一种连续铸造用三段冷却结晶器的制作方法

本发明涉及结晶器
技术领域：
，特别涉及一种连续铸造用三段冷却结晶器。
背景技术：
：过共晶铝硅合金(又称高硅铝合金)因其密度低、凝固收缩率小、热膨胀系数低及良好的耐磨性的特点已广泛应用于汽车制造领域。相对于传统的亚共晶和共晶成分铝硅合金，过共晶硅合金具备更好的材料强度和耐磨性能，能够满足诸如发动机、变速机壳和传动装置等更高速度、更高功率的需求。而过共晶硅铝合金的含硅量较高，使得其结晶潜热远远大于传统铸造铝合金，也就加大了其连续铸造产业化的难度。在过共晶硅铝铝合金加工中，采用半连续铸造法生产的铸锭的质量对后续各道工序加工的质量有很大的影响，其中结晶器作为最关键的零部件，其主要作用是对铝液进行冷却结晶，结晶器的冷却强度直接影响铸锭的晶粒度、直线度和表面质量等。由于高硅铝合金相对于传统铝合金具有更高的结晶潜热，如果二次冷却不及时会造成高硅铝合金铸锭周边产生二次加热重熔现象，使原本凝固的壳体熔化从而产生弯曲变形、裂纹、冷隔、粗大晶粒层、气泡、偏析瘤较厚等缺陷，从而降低最终的高硅铝合金成品的品质。目前，高硅铝合金半连续铸造依然采用传统的两段式冷却结晶器，传统的两段式冷却结晶器的冷却能力有限，从而导致最终的高硅铝合金成品的品质降低。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种连续铸造用三段冷却结晶器，旨在解决传统的两段式冷却结晶器的冷却能力有限，从而导致最终的高硅铝合金成品的品质降低的问题。为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：一种连续铸造用三段冷却结晶器，包括结晶器本体；所述结晶器本体开设有从上至下依次连通的一次冷却腔、辅助冷却腔和二次冷却腔；所述结晶器本体的侧壁还开设有冷却水腔；所述冷却水腔用于通入流动的冷却水；所述结晶器本体还开设有与所述辅助冷却腔内连通的辅助冷却水道；所述辅助冷却水道用于通入冷却水；所述辅助冷却水道的靠近所述辅助冷却腔的一端开口为喇叭状开口；所述结晶器本体还开设有二次冷却水道；所述二次冷却水道的一端连通于所述冷却水腔；所述二次冷却水道的另一端连通于所述二次冷却腔。优选的，所述一次冷却腔所占据的空间呈圆柱体状。优选的，所述辅助冷却腔所占据的空间呈圆柱体状；所述一次冷却腔和所述二次冷却腔共中轴线。优选的，所述结晶器本体于二次冷却腔处形成有上环壁和下环壁；所述上环壁的底部连接于所述下环壁的顶部；所述上环壁的上口径小于所述上环壁的下口径；所述下环壁的上口径小于所述下环壁的下口径；所述上环壁的中轴线与所述下环壁的中轴线共线；所述上环壁的中轴线与所述二次冷却腔共中轴线。优选的，所述上环壁开设有上出水孔；所述下环壁开设有下出水孔；所述上出水孔和所述下出水孔均用于连通所述二次冷却腔。优选的，所述二次冷却水道包括二次冷却上水道和二次冷却下水道；所述二次冷却上水道的一端连通于所述冷却水腔，所述二次冷却上水道的另一端连通于所述上出水孔；所述二次冷却下水道的一端连通于所述冷却水腔，所述二次冷却下水道的另一端连通于所述下出水孔。优选的，所述上出水孔的数量和所述二次冷却上水道的数量均为多个，且所述上出水孔的数量和所述二次冷却上水道的数量一致；所述上出水孔和所述二次冷却上水道一一对应；所述二次冷却上水道的另一端连通于对应的所述上出水孔。优选的，所述下出水孔的数量和所述二次冷却下水道的数量均为多个，且所述下出水孔的数量和所述二次冷却下水道的数量一致；所述下出水孔和所述二次冷却下水道一一对应；所述二次冷却下水道的另一端连通于对应的所述下出水孔。优选的，所述上出水孔环形均匀分布于所述上环壁；所述下出水孔环形均匀分布于所述下环壁。优选的，所述结晶器本体的下部还开设有出料腔；所述出料腔的顶部连通于所述二次冷却腔，所述出料腔的底部贯通所述结晶器本体。与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：本发明提出的连续铸造用三段冷却结晶器，通过于一次冷却腔和二次冷却腔之间设置一个辅助冷却腔，避免了传统结晶器一次冷却腔与二次冷却腔之间间隔较大，而导致的冷却能力降低；即在传统的一次冷却和二次冷却之间添加了一个辅助冷却的步骤，从而提升了对高硅铝合金在铸造过程中的冷却能力，从而提升最终的高硅铝合金成品的品质。具体工作原理为：经过处理满足品质要求的铝液，通过分流系统进入本冷却结晶器内，按照设定的工艺参数将铝液铸造成不同尺寸的铸棒。在铸造过程中，将结晶器安装在水箱上，水箱内通有冷却水，冷却水通过出水孔对铝液进行冷却。铝液首先经过结晶器本体的一次冷却腔(一次冷却腔内设置有石墨环)凝固成一定厚度的凝壳(冷却原理为：冷却水腔中流动的冷却水会带走通过结晶器本体传导的一次冷却腔内的产生的热量)，然后凝壳在引锭头的牵引下到达辅助冷却腔，通过一次辅助冷却水道排出的冷却水对凝壳进行辅助冷却并形成铸锭，还能防止铸锭出现二次加热重熔现象；完成辅助冷却后，铸锭随引锭头下移达到二次冷却腔进行二次冷却，即实际上本冷却结晶器能够对在过共晶硅铝铝合金进行了三次冷却，从而提升冷却能力，从而提升最终的高硅铝合金成品的品质；且辅助冷却水道的排出水压较二次冷却水道的排出水压小，在铸造过程中较好的衔接了三段冷却方式，杜绝了因冷却水压变化过大而引起的铸锭质量缺陷。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明提出的一种连续铸造用三段冷却结晶器一实施例的结构示意图；图2为图1中a-a向剖视图；图3为图1中b-b向剖视图；图4为图3中c-c向剖视图。附图标号说明：标号名称标号名称110结晶器本体120一次冷却腔130辅助冷却腔140二次冷却腔150冷却水腔160二次冷却上水道170二次冷却下水道180上环壁190下环壁210上出水孔220下出水孔230出料腔240辅助冷却水道250铸锭本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提出一种连续铸造用三段冷却结晶器。请参考附图1-附图4，在本发明提出的一种连续铸造用三段冷却结晶器(以下简称为冷却结晶器)的一实施例中，本冷却结晶器包括结晶器本体110；结晶器本体110为金属结晶器本体110，导热性能优秀。结晶器本体110开设有从上至下依次连通的一次冷却腔120、辅助冷却腔130和二次冷却腔140；结晶器本体110的侧壁还开设有冷却水腔150；冷却水腔150用于通入流动的冷却水，具体的：通过外界水箱和水泵于冷却水腔150通入流动的冷却水。结晶器本体110还开设有与辅助冷却腔130内连通的辅助冷却水道240；辅助冷却水道240用于通入冷却水；辅助冷却水道240的靠近辅助冷却腔130的一端开口为喇叭状开口，以降低于辅助冷却水道240中流动的冷却水的水压。结晶器本体110还开设有二次冷却水道；二次冷却水道的一端连通于冷却水腔150；二次冷却水道的另一端连通于二次冷却腔140。本冷却结晶器还包括能够支撑并引出铸锭250的引锭头(未示出)。本发明提出的连续铸造用三段冷却结晶器，通过于一次冷却腔120和二次冷却腔140之间设置一个辅助冷却腔130，避免了传统结晶器一次冷却腔120与二次冷却腔140之间间隔较大，而导致的冷却能力降低；即在传统的一次冷却和二次冷却之间添加了一个辅助冷却的步骤，从而提升了对高硅铝合金在铸造过程中的冷却能力，从而提升最终的高硅铝合金成品的品质。具体工作原理为：经过处理满足品质要求的铝液，通过分流系统进入本冷却结晶器内，按照设定的工艺参数将铝液铸造成不同尺寸的铸棒。在铸造过程中，将结晶器安装在水箱上，水箱内通有冷却水，冷却水通过出水孔对铝液进行冷却。铝液首先经过结晶器本体110的一次冷却腔120(一次冷却腔120内设置有石墨环)凝固成一定厚度的凝壳(冷却原理为：冷却水腔150中流动的冷却水会带走通过结晶器本体110传导的一次冷却腔120内的产生的热量)，然后凝壳在引锭头的牵引下到达辅助冷却腔130，通过一次辅助冷却水道240排出的冷却水对凝壳进行辅助冷却并形成铸锭250，还能防止铸锭250出现二次加热重熔现象；完成辅助冷却后，铸锭250随引锭头下移达到二次冷却腔140进行二次冷却，即实际上本冷却结晶器能够对在过共晶硅铝铝合金进行了三次冷却，从而提升冷却能力，从而提升最终的高硅铝合金成品的品质；且辅助冷却水道240的排出水压较二次冷却水道的排出水压小，在铸造过程中较好的衔接了三段冷却方式，杜绝了因冷却水压变化过大而引起的铸锭250质量缺陷。此外，上述一次冷却腔120所占据的空间呈圆柱体状。上述辅助冷却腔130所占据的空间呈圆柱体状；且一次冷却腔120和二次冷却腔140共中轴线。这样设置，使得本冷却结晶器的结构更加完善。同时，上述结晶器本体110于二次冷却腔140处形成有上环壁180和下环壁190；上环壁180的底部连接于下环壁190的顶部。上环壁180的上口径小于上环壁180的下口径；下环壁190的上口径小于下环壁190的下口径；上环壁180的中轴线与下环壁190的中轴线共线；上环壁180的中轴线与二次冷却腔140共中轴线。上环壁180开设有上出水孔210；下环壁190开设有下出水孔220；上出水孔210和下出水孔220均用于连通二次冷却腔。通过上述技术方案，完善了二次冷却腔140的具体结构，从而提升对于铸锭250的冷却降温效果。此外，上述二次冷却水道包括二次冷却上水道160和二次冷却下水道170；二次冷却上水道160的一端连通于冷却水腔150，二次冷却上水道160的另一端连通于上出水孔210；二次冷却下水道170的一端连通于冷却水腔150，二次冷却下水道170的另一端连通于下出水孔220。通过上述技术方案，将二次冷却水道设置为分开的二次冷却上水道160和二次冷却下水道170，增加了二次冷却水道的数量，且二次冷却上水道160和二次冷却下水道170均呈不同切斜角度交错排布，使得流出的冷却水能够沿铸棒呈水帘状流下，从而提升对于铸锭250降温效果。同时，上出水孔210的数量和二次冷却上水道160的数量均为多个，且上出水孔210的数量和二次冷却上水道160的数量一致；上出水孔210和二次冷却上水道160一一对应；二次冷却上水道160的另一端连通于对应的上出水孔210。下出水孔220的数量和二次冷却下水道170的数量均为多个，且下出水孔220的数量和二次冷却下水道170的数量一致；下出水孔220和二次冷却下水道170一一对应；二次冷却下水道170的另一端连通于对应的下出水孔220。且上出水孔210环形均匀分布于上环壁180；下出水孔220环形均匀分布于下环壁190。通过上述技术方案，大大完善了二次冷却水道、上出水孔210和下出水孔220的结构，使得流出的冷却水能够沿铸棒呈水帘状流下，从而提升降温效果。此外，结晶器本体110的下部还开设有出料腔230；出料腔230的顶部连通于二次冷却腔140，出料腔230的底部贯通结晶器本体110。上述引锭头能够活动穿设于出料腔230，从而对铸锭250进行支撑和引导移动。同时，如附图4所示，上述辅助冷却水道240与辅助冷却腔130的内壁呈倾斜相交，且辅助冷却水道240的数量为多个；多个辅助冷却水道240沿辅助冷却腔130周向均匀分布，这样设置，能够降低水压，使得从辅助冷却水道240流出的冷却水更加均匀且柔和的与凝壳接触，从而避免因水流量过大而导致冲击力过大而破坏凝壳，影响铸锭250表面质量，甚至发生返水，造成连铸生产失败的现象；从而提升产品质量。上述辅助冷却水道240的水源既可以是上述冷却水腔150，还可以是外界其他供水源。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12