專利名稱：用于鎂合金垂直連鑄的方坯結晶器機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種合金技術領域的設備，具體是一種用于鎂合金垂直連鑄 的方坯結晶器機構。
技術背景連鑄具有改善合金性能、降低合金制備成本、生產效率高等特點，而鎂合金 的制備成本高是限制鎂合金工業應用一個因素，因此鎂合金連鑄正成為鎂合金研 究領域的一個熱點。結晶器被稱為連鑄設備心臟是決定連鑄鑄坯質量的一個最重 要的因素。常見的結晶器分為圓形和方形兩種。圓形結晶器和方形結晶器的相對 優點是無論一次冷卻還是二次冷卻都可以達到對稱均勻冷卻，所以可以減少連鑄 的裂紋缺陷，而方坯結晶器容易在角部產生角裂紋。但是由于目前對鎂合金板材 的需求量不斷的增加，所以方坯結晶器開發也是鎂合金連鑄過程中一個重點，為 了提高方形鑄坯質量，如何達到均勻冷卻是方形連鑄結晶器一個必須解決問題。經對現有技術文獻的檢索發現，目前主要是水平連鑄的方坯結晶器，比如中 國公開號為CN2151822，名稱為水平連鑄小坯結晶器，該項技術發明了一種水平連鑄小方坯結晶器設備。采用將圓分離環壓入結晶器內方銅套的圓內孔中， 在內方銅套外周設置了若干片肋片肋征，使之形成外邊輪廓線為圓柱形，內邊輪廓線為正方形的肋片式水縫；肋片外輪廓線加工成圓柱形的直徑和原有同類管式 圓坯結晶器的隔水套的內圓直徑相配合。該類結晶器相對使用方分離環成本有所 降低，加工難度也有所下降。但是這種結晶器仍然存在圓分離環而且存在內外套， 并沒有實質性的降低結晶器價格和加工難度，而且結構比較復雜，采用肋片式水 縫通冷卻水容易引起湍流而造成一次冷卻不均。 發明內容本發明針對現有技術的不足，提供一種用于鎂合金垂直連鑄的方坯結晶器機 構，使其解決了現有技術中鎂合金連鑄方坯結晶器四個角部冷卻快而其它部位冷卻較慢而形成冷卻不均，以及結晶器的結構復雜成本高的缺點。本發明是一種可 以通過普通鑄造方法制備的垂直連鑄方坯結晶器，而且通過特殊二次冷卻出水口 保證鑄坯二次冷卻均勻。本發明通過以下技術方案實現的，本發明包括結晶器主體、可拆卸堵頭、 框板、進水口、結晶器內表面金屬鍍層。結晶器主體整體輪廓是一個長方體，在 內部加工一個同軸的長方體空心體，空心體的四個角圓角過渡，在結晶器主體的 四個壁內部加工有一個上水平通水道、 一個下水平通水道和若干垂直通水道，三 種通水道相互交叉形成均勻分布并橫向聯通的"口"型的圓形通道。沿著下側水 平通道底部以一定的角度加工若干二次冷卻水出口，而且二次出水口直徑從每個 面中間向角部逐漸遞減。在結晶器主體橫截面中間設有框板，上側設有四個進水 口，其余和外表面相通的通水道口用可拆卸堵頭堵死。為了防止鎂合金連鑄過程中熔體和結晶器主體發生反應，在內表面鍍有一層金屬鍍層。所有的二次冷卻水出口中軸線和結晶器的中軸線夾角相同，范圍在30°到60°之間。本發明采用鋁合金制備結晶器主體，采用四個進水口是為了穩定內部水流不 會形成湍流以及二次出水口的水流量穩定，框板起到對結晶器主體的定位作用。 本發明設備的核心在于結晶器主體內部四壁"口"型圓形通道以及二次出水口直 徑從每個面中間向角部逐漸遞減的設計以保證二次冷卻均勻。在連鑄的過程中， 通過相互聯通的"口"型圓形通道保證結晶器內部水流不形成湍流從而可以保證 連鑄一次冷卻相對均勻，通過二次出水口的直徑從中間到角部由大到小的分布獲 得中間二次冷卻水比角部二次冷卻水大，以調整連鑄方坯中間和角部的冷卻速度 從而保證二次冷卻均勻，因此可以獲得沒有缺陷的高質量方坯。而且該結晶器沒 有采用內外套和分離環等零件，因此可以通過普通鑄造方式制造該結晶器。本發明具有結構簡單，采用低成本普通鑄造方法制造，二次冷卻均勻，生產效率高并且生產鑄坯質量高，實用面廣，可以用于鋼材，鋁合金，鎂合金等不同 材料連鑄。


圖1本發明結構示意2為圖1所示A-A剖面示意圖具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 范圍不限于下述的實施例。如圖1和圖2所示，本實施例包括結晶器主體1、可拆卸堵頭2、框板3、進水口4、上水平通水道5、垂直通水道6，下水平通道7、 二次冷卻水出口8。 所述的結晶器主體l，整體外形是一個長方體，其內部設有一個同軸的長方體空心體，空心體的四個角采用圓角過渡，內表面鍍有金屬鍍層，其中兩個平行的上水平通水道5兩端連有四個進水口，在沒有進水口的兩側(結晶器主體1兩個平行側面其中之一)安裝定位框板3。四個進水口 4-1、 4-2、 4-3、 4-4，其中四個之一外接水源，另外三個用可拆卸堵頭2封閉。所述的上水平通道5、垂直通道6和下水平通道7位于結晶器主體1壁上， 每個結晶器主體1壁上下兩側都分別有直徑相等相互平行的水平上通水道5和下 通水道7，并沿著每個結晶器主體1壁垂直的方向均勻分布若干直徑相同的將上 水平通水道5、下水平通水道7連通的垂直通水道6，上水平通道5、垂直通道6 和下水平通道7交叉形成一種"口"型通水道。所述的二次冷卻水出口 8，結晶器主體1四壁底部的下水平通水道7底部加 工有若干均勻分布的二次冷卻水出水口 8，其直徑從中間向四個角部遞減。中間 最大二次冷卻水通水道直徑為3mra，最邊部二次冷卻水出水口直徑為lmm。所有 二次冷卻水出水口中軸向和結晶器主體l中軸線的夾角相同，其角度的變化范圍 在30°到60°之間。將該結晶器主體1通過澆注水口安裝在中間包下部，并利用框板3將其固定 在連鑄平臺。連鑄開始時，冷卻水從進水口 4進入結晶器主體1內部上水平通道 5通過垂直通道6后進入結晶器主體1底部的下水平通道7，上水平通道5、垂 直通道6以及下水平通道7相互交錯形成"口 "型通道可以確保冷卻水在結晶器 主體l內部不會形成湍流從而改善熔體在結晶器主體l內部一次冷卻。最后結晶 器主體1內部的冷卻水從二次冷卻水出口 8噴出，由于二次冷卻水出水口 8的直 徑從結晶器主體1四壁中間向四角逐漸遞減，因此二次冷卻水流量也從中間向四角逐漸遞減，從而可以改善方坯連鑄過程中四角冷卻快而中間冷卻慢而形成熱應 力場，因此可以得到沒有缺陷的方坯。
權利要求
1、一種用于鎂合金垂直連鑄的方坯結晶器機構，包括結晶器主體、可拆卸堵頭、框板、進水口，其特征在于，還包括設置在結晶器主體四壁內部的上水平通水道和下水平通水道、垂直通水道，下水平通水道底部設置的二次冷卻水出口，兩個平行的上水平通水道兩端連有四個進水口，其中一個進水口外接水源，另外三個進水口用可拆卸堵頭封閉，并在結晶器主體兩個平行側面其中之一設置定位框板。
2、 根據權利要求1所述的用于鎂合金垂直連鑄的方坯結晶器機構，其特征 是，所述的結晶器主體，整體外形是一個長方體，其內部設有一個同軸的長方體 空心體，空心體的四個角采用圓角過渡，內表面鍍有金屬鍍層。
3、 根據權利要求1或者2所述的用于鎂合金垂直連鑄的方坯結晶器機構， 其特征是，所述的結晶器主體，其壁上下兩側都分別設有直徑相等相互平行的水 平上通水道和下通水道，并沿著每個結晶器壁垂直的方向均勻分布若干直徑相同 的將上水平通水道下水平通水道連通的垂直通水道，上水平通道、垂直通道和下 水平通道交叉形成一種"口"型通水道。
4、 根據權利要求3所述的用于鎂合金垂直連鑄的方坯結晶器機構，其特征 是，所述結晶器主體，其四壁底部的下水平通水道底部設有若干均勻分布的二次 冷卻水出水口， 二次冷卻水出水口直徑從中間向四個角部遞減。
5、 根據權利要求1或4所述的用于鎂合金垂直連鑄的方坯結晶器機構，其 特征是，所述二次冷卻水出水口，其中間最大二次冷卻水出水口通水道直徑為 3mm，最邊部二次冷卻水出水口直徑為l咖。
6、 根據權利要求1或4所述的用于鎂合金垂直連鑄的方坯結晶器機構，其 特征是，所有二次冷卻水出水口中軸向和所述結晶器主體中軸線的夾角相同，其 角度的變化范圍在30。到60°之間。
全文摘要
一種用于鎂合金垂直連鑄的方坯結晶器機構，屬于金屬材料冶金領域。本發明包括結晶器主體、框板、進水口。方坯結晶器外形是一個長方體，在其內部加工有同軸的長方體空心體，四個角用圓角過渡，結晶器內部鍍有金屬鍍層。結晶器四壁內部加工有水平通水道和垂直通水道相互交叉連通的“口”型通水道，與下通水道相連通的加工有均勻分布直徑由中間向兩側遞減的二次出水口。所有的出水口中軸線和結晶器的中軸線夾角相同。本發明具有結構簡單，采用低成本普通鑄造方法制造，鑄坯冷卻均勻，生產效率高并且生產鑄坯質量高，實用面廣，可以用于鋼材，鋁合金，鎂合金等不同材料連鑄。
文檔編號B22D11/055GK101249551SQ20081003613
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月17日 優先權日2008年4月17日
發明者丁文江, 劉廣耀, 平 張, 楊建新, 王樹琪, 杰 董, 鄭興偉, 顏文輝 申請人:上海交通大學;中條山有色金屬集團有限公司