角α为110度至140度，第二出水孔8与第三出水孔9相互平行，与进水孔6夹角β为120度至150度。铝液通过石墨环11形成铸棒的表面凝壳，冷却水由进水孔6进入，再由出水孔7和第二出水孔8与第三出水孔9直接喷射至铸棒表面进行冷却。出水孔7喷射出的冷却水对铸棒进行一级冷却，使铸棒表面凝壳更加坚固，并由表面至心部进行结晶，但冷却不足，结晶未全部完成，存在较大的热应力，容易造成铸造缺陷；第二出水孔8与第三出水孔9对铸棒进行二、三级冷却,加强铸棒冷却，使铸棒结晶充分，控制晶粒长大，并且降低了铸棒表面温度，防止吊棒时被烫伤。出水孔7与进水孔6夹角α小于第二出水孔8与进水孔6夹角β,防止角度过大使冷却水反弹至石墨环而造成铸造缺陷和安全事故。

结晶器下环2可根据不同的牌号特征进行更换，可使一个结晶器上环1配合多个结晶器下环2，一整套可更换式结晶器适应不同铝合金牌号的铸造，提高了结晶器的利用率，降低了生产成本。