專利名稱：鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種連續潤滑結晶器，應用于鋁及鋁合金圓錠半連續鑄造技術領域。
背景技術：
鋁及鋁合金圓錠半連續鑄造技術有多種傳統直冷鑄造、熱頂鑄造、電磁鑄造、氣滑鑄造等。直冷鑄造和普通熱頂鑄造由于工藝技術上的局限性，難以獲得高質量的鑄錠內部組織和外部表面，影響后續擠壓制品質量和成品率；電磁鑄造能生產出內外質量優良的產品，但是由于技術裝備復雜，投資大，操作維護要求高，且不便于實現多模生產，故工業化生產尚未普及；氣滑鑄造和氣幕鑄造是國外所采用的最先進的鋁及鋁合金圓錠鑄造方式，其結晶器的結構屬于保密技術，且設備價格高，國內尚無此類型結晶器。
為了改善半連鑄鑄錠的內部組織和表面質量，必須設法降低鑄錠和結晶器之間的熱傳導和摩擦，以此減輕鑄錠的一次冷卻，減小結晶器內熔體液穴深度，改善凝固前沿結晶條件，避免表面偏析、冷隔等缺陷，從而獲得均勻的等軸晶組織，同時采取潤滑措施提高鑄錠表面質量。目前國內普遍采用石墨環和涂抹潤滑油以減少鑄錠和結晶器之間的摩擦，無法進行連續潤滑，同時對于減小一次冷卻尚無有效措施，因此鋁及鋁合金圓錠半連鑄過程不能在結晶器內壁和鑄錠之間形成連續均勻的油氣膜，鑄錠內部組織和表面質量差。

發明內容
本發明的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提供一種油、氣、水結構一體化設計的鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，將空氣和潤滑油加壓透過石墨套，在石墨套內壁形成一層油氣膜，減少鑄錠與結晶器壁熱傳導和摩擦，同時還采用雙排噴水孔提高二次冷卻強度，從而提高鑄錠表面質量和內部組織，以及鑄造速度。
本發明的目的通過以下技術方案來實現一種鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，包括熱頂、過渡環、壓環、石墨套和結晶器本體，其特征在于所述的熱頂與過渡環密封配合，壓環與結晶器螺紋配合，石墨套與結晶器內壁過盈配合，開設兩組冷卻水孔；所述的石墨套外側開有環形空氣凹槽和潤滑油凹槽1和潤滑油凹槽2，在潤滑油槽1和潤滑油槽2之間的石墨套外壁設有3至5個缺口，深度至凹槽底部，寬度約5毫米，使兩油槽相通；空氣槽和潤滑油凹槽分別與結晶器本體上的相應的壓縮空氣通道和潤滑油通道相通，壓縮空氣通過空氣通道進入空氣槽，潤滑油通過潤滑油通道進入潤滑油凹槽1和潤滑油凹槽2；所述的冷卻水孔設有噴水孔1和噴水孔2各一組。
本發明的目的還可以通過以下優選技術方案來進一步實現前述的鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其中，所述的熱頂與過渡環采用石棉繩密封。壓環與結晶器通過螺紋壓緊過渡環，使過渡環壓緊石棉繩，使石棉繩密封結晶器與石墨套之間的空隙。
前述的鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其中，所述的結晶器本體與熱頂的結合部設置密封圈，防止冷卻水腔中的冷卻水外漏。
前述的鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其中，所述的石墨套與結晶器內壁采用熱裝工藝過盈配合，實現密封，以保證空氣和潤滑油能達到工作壓力且不會從人工凹槽泄漏。
前述的鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其中，所述的石墨套外壁上邊沿和下邊沿涂抹有高溫漆，以保證密封。
前述的鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其中，所述的噴水排孔1的水平面夾角為20°～40°；所述的噴水排孔2的水平面夾角為50°～60°。鑄錠在下降過程中，通過雙排水孔噴水迅速冷卻。雙排噴水孔設計可增大冷卻水的噴射角和噴射速度，避免濺射，提高二次水冷卻效率，減少鑄錠表面偏析層厚度，消除冷隔、拉痕，抑止鑄錠內部柱狀晶的生長，細化鑄錠晶粒，從而獲得良好的鑄錠表面和內部組織。
前述的鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其中，所述的壓縮空氣通過空氣通道進入空氣凹槽，在0.5～1.5MPa的壓力下透過石墨套。
前述的鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其中，所述的潤滑油經過潤滑油通道進入潤滑油凹槽1和潤滑油凹槽2，在7～15MPa的壓力下透過石墨套，脈沖式給油進行連續潤滑。空氣和潤滑油透過石墨套后在石墨套內壁形成一層均勻的油氣膜，可防止鋁及鋁合金熔體與石墨套直接接觸，減小一次冷卻，同時減少半連續過程鑄錠與結晶器內壁的摩擦，提高了鑄錠的表面質量。
本發明潤滑系統的重要部件石墨套材料采用冷等靜壓制備，并保證一定孔隙率，達到透氣、透油目的。采用本發明技術方案可以起到如下技術效果(1)本發明采用潤滑油、空氣、冷卻水供給和結晶器本體整體式設計，可避免傳統結晶器由多個組件組成而不便裝配和密封的特點；(2)本發明采用的石墨套有自潤滑作用，加壓油氣膜具有良好的潤滑及隔熱作用，可減輕一次冷卻作用，提高鑄錠的內部組織和表面質量；(3)本發明采用雙排噴水孔設計的冷卻結構對鑄錠進行冷卻，可消除冷卻水的噴濺，提高冷卻效率，同時可以提高鑄造速度和生產效率，并減少冷卻水使用量。


圖1是本發明結晶器的結構示意圖；
圖2是本發明結晶當中的油、氣、水結合部局部放大圖。
圖中各附圖標記的含義見下表

具體實施方式
本發明采用壓縮空氣、潤滑油、冷卻水供給與鋁質結晶器整體設計，通過將壓縮空氣和潤滑油加壓透過石墨套，在石墨套內壁形成一層油氣膜，減少鑄錠與結晶器壁熱傳導，減輕一次冷卻和摩擦，并采用雙排噴水孔提高二次水冷卻效果，從而提高鑄錠內部組織和表面質量。
下面結合說明書附圖對本發明作進一步的詳細描述如圖1、圖2所示，本發明鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器包括有熱頂、過渡環、壓環、石墨套、結晶器本體和冷卻部分，熱頂與過渡環之間用石棉繩密封，壓環與結晶器采用螺紋配合，壓緊過渡環，使過渡環壓緊石棉繩，石棉繩密封結晶器與石墨套之間的空隙。結晶器本體與熱頂的結合部設置密封圈防止冷卻水腔中的冷卻水外漏。石墨套與結晶器內壁采用熱裝工藝過盈配合，實現密封，防止空氣和潤滑油從人工凹槽外漏。石墨套外壁上邊沿和下邊沿涂抹高溫漆，保證密封。石墨套外側開有環形空氣凹槽和潤滑油凹槽1和潤滑油凹槽2。
在潤滑油槽1和潤滑油槽2之間的石墨套外壁開設3至5個缺口，深度至凹槽底部，寬度約5毫米，以此是兩油槽相通。空氣凹槽和潤滑油凹槽分別與結晶器本體上的相應的壓縮空氣通道和潤滑油通道相通。壓縮空氣通過空氣通道進入空氣凹槽，在0.5～1.5MPa的壓力下透過石墨套，潤滑油在7～15Mpa壓力作用下通過潤滑油通道進入潤滑油凹槽1和潤滑油凹槽2并透過石墨套。壓縮空氣和潤滑油透過石墨套后在石墨套內壁形成一層均勻的油氣膜，油氣膜起到良好的潤滑作用，又可防止鋁及鋁合金熔體與石墨套直接接觸，因此可以起到隔熱作用，減輕一次冷卻。加壓油氣膜良好的潤滑作用，以及石墨自潤滑作用，可減小半連續過程鑄錠與結晶器內壁的摩擦，可提高鑄錠的表面質量。冷卻部分設有兩排噴水孔，即噴水排孔1和噴水排孔2，噴水排孔1與水平面夾角為20°～40°，噴水排孔2與水平面夾角在50°～60°。
鑄錠在下降過程中，通過雙排噴水孔的噴水迅速冷卻，可減少鑄錠表面偏析層，消除冷隔、拉痕，細化鑄錠晶粒。雙排噴水孔設計可增大冷卻水的噴射角和噴射速度，提高二次水冷卻效率，抑止鑄錠內部柱狀晶的生長，因此細化鑄錠晶粒，由此獲得良好的鑄錠和內部組織和表面質量。采用雙排冷卻水孔結構對鑄錠進行冷卻，可消除冷卻水的噴濺，提高冷卻效率和鑄造速度，減少冷卻水使用量。
需要說明的是，除上述實施方式以外，本發明尚有其它多種實施方式。凡采用等同替換或者等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，包括熱頂、過渡環、壓環、石墨套和結晶器本體，其特征在于所述的熱頂與過渡環密封配合，壓環與結晶器螺紋配合，石墨套與結晶器內壁過盈配合，開設兩組冷卻水孔；所述的石墨套外側開有環形空氣凹槽和潤滑油凹槽1和潤滑油凹槽2，在潤滑油槽1和潤滑油槽2之間的石墨套外壁設有3至5個缺口，深度至凹槽底部，寬度約5毫米，使兩油槽相通；空氣槽和潤滑油凹槽分別與結晶器本體上的相應的壓縮空氣通道和潤滑油通道相通，壓縮空氣通過空氣通道進入空氣槽，潤滑油通過潤滑油通道進入潤滑油凹槽1和潤滑油凹槽2；所述的冷卻水孔設有噴水孔1和噴水孔2各一組。
2.根據權利要求1所述的一種鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其特征在于所述的熱頂與過渡環采用石棉繩密封。
3.根據權利要求1所述的一種鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其特征在于所述的結晶器本體與熱頂的結合部設置密封圈。
4.根據權利要求1所述的一種鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其特征在于所述的石墨套與結晶器內壁采用熱裝工藝過盈配合。
5.根據權利要求1所述的一種鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其特征在于所述的石墨套外壁上邊沿和下邊沿涂抹有高溫漆。
6.根據權利要求1所述的一種鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其特征在于所述的噴水排孔1的水平面夾角為20°～40°。
7.根據權利要求1所述的一種鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其特征在于所述的噴水排孔2的水平面夾角為50°～60°。
8.根據權利要求1所述的一種鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其特征在于所述的壓縮空氣通過空氣通道進入空氣凹槽，在0.5～1.5MPa的壓力下透過石墨套。
9.根據權利要求1所述的一種鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，其特征在于所述的潤滑油經過潤滑油通道進入潤滑油凹槽1和潤滑油凹槽2，在7～15MPa的壓力下透過石墨套，脈沖式給油并連續潤滑。
全文摘要
本發明涉及一種鋁及鋁合金半連鑄連續潤滑結晶器，包括熱頂、過渡環、壓環、石墨套、結晶器本體和冷卻部分，熱頂與過渡環密封配合，壓環與結晶器螺紋配合，石墨套與結晶器內壁過盈配合，石墨套外側開有環形空氣凹槽和環形潤滑油凹槽，空氣凹槽和潤滑油凹槽1和潤滑油凹槽2分別與結晶器本體上的空氣通道和潤滑油通道相通，壓縮空氣通過空氣通道進入空氣槽，潤滑油通過潤滑油通道進入潤滑油凹槽，所述的冷卻部分設有雙排噴水排孔。本發明結晶器本體采用油、氣、水結構整體設計，通過油氣膜隔熱作用減少一次冷卻，并采用雙排噴水孔提高二次水冷卻效果，從而提高鑄錠內部組織和表面質量，并提高鑄造速度和生產效率。
文檔編號B22D11/07GK1857828SQ20061004038
公開日2006年11月8日 申請日期2006年5月19日 優先權日2006年5月19日
發明者樂永康, 歐斌, 張文靜, 毛建偉, 張劍平 申請人:蘇州有色金屬加工研究院