一种铝合金半连续铸造装置的制作方法

1.本实用新型涉及铝合金半连续铸造技术领域，特别是涉及一种铝合金半连续铸造装置。


背景技术：

2.随着航空航天的大力发展，对半连续铸造大规格高强度铝合金的圆铸锭提出了更高的质量要求。目前，当传统半连续铸造生产的圆铸锭直径越大时，其内部的温度场极不均匀，从而导致铸锭内部存在晶粒大小不一、成分偏析严重、显微疏松尺寸较大等冶金质量问题。且当铸锭合金化程度越高时，其较高的强度及较低塑性使得铸锭极易出现热裂、冷裂等铸造缺陷。
3.在现有技术中因为规格大、凝固学局限等原因，其铸锭内部冶金质量不能满足特定合金、特殊性能要求的产品需求。对于高倍晶粒，通常晶粒级别越高晶粒越细化，产品质量越好；而对于低倍晶粒，由于其主要用于铸锭缺陷的检测，所以晶粒度等级越小越好。如2219合金传统铸造时晶粒度在ⅲ级左右，但用户需求晶粒度为ⅰ级。所以如何提供一种可以提升铝合金铸锭质量的铝合金半连续铸造装置是本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种铝合金半连续铸造装置，可以提升铝合金铸锭质量。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种铝合金半连续铸造装置，包括形成有铸造腔的铸造装置本体，在所述铸造腔侧向，沿所述铸造腔外周部设置的多个电磁线圈，多个所述电磁线圈环绕所述铸造腔分布；所述电磁线圈连接有电磁铸造控制系统，以在工作时推动所述铸造腔内的熔体运动。
6.可选的，在水平方向所述电磁线圈沿所述铸造腔外周部呈正六边形分布。
7.可选的，所述铸造装置本体中形成所述铸造腔的部件包括结晶器、位于所述结晶器底部的引锭头、和位于所述结晶器内腔的石墨环；所述石墨环与所述结晶器过盈配合连接。
8.可选的，所述石墨环的工作面呈八字形结构。
9.可选的，所述引锭头的充型底部呈曲面圆弧形；所述引锭头上部设置有燕尾槽。
10.可选的，所述引锭头底部连接有引锭头托盘，所述结晶器顶部设置有转接板，所述转接板通过转接板压板与所述结晶器固定连接。
11.可选的，所述结晶器的冷却喷水孔包括对应一次冷却的一次水喷水孔，和对应二次冷却的二次水喷水孔。
12.可选的，所述电磁线圈顶部设置有铸造水箱，所述铸造水箱通过水密封件与所述结晶器密封连接。
13.可选的，所述水密封件与所述结晶器之间的接触位置包括平行于所述结晶器端面
的端面密封位置，和垂直于所述结晶器端面的径向密封位置。
14.可选的，所述水密封件中在所述端面密封位置与所述径向密封位置之间设置有排气孔和溢流孔。
15.本实用新型所提供的一种铝合金半连续铸造装置，包括形成有铸造腔的铸造装置本体，在铸造腔侧向，沿铸造腔外周部设置的多个电磁线圈，多个电磁线圈环绕铸造腔分布；电磁线圈连接有电磁铸造控制系统，以在工作时推动铸造腔内的熔体运动。
16.生产中通过调整个电磁线圈的电流、电压、频率等参数使得电磁线圈产生的电磁力作用在铸造腔内的熔体液穴内，从而让电磁力推动液穴内熔体运动；一方面可以使液穴内熔体中溶质重新均匀分配，铸锭横截面成分偏析得到小；另一方面可以使液穴内熔体心部高温熔体与边部低温熔体相互渗透，使得铸锭液穴内温度场更加均匀，从而提高铸锭内部冶金质量，达到用户需求。
附图说明
17.为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。
18.图1为本实用新型实施例所提供的一种铝合金半连续铸造装置的正视结构示意图；
19.图2为图1的俯视结构示意图。
20.图中：1.电磁线圈、2.结晶器上部、3.结晶器下部、4.引锭头、5.石墨环、6.引锭头托盘、7.转接板、8.转接板压板、9.铸造水箱、10.水密封件、11.端面密封位置、12.径向密封位置、13.保温帽、14.保温流槽。
具体实施方式
21.本实用新型的核心是提供一种。在现有技术中，因为规格大、凝固学局限等原因，其铸锭内部冶金质量不能满足特定合金、特殊性能要求的产品需求。
22.而本实用新型所提供的一种铝合金半连续铸造装置，包括形成有铸造腔的铸造装置本体，在铸造腔侧向，沿铸造腔外周部设置的多个电磁线圈，多个电磁线圈环绕铸造腔分布；电磁线圈连接有电磁铸造控制系统，以在工作时推动铸造腔内的熔体运动。
23.生产中通过调整个电磁线圈的电流、电压、频率等参数使得电磁线圈产生的电磁力作用在铸造腔内的熔体液穴内，从而让电磁力推动液穴内熔体运动；一方面可以使液穴内熔体中溶质重新均匀分配，铸锭横截面成分偏析得到小；另一方面可以使液穴内熔体心部高温熔体与边部低温熔体相互渗透，使得铸锭液穴内温度场更加均匀，从而提高铸锭内部冶金质量，达到用户需求，例如提升2219铝合金的晶粒度，达到ⅰ级晶粒度要求。
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.请参考图1以及图2，图1为本实用新型实施例所提供的一种铝合金半连续铸造装置的正视结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图。
26.参见图1以及图2，在本实用新型实施例中，铝合金半连续铸造装置，包括形成有铸造腔的铸造装置本体，在所述铸造腔侧向，沿所述铸造腔外周部设置的多个电磁线圈1，多个所述电磁线圈1环绕所述铸造腔分布；所述电磁线圈1连接有电磁铸造控制系统，以在工作时推动所述铸造腔内的熔体运动。
27.上述铸造装置本体即铝合金半连续铸造装置的主体结构，其主要用于实现铝合金铸锭的铸造。上述铸造装置本体需要设置有一铸造腔，铝合金铸锭的铸造主要在铸造腔内实现。上述铸造腔的侧向，沿铸造腔外周部设置的多个电磁线圈1，即多个电磁线圈1会在铸造腔的侧向环绕铸造腔分布设置，使得工作时电磁线圈1所产生的电磁力可以作用于铸造腔内的熔体。
28.具体的，上述电磁线圈1连接有电磁铸造控制系统，以在工作时推动所述铸造腔内的熔体运动。上述电磁铸造控制系统主要用于对电磁线圈1进行控制，具体通过控制电磁线圈1的电流、电压、脉冲频率等参数，使得电磁线圈1产生的电磁力作用在熔体液穴内，从而让电磁力推动液穴内熔体运动。电磁铸造控制系统类似于一上位机，而上位机控制电磁线圈1的电流、电压、脉冲频率等参数的具体过程可以参考现有技术，在此不再进行赘述。通过电磁铸造控制系统控制电磁线圈1的电流、电压、脉冲频率等参数，可以在铸造腔中形成预设大小，预设方向的电磁力，用于推动液穴内熔体运动。
29.参见图2，在本实用新型实施例中，在水平方向所述电磁线圈1可以沿所述铸造腔外周部呈正六边形分布。即电磁线圈1可以在结晶器周围设置成正六边形结构摆放，均匀的给铸造结晶器提供电磁力，从而提升溶体温度和化合物的均匀性。当然，在本实用新型实施例中多个电磁线圈1的摆放位置可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。通常情况下，电磁线圈1需要均匀的设置在结晶器周围。
30.本实用新型实施例所提供的一种铝合金半连续铸造装置，生产中通过调整个电磁线圈1的电流、电压、频率等参数使得电磁线圈1产生的电磁力作用在铸造腔内的熔体液穴内，从而让电磁力推动液穴内熔体运动；一方面可以使液穴内熔体中溶质重新均匀分配，铸锭横截面成分偏析得到小；另一方面可以使液穴内熔体心部高温熔体与边部低温熔体相互渗透，使得铸锭液穴内温度场更加均匀，从而提高铸锭内部冶金质量，达到用户需求。
31.有关本实用新型所提供的一种铝合金半连续铸造装置的具体内容将在下述实用新型实施例中做详细介绍。
32.区别于上述实用新型实施例，本实用新型实施例是在上述实用新型实施例的基础上，进一步的对铝合金半连续铸造装置的结构进行限定。其余内容已在上述实用新型实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
33.在本实用新型实施例中，所述铸造装置本体中形成所述铸造腔的部件包括结晶器、位于所述结晶器底部的引锭头4、和位于所述结晶器内腔的石墨环5；所述石墨环5与所述结晶器过盈配合连接。上述结晶器通常包括高于引锭头4的结晶器上部2，以及容纳引锭头4的结晶器下部3，上述引锭头4通常作为铝合金半连续铸造装置工作时铸造腔的底部。上述结晶器内腔需要设置有石墨环5，而石墨环5通常需要通过过盈配合与结晶器相固定连接，该石墨环5需要与结晶器内壁固定连接。通常情况下，石墨环5会与结晶器上部2的内壁
固定连接。
34.通常情况下，所述石墨环5的工作面呈八字形结构。石墨环5的工作面通常为石墨环5内壁表面，在本实用新型实施例中具体可以设置石墨环5上口小，下口大，从而使得石墨环5工作面呈八字形结构。该结构可以减少铸锭与石墨环5之间的摩擦，提高铸锭的表面质量。通常情况下，石墨环5外圈设置有螺旋槽作为油道。
35.在本实用新型实施例中，所述引锭头4的充型底部呈曲面圆弧形；所述引锭头4上部设置有燕尾槽。上述引锭头4通常采用优质碳素钢加工而成，即引锭头4通常为碳素钢引锭头4；其充型底部通常采用曲面圆弧形，以在铸造开头保证铸锭底部翘曲一致，防止其裂纹的产生；而引锭头4上部可以设置有燕尾槽，该燕尾槽用于保证在开始铸造时对铸锭具有足够的牵引力。
36.在本实用新型实施例中，上述结晶器通常具有冷却喷水孔，而冷却喷水孔用于对铸锭喷水冷却降温。在现阶段，上述降温过程通常分一次冷却与二次冷却共两次，相应的上述冷却喷水孔具体可以包括对应一次冷却的一次水喷水孔，和对应二次冷却的二次水喷水孔。即在本实用新型实施例中结晶器的冷却喷水孔具体可以采用单腔双排水结构，其中对应一次冷却对应的一次水喷水孔的喷水角度通常在20
°
至28
°
，该一次水喷水孔的间距通常在7mm至10mm；而二次冷却对应的二次水喷水孔的喷水角度通常在40
°
至50
°
，该二次水喷水孔的间距通常在7mm至10mm。
37.在本实用新型实施例中，结晶器具体可以采用铝合金6061t651/t652轧制预拉伸板或锻件加工装配而成，即结晶器可以为铝合金6061t651结晶器，或者是铝合金t652结晶器，其具有良好的导热性，足够的强度和刚度、良好的耐熔性、不为熔体所烧损的特性。
38.上述引锭头4底部通常连接有引锭头托盘6，而在结晶器顶部通常设置有转接板7，该转接板7通过转接板压板8与结晶器固定连接。上述引锭头托盘6通常采用优质碳素钢焊接加工而成，即引锭头托盘6通常为碳素钢引锭头托盘6，引锭头托盘6的主体通常设置成人字坡形式，以防止铸造漏铝时铝业的堆积。上述转接板7通常采用n17非金属材料加工而成，即转接板7通常为n17非金属转接板7，其具有隔热、耐高温、不粘铝的特性。
39.在本实用新型实施例中，所述电磁线圈1顶部设置有铸造水箱9，所述铸造水箱9通过水密封件10与所述结晶器密封连接。上述铸造水箱9用于储存纯水，其通常设置于电磁线圈1上方顶部，该铸造水箱9需要通过水密封件10与结晶器密封连接。首先，对于铸造水箱9，在本实用新型实施例中该铸造水箱9全部由1cr18ni9ti耐热不锈钢矩形管和钢板焊接并加工而成，即铸造水箱9通常为1cr18ni9ti不锈钢铸造水箱9，将传统的碳钢铸造水箱9更换为上述不锈钢铸造水箱9，可以防止铸造水箱9对电磁线圈1产生的电磁力进行干扰。
40.对于水密封件10，所述水密封件10与所述结晶器之间的接触位置包括平行于所述结晶器端面的端面密封位置11，和垂直于所述结晶器端面的径向密封位置12。即上述水密封件10与结晶器之间具有两个接触位置，即接触面，其一为平行于所述结晶器端面的端面密封位置11，该端面密封位置11所在平面通常为结晶器顶部端面；其二为垂直于所述结晶器端面的径向密封位置12，该径向密封位置12所在平面通常位于上述结晶器侧壁，垂直于结晶器顶部端面。通过上述端面密封以及径向密封，可以保证具有良好的密封性，当在工作中铸造水箱9发生变形后发生漏水时，仍能保证铸造水箱9与结晶器之间具有良好的密封性。
41.上述水密封件10通常采用硅氟橡胶加工而成，即水密封件10通常为硅氟橡胶水密封件10；同时所述水密封件10中在所述端面密封位置11与所述径向密封位置12之间设置有排气孔和溢流孔，保证其具有良好的密封性。
42.具体的，在上述转接板7上方通常还设置有保温帽13与保温流槽14，其中保温流槽14通常位于保温帽13的侧边部，上述保温帽13和保温流槽14通常用二氧化硅基浇注料预制成型高温烧结而成，即保温帽13通常为二氧化硅保温帽13，保温流槽14通常为二氧化硅保温流槽14，其密度童话村哪个约1.4
±
0.1g/cm3。有关保温帽13与保温流槽14的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
43.本实用新型实施例所提供的一种铝合金半连续铸造装置，生产中通过调整个电磁线圈1的电流、电压、频率等参数使得电磁线圈1产生的电磁力作用在铸造腔内的熔体液穴内，从而让电磁力推动液穴内熔体运动；一方面可以使液穴内熔体中溶质重新均匀分配，铸锭横截面成分偏析得到小；另一方面可以使液穴内熔体心部高温熔体与边部低温熔体相互渗透，使得铸锭液穴内温度场更加均匀，从而提高铸锭内部冶金质量，达到用户需求。
44.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
45.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
46.以上对本实用新型所提供的一种铝合金半连续铸造装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。