CN2438526Y - 一种半固态加工用的合金圆坯的连续铸造装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种半固态加工用的合金圆坯的连续铸造装置,包括制浆室、水冷结晶器和振动器。制浆室与水冷结晶器同轴安装,水冷结晶器置于制浆室下方,其内腔与制浆室内腔相通,振动器置于水冷结晶器的下方,偏心驱动机构置于操作平台上,结晶器的下托板与振动器通过铰链相互铰接,振动臂与操作平台通过铰链相互铰接,导柱垂直安装在操作平台上。本实用新型能促进制浆室内壁上形成的晶体剥落游离进入熔体内部,并顺利进入水冷结晶器。

Description

一种半固态加工用的合金圆坯的连续铸造装置

本实用新型涉及一种半固态加工用的合金圆坯的连续铸造装置，属于利用电磁搅拌器和机械振动器制备半固态浆料，并连续铸造成半固态加工用圆坯的制造装置领域。

现有技术中，半固态加工用合金圆坯的连续铸造装置一般都由制浆室、结晶器、搅拌机构和拉坯机构等四个基本部分组成。由于这些连续铸造装置没有使半固态浆料发生垂直剪切变形的装置，当半固态浆料中的固相分数较大时表观黏度增大，难以顺利流动，连铸过程容易出现拉断现象。为了解决这一问题，日本专利平4-28461在冷却搅拌装置(即制浆室)的出口与结晶器之间增加了一个过渡段，并由高频感应装置加热这一过渡段，来提高半固态浆料的温度，以便使其顺利进入水冷结晶器。这样做带来的坏处是进入水冷结晶器的半固态浆料的固相分数较低，坯料的半固态加工性能有所下降。美国为了防止连铸过程出现拉漏和拉断事故，实用新型了“拉-停-推-拉”的拉坯模式。这样做虽然使拉漏事故明显减少，但是使有效拉坯速度减小了一倍，实际拉坯速度只有500mm/min。

本实用新型的目的是提出一种半固态加工用的合金圆坯的连续铸造装置，使圆坯的铸造过程在搅拌和振动的过程中完成，以提高铸造质量，加快铸造速度。

本实用新型提出的半固态加工用的合金圆坯的连续铸造装置，包括制浆室、水冷结晶器和振动器。制浆室与水冷结晶器同轴安装，由紧固螺栓通过上压板和下托板固定成一体。制浆室包括耐火容器、电阻加热器、冷却水套和电磁搅拌器，上述四部分由里到外同轴安装。水冷结晶器置于制浆室下方，其内腔与制浆室内腔相通，其直径大于制浆室下口直径，两者直径比为1.05-1.4∶1，水冷结晶器外设有冷却水通道。振动器包括偏心驱动机构、振动臂、铰链、弹簧和导柱，振动器置于水冷结晶器的下方，偏心驱动机构置于操作平台上，并置于振动臂的一端，结晶器的下托板与振动器通过铰链相互铰接，振动臂与操作平台通过铰链相互铰接，导柱垂直安装在操作平台上，导柱与用于使结晶器和制浆室相对固定的紧固螺栓沿圆周间隔均布，弹簧置于导柱的底部、下托板与操作平台之间。

本实用新型设计的半固态加工用的合金圆坯的连续铸造装置，其优点有两个，一是与电磁搅拌器产生的水平旋转搅拌作用一起促进制浆室内壁上形成的晶体剥落游离进入熔体内部，促进非枝晶固相的形成；二是对制浆室中的半固态浆料施加一个周期变化的剪切力，使其黏度减小，顺利进入水冷结晶器。

附图说明：

图1是本实用新型设计的铸造装置的结构示意图。

图2是本装置中所用的振动器中的偏心驱动机构的结构示意图。

下面结合附图详细介绍本实用新型的内容。

图1和图2中，1是上压板，2是加热元件，3是耐火容器，4是隔热层，5是冷却水套，6是电磁搅拌器，7是水冷结晶器，8是导柱，9是弹簧，10是操作平台，11是机架，12是基础，13是坯料运动方向，14是坯料，15是偏心驱动机构，16是振动臂，17是下托板，18是铰链，19是紧固螺栓，20是水冷结晶器和制浆室的振动方向，21是电磁搅拌方向，22是半固态浆料，23是冷却风道，24是使振动臂与操作平台相互绞接的铰链，151是调速电机，152是转轮，153是圆柱销，154是连杆。

如图1所示，本实用新型设计的半固态加工用合金圆坯的连续铸造装置，包括制浆室、水冷结晶器7和振动器。制浆室与水冷结晶器7同轴安装，由紧固螺栓19通过上压板1和下托板17固定成一体。制浆室包括耐火容器3、电阻加热器、冷却水套5和电磁搅拌器6，上述四部分由里到外同轴安装。水冷结晶器7置于制浆室下方，其内腔与制浆室内腔相通，其直径大于制浆室下口直径，两者直径比为1.05-1.4∶1，水冷结晶器7外设有冷却水通道。振动器包括偏心驱动机构15、振动臂16、铰链18和24、弹簧9和导柱8。振动器置于水冷结晶器7的下方，偏心驱动机构15置于操作平台10上，并置于振动臂16的一端。结晶器的下托板17与振动器通过铰链18相互铰接，振动臂16与操作平台10通过铰链24相互铰接。导柱8垂直安装在操作平台10上，导柱8与用于使结晶器和制浆室相对固定的紧固螺栓19沿圆周间隔均布，弹簧9置于导柱的底部、下托板17与操作平台10之间。

上述振动器中的偏心机构15包括调速电机151、转轮152、圆柱销153和连杆154。电机151固定在操作平台10上，转轮152与电机151的输出轴相联，固定销153通过连杆154使振动臂16与转轮152联动。

本实用新型设计的半固态加工用圆坯连续铸造装置的工作过程是：熔炼合格的合金液连续不断地浇入制浆室。开始浇铸的同时开动电磁搅拌器6和振动器，使熔体进行水平旋转并沿垂直方向往复振动。在合金液自上而下运动的过程中，被连续冷却，并形成均匀分布的固相。在电磁搅拌器6和振动器产生的水平旋转搅拌和垂直振动的共同作用下，逐步形成含有非枝晶固相的半固态浆料22。这种半固态浆料22在重力和机械振动作用下连续不断地进入水冷结晶器7。在水冷结晶器的强制冷却下快速凝固形成一定断面形状的坯料14，并被连续不断地拉出。

制浆室安装在连续铸造装置的正上方，由电磁搅拌器6、耐火容器3、电阻加热器和冷却水套5四部分组成，用来完成半固态浆料的制备。制浆室的最外层是电磁搅拌器6。电磁搅拌器6是由垂直布置的三相交流励磁线圈及其定子组成，其作用是产生一个使金属熔体水平旋转的搅拌力。极对数可以是两极，也可以是多极。极数越多，心部的搅拌强度越小。其输入电压和转速由与其连接的控制系统中的调压器或变频器控制。电磁搅拌器6与冷却水套5之间留有2-5mm的冷却风道23，以便吹风冷却，保护电磁搅拌器6免于过热损坏。冷却水套5与电磁搅拌器6同轴，是一个两端封闭的双层圆筒，层间通以冷却水。冷却水的流量50-200 L/h，冷却水压力0.15-0.25 MPa。冷却水套的内壁与电阻加热器的隔热层4紧密接触。加热器的隔热层4是一个圆筒形，其厚度为10-20mm。电阻加热器的隔热层4与制浆室的耐火容器3之间安装有加热元件2。加热元件2沿耐火容器的外壁均匀布置。加热元件2可以是电阻丝或带，也可以是硅碳棒。电阻加热器带有温度自动控制装置，以便自动调节制浆室的工作温度。制浆室的耐火容器3是盛装合金液的容器，由各种与合金液不发生反应且本身非磁性的耐火材料烧结而成。为了使熔体能够顺利进入水冷结晶器7，并减少卷气，制浆室内腔直径上小下大，锥度1-3度。其工作温度由电阻加热器和冷却水套5来控制。制浆室与位于其下方且与其同轴的水冷结晶器7之间垫一层2-5毫米的耐火泥，并通过上压板1和下托板17用紧固螺旋19紧固成为一体。在振动器的作用下，制浆室与水冷结晶器7一起沿导柱8作垂直振动。弹簧9起缓冲和支撑作用。金属熔体通过制浆室时，被连续冷却，并受到水平旋转的电磁搅拌力21和垂直方向的机械振动力20的联合作用，逐步形成含有非枝晶固相的半固态浆料22。周期变化的垂直机械振动可以使半固态浆料的黏度减小，顺利流入水冷结晶器7。

水冷结晶器7的作用是对从制浆室出来的半固态浆料进行冷却，使其快速凝固成一定形状的合金圆坯14。水冷结晶器7是一个两端封闭的双层圆筒，其内层圆筒由铜合金制成，外层圆筒由钢板制成，两层之间通以冷却水。冷却水由水冷结晶器7下部的入水口切向流入，由其上部的出水口流出。冷却水压力0.2-0.35Mpa，冷却水流量20-50L/min。水冷结晶器7安装在下托板17上，下托板由弹簧9支撑。

Claims (1)

1、一种半固态加工用的合金圆坯的连续铸造装置，其特征在于，该装置包括制浆室、水冷结晶器和振动器：所述的制浆室与水冷结晶器同轴安装，由紧固螺栓通过上压板和下托板固定成一体；所述的制浆室包括耐火容器、电阻加热器、冷却水套和电磁搅拌器，上述四部分由里到外同轴安装；所述的水冷结晶器置于制浆室下方，其内腔与制浆室内腔相通，其直径大于制浆室下口直径，两者直径比为1.05-1.4∶1，水冷结晶器外设有冷却水通道；所述的振动器包括偏心驱动机构、振动臂、铰链、弹簧和导柱，振动器置于水冷结晶器的下方，偏心驱动机构置于操作平台上，并置于振动臂的一端，结晶器的下托板与振动器通过铰链相互铰接，振动臂与操作平台通过铰链相互铰接，导柱垂直安装在操作平台上，导柱与用于使结晶器和制浆室相对固定的紧固螺栓沿圆周间隔均布，弹簧置于导柱的底部、下托板与操作平台之间。