一种半固态铸造用铸造结晶器

1.本发明涉及结晶器技术领域，尤其涉及一种半固态铸造用铸造结晶器。


背景技术：

2.半固态铸造成形分为流变成形与触变成形，流变成形包括双螺旋式半固态流变成形与锥桶式半固态流变成形，锥桶式半固态流变成形中包括以下步骤：轻质合金原料
→
熔化液态
→
半固态浆料制备
→
流变成形
→
部件；其中，熔化液态：是将原料放入到熔化炉中并通过保护气体，而后加热融化呈金属溶液，在使金属溶液通过导流管与结晶器上的对接口对应使得金属溶液进入到结晶器中；半固态浆料制备：当属溶液进入到结晶器后，通过结晶器上的加热或者冷却元件视情况需要进行加热或者冷却工作，并且还需要搅拌并通入保护气体。
3.上述中的结晶器是铸造中非常重要的部件，是一个强制水冷的无底钢锭模，称之为连铸设备的“心脏”，结晶器中的搅拌分为机械搅拌或者电磁搅拌，其中机械搅拌是电机通过传动轮组件带动搅拌杆在结晶器内部带动搅拌，以改变凝固中金属初晶的生长与演化，以获得球状或类球状的初生固相的半固态金属流变浆料；电磁搅拌通过在结晶器外部通过两个永磁块形成磁场，对处于液-固相线之间的金属液形成流动搅拌，使金属凝固析出的枝晶破碎并球化，进行半固态浆料或坯料的制备，但是该电磁搅拌转动方式中，金属液体转动方向一致，金属液体难以有效混合，使得枝晶难以充分破碎并球化形成所需状态，同时直径大于150mm的铸坯不宜采用电磁搅拌法生产。为此，我们提出一种半固态铸造用铸造结晶器来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种半固态铸造用铸造结晶器。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种半固态铸造用铸造结晶器，包括结晶器，所述结晶器两侧皆设有一个磁性搅拌组件，所述磁性搅拌组件包括转动轴，且转动轴表面分别通过两个为一组连接杆设有永磁块a与永磁块b，永磁块a与永磁块b以转动轴为对称，两个所述转动轴表面套设有保护永磁块a与永磁块b的防护筒，两个所述防护筒以结晶器为对称，且相对面皆开设有开口，两个所述转动轴表面位于防护筒底部皆设有助动组件，所述助动组件包括固定设有在转动轴表面的传动叶轮，所述传动叶轮外部设有与转动轴连接在聚风盒，且聚风盒外部连通有与结晶器内部连通的导气管，两个所述转动轴表面位聚风盒底部设有同步组件。
7.优选的，所述同步组件包括设置在两个转动轴底部的同步轮，且两个同步轮通过同步带传动连接；
8.还包括两个设置在结晶器表面的定位滑轮，用以防止同步带与结晶器表面摩擦。
9.优选的，所述定位滑轮包括安装座，所述安装座包括通过螺栓连接在结晶器表面
的固定块，所述固定块表面固定设有两个耳块，且两个耳块之间转动设有与同步带内圈接触的滑轮。
10.优选的，所述结晶器顶部固定设有呈环形的下安装块，且所述下安装块顶部通过定位螺栓与螺杆组件设有上安装块，通过上安装块连接在下安装块顶部使得结晶器顶部密封。
11.优选的，所述上安装块顶部中间位置开设有嵌入孔，且嵌入孔内部设有嵌合块；
12.所述上安装块顶部以嵌入孔为对称设有两个连通结晶器内部的导气接头并用以连接导气管，所述上安装块顶部以以嵌入孔为对称设有进气接头与对接口，其中进气接头与结晶器内部连通用以连接进气管，对接口用以对接并供液体进入到结晶器内部。
13.优选的，所述嵌合块自顶部中间位置贯穿至结晶器内部设有一个可以转动的转动杆，且转动杆表面设有两个以转动杆为对称的机械搅拌组件。
14.优选的，所述机械搅拌组件包括通过两组连接杆连接在转动杆表面的搅拌板，还包括连接在连接杆表面搅拌杆，其中所述搅拌板包括两个相连接的夹持板，两个夹持板之间设有永磁块c。
15.优选的，所述转动杆内部开设有气腔，所述转动杆表面设有辅助转动组件，且辅助转动组件包括位于上安装块上方的进气组件与位于结晶器内部的排气组件。
16.优选的，所述进气组件包括通过呈上下分离位置的两个密封轴承连接在转动杆表面的聚气筒a，所述聚气筒a内壁与转动杆表面不接触，且聚气筒a通过连接管与进气管连通；
17.包括开设在转动杆表面并与气腔连通的进气孔a，且进气孔a位于聚气筒a内。
18.优选的，所述排气组件包括连接在转动杆表面的聚气筒b，所述聚气筒b内壁与转动杆表面不接触，所述聚气筒b表面呈圆周设有呈上下位置的两组出气尾管，且出气尾管呈弧形状。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
20.1、本发明在现有的电磁搅拌方式的基础上，通过改变磁场的方向，使得结晶器内部的金属液体发生不同方向的转动搅拌，从而更好混合，使得枝晶充分破碎并球化形成所需状态。
21.2、通过利用结晶器内部的气体使得磁性搅拌组件进行转动，无需使用外部电机带动磁性搅拌组件，即便于搅拌的进行更好实现，提高了资源利用率。
22.3、通过传动组件可以使两个磁性搅拌组件进行同时进行转动，进而其正转或者反转时磁极一直保持着n极与s极相对，进一步保证有益效果1的实现。
23.4、在电磁搅拌的过程中，磁场还会带动机械搅拌组件在结晶器内部进行方向转动搅拌，从而提高了有效效果1。
24.5、有益效果3不仅能提高了有效效果1中的搅拌效果，而且还能满足直径大于150mm的铸坯通过电磁搅拌法进行铸造生产，进一步提高设备的实用性。
25.6、将气体引入到机械搅拌组件，并利用气体排出时的冲击力来辅助机械搅拌组件进行转动，从而使得机械搅拌组件在结晶器内部进行更好的转动搅拌，从而提高有益效果4。
附图说明
26.图1为本发明提出的一种半固态铸造用铸造结晶器的第一轴视图；
27.图2为本发明提出的一种半固态铸造用铸造结晶器的第二轴视图；
28.图3为图1中磁性搅拌组件与上安装块的拆分图；
29.图4为图3中磁性搅拌组件的仰视图；
30.图5为图4的拆分图；
31.图6为图3中机械搅拌组件与结晶器的拆分图；
32.图7为图6中定位滑轮的放大图；
33.图8为图6中机械搅拌与上安装块的拆分图；
34.图9为图8中两个聚气筒与转动杆拆分图；
35.图10为图9中转动杆的剖切图。
36.图中：1、结晶器；2、下安装块；3、上安装块；4、定位螺栓；5、转动轴；6、永磁块a；7、永磁块b；8、防护筒；9、开口；10、限位组件；11、紧固螺母；12、传动叶片；13、同步轮；14、聚风盒；15、导气管；16、同步带；17、定位滑轮；18、进气管；19、导气接头；20、进气接头；21、对接口；22、嵌合块；23、转动杆；24、气腔；25、出气孔a；26、出气孔b；27、聚气筒a；28、连接管；29、聚气筒b；30、出气尾管；31、安装板；32、永磁块c。
具体实施方式
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.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一部分实施例，而不是全部的实施例。
41.实施例一
42.参照图1-10，一种半固态铸造用铸造结晶器，结晶器1两侧皆设有一个磁性搅拌组件，磁性搅拌组件包括转动轴5，且转动轴5表面分别通过两个为一组连接杆设有永磁块a6与永磁块b7，永磁块a6与永磁块b7以转动轴5为对称，永磁块a6与永磁块b7上的磁极始终保持着永磁块a6的n极对着永磁块b7上的s极，或者永磁块a6的s极对着永磁块b7上的n极。
43.参照图1-10，一种半固态铸造用铸造结晶器，两个转动轴5表面套设有保护永磁块a6与永磁块b7的防护筒8，两个防护筒8以结晶器1为对称，且相对面皆开设有开口9，两个转动轴5表面位于防护筒8底部皆设有助动组件，助动组件包括固定设有在转动轴5表面的传
动叶轮12，传动叶轮12外部设有与转动轴5连接在聚风盒14，且聚风盒14外部连通有与结晶器1内部连通的导气管15，导气管15设有过压保护阀，两个转动轴5表面位聚风盒1底部设有同步组件。
44.参照图1-10，一种半固态铸造用铸造结晶器，在工作时，通过进气管18向结晶器1内部充入保护气体，同时利用永磁块a6与永磁块b7之间的磁场带动结晶器内部的液体进行转动搅拌，当结晶器1内部的气体充到一定压力值后保护阀开启将气体倒入到导气管15内部，由于导气管15的内径从大变小，使得当气体进入到导气管15内部后压力从小变大并从导气管15喷至聚风盒14内部再至传动叶轮12上，并吹动传动叶轮12进行转动，当传动叶轮12进行转动时带动转动轴5在定位螺栓4底部进行转动，当转动轴5进行转动时通过连接杆带动永磁块a6与永磁块b7进行转动，从而使得两个防护筒8中的永磁块a6与永磁块b7进行转动，转动过程中，一个防护筒8中的永磁块a6与另一个防护筒8中的永磁块b7相对，并且一个防护筒8中的永磁块a6与另一个防护筒8中的永磁块b7相对面的磁极不相同(s极对着n极或者n极对着s极)，继续转动时，一个防护筒8中的永磁块b7与另一个防护筒8中的永磁块a6相对，并且一个防护筒8中的永磁块b7与另一个防护筒8中的永磁块a6相对面的磁极不相同(s极对着n极或者n极对着s极)，进一步使得结晶器1外部的磁场不断变换，使得结晶器1内部的金属液体进行正转或者反转，从而实现金属液体进行不同方向转动。
45.参照图1-10，一种半固态铸造用铸造结晶器，同步组件包括设置在两个转动轴5底部的同步轮13，且两个同步轮13通过同步带16传动连接，还包括两个设置在结晶器1表面的定位滑轮17，定位滑轮17用以防止同步带16与结晶器1表面摩擦，定位滑轮17包括安装座，安装座包括通过螺栓连接在结晶器1表面的固定块，固定块表面固定设有两个耳块，且两个耳块之间转动设有与同步带16内圈接触的滑轮，当两个转动轴5同时转动时，两个转动轴5底部的同步轮13转动并通过同步带16传动连接，使得两个转动轴5进行同步转动，另外在同步带16转动时靠近结晶器1表面的位置位于滑轮表面。
46.参照图1-10，一种半固态铸造用铸造结晶器，结晶器1顶部固定设有呈环形的下安装块2，且下安装块2顶部通过定位螺栓4与螺杆组件设有上安装块3，通过上安装块3连接在下安装块2顶部使得结晶器1顶部密封，螺杆组件包括螺杆与螺母，防护筒8使用时安装在下安装块2底部，具体的通过定位螺栓4与紧固螺母11配合将防护筒8安装在下安装块2底部，先将上安装块3底部连接的两个螺杆贯穿延伸至下安装块2下方并通过将螺母拧在螺杆上并位于下安装块2底部，使得将下安装块2与上安装块3进行从初次安装，然后再将两个定位螺栓4与转动轴5连接成的一根整的杆子自上安装块3顶部插入并贯穿下安装块2，同时再将防护筒8自下安装块2底端经由转动轴5套设在定位螺栓4上，然后再将紧固螺母11经转动轴5套设在定位螺栓4并通过螺纹连接在定位螺栓4上并拧紧，以实现上下安装块的再次连接，以此将防护筒8连接在下安装块2底部。
47.参照图1-10，一种半固态铸造用铸造结晶器，为防止在转动紧固螺母11时防护筒8发生转动，通过限位组件10来进行限位，限位组件10包括两组限位块与两组限位孔，其中每一组限位块与每一组限位孔进行配合使用，一组限位块中有两个限位块，一组限位孔中有两个限位孔，两组限位块分别设置在下安装块2底部，并以结晶器1为对称点进行堆成分布，两组限位孔分别开设在两个防护筒8顶部，并与限位块对应，当防护筒8位于下安装块2底部时，使得限位块位于限位孔中，从而能使得在转动紧固螺母11时，防护筒不会跟随转动，便
于安装连接工作的进行。
48.参照图1-10，一种半固态铸造用铸造结晶器，上安装块3顶部中间位置开设有嵌入孔，且嵌入孔内部设有嵌合块22，上安装块3顶部以嵌入孔为对称设有两个连通结晶器1内部的导气接头19并用以连接导气管15，上安装块3顶部以以嵌入孔为对称设有进气接头20与对接口21，其中进气接头20与结晶器1内部连通用以连接进气管18，对接口21用以对接并供液体进入到结晶器1内部。
49.实施例二
50.参照图1-10，一种半固态铸造用铸造结晶器，在实施例一的基础上，嵌合块22自顶部中间位置贯穿至结晶器1内部设有一个可以转动的转动杆23，且转动杆23表面设有两个以转动杆23为对称的机械搅拌组件，机械搅拌组件包括通过两组连接杆连接在转动杆23表面的搅拌板，还包括连接在连接杆表面搅拌杆，其中搅拌板包括两个相连接的夹持板，两个夹持板之间设有永磁块c32。
51.在利用两组永磁块a6与永磁块b7进行电磁搅拌的同时，其产生的磁场中，不同的防护筒8内的永磁块a6与永磁块b7之间的磁极又与两个永磁块c32的磁极相反，例如，永磁块a6与永磁块b7的相对面为n极与s极，两个永磁块c32在永磁块a6与永磁块b7的磁场中为永磁块c32的s极对着永磁块a6的n极，永磁块c32的n极对着永磁块a6的s极，从而使得在永磁块a6与永磁块b7的磁场中两个永磁块c32带动连接杆与搅拌板以及转动杆23进行转动，从而实现机械搅拌。
52.实施例三
53.参照图1-10，一种半固态铸造用铸造结晶器，在实施例二的基础上，转动杆23内部开设有气腔24，转动杆23表面设有辅助转动组件，且辅助转动组件包括位于上安装块3上方的进气组件与位于结晶器1内部的排气组件，进气组件包括通过呈上下分离位置的两个密封轴承连接在转动杆23表面的聚气筒a27，聚气筒a27内壁与转动杆23表面不接触，包括开设在转动杆23表面并与气腔24连通的进气孔a25，且进气孔25a位于聚气筒a27内，排气组件包括转动杆23表面的聚气筒b29，聚气筒b29在转动杆23表面不转动，聚气筒b29内壁与转动杆23表面不接触，转动杆23表面并与气腔24连通的进气孔b26，聚气筒a27与聚气筒b29内部为空腔状，聚气筒b29表面呈圆周设有呈上下位置的两组出气尾管30，且出气尾管30呈弧形状。
54.由于聚气筒a27通过连接管28与进气管18连通，当保护气体通过进气管18进入到结晶器1内部的同时，一部分气体经连接管28进入到聚气筒a27中，然后经进气孔25a进入到气腔24内部，再由气腔24内部经进气孔b26进入到聚气筒b29内的空腔中，再进入到气尾管30并排除，由于从聚气筒b29到达气尾管30中的气道直径变小，进而排除时的压力过大，使得聚气筒b29以转动杆23为转轴进行转动，从而辅助机械搅拌组件进行转动。
55.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
56.在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。