[发明专利]一种铝合金半连续铸造冷却强度可变的结晶器

说明书

技术领域

 本发明涉及一种铝合金半连续铸造冷却强度可变的结晶器，铝合金半连续铸造技术领域。

背景技术

直冷式半连续铸造是目前铝合金企业生产铝合金圆锭和扁锭的主要方式，液态铝熔体被浇注到由结晶器和引锭头所围成的空间内，当铝熔体与结晶器及引锭头发生接触，铝熔体就会被结晶器和引锭头冷却并且沿其边界发生凝固。当铝熔体在结晶器中达到一定高度，并且凝壳具有足够强度来支撑这些铝熔体的时候，引锭头将以给定的铸造速度向下运动。已凝固的铸锭将随着引锭头一起下降，当铸锭被拉出结晶器时，结晶器内的冷却水直接喷到铸锭的表面，铸锭被迅速的冷却下来。这样铝熔体不断的被浇铸到结晶器内，而已凝固的铸锭也不断的被拽出结晶器，构成了一个连续的过程。直冷式半连续铸造过程可分为两个阶段：铸造开始阶段和铸造稳定阶段，铸造开始阶段采用较低的铸造速度，然后铸造速度逐步增加，过渡到铸造稳定阶段。

半连续铸造过程中铸锭四周采用连续的冷却水喷射冷却，导致铸锭横截面上存在非常大的温度梯度，铸锭纵剖面存在一个液穴，铸锭凝固收缩的拉应力产生一个轴向分量，铸造开始阶段已成型铸锭抗变形能力较差，导致铸锭的底部形成拱形，这种现象被称为翘曲。翘曲形成对凝壳有破坏作用，凝壳破裂就会产生漏流现象，从而影响铸锭的成型和铸造成功率。工业生产中为了抑制或减轻翘曲，铸造开始阶级采用较弱的冷却工艺，当铸造过渡到稳定阶段采用较强的冷却工艺，以细化显微组织，提高铸锭质量。现有铸造冷却工艺中铸造开始阶段冷却水流量较小，随着铸造过渡到稳定阶段，逐渐增加冷却水流量。为了进一步降低铸造开始阶段冷却强度，国外开发出非连续式/脉冲水冷技术，加气水冷技术等，明显改善了铸锭翘曲。最新的铸造技术中开始阶段采用较小水流量的一组冷却水以低入射角度冲击铸锭，得到较弱的冷却强度；稳定阶段增加水流量的同时，另外增加高入射角度的一组冷却水冷却铸锭，高入射角度冷却水流冲击点高于低入射角度冷却水流冲击点，两组冷却水流交叉分布，与单组冷却水冷却相比增强了单位流量的冷却水冷却效率，从而增强冷却强度。但这种冷却方式下，当冷却水流量增大到一定程度时，由于水压过大，高入射角度的冷却水流冲击到铸锭表面散开，容易促使部分水流沿铸锭表面向上返水，严重时进入结晶器内部铝液表面，导致铸锭局部冷却不均，产生表面裂纹。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种铝合金半连续铸造冷却强度可变的结晶器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种铝合金半连续铸造冷却强度可变的结晶器，其特征在于：所述结晶器设置有上水腔和下水腔，所述上水腔的底部设置减压腔，所述下水腔的顶部和底部上设置有减压腔，所述上水腔的底部通过安装分水板相隔减压腔，所述下水腔的顶部和底部通过安装分水板相隔减压腔，所述上水腔的减压腔上设置有第三组冷却水孔，所述下水腔顶部的减压腔上设置有第一组冷却水孔，所述下水腔底部的减压腔上设置有第二组冷却水孔，所述第一组冷却水孔和第二组冷却水孔在同一竖直平面内，且与第三组冷却水孔呈交叉状布置，所述第一组冷却水孔和第二组冷却水孔的角度大于40°，所述第三组冷却水孔的角度小于40°。

进一步地，上述的一种铝合金半连续铸造冷却强度可变的结晶器，其中，结晶器由大面侧盖和小面侧盖围成的长方体，所述大面侧盖与所述小面侧盖相交处设有角部隔墙布置，所述大面侧盖的两端各设置有上水腔和下水腔，所述小面侧盖的两端各设置有上水腔和下水腔，所述角部隔墙上开有进水端口，所述进水端口与大面侧盖的上水腔相连通，且还与小面侧盖的上水腔相连通，所述大面侧盖的上水腔通过大面侧盖的进水孔与大面侧盖的下水腔相连通且大面侧盖的进水孔位置处设置有气控水阀，所述小面侧盖的上水腔通过小面侧盖的进水孔与小面侧盖的下水腔相连通，所述结晶器的内腔中设置有相对的内衬，所述内衬之间设置有引锭头。

更进一步地，上述的一种铝合金半连续铸造冷却强度可变的结晶器，其中，所述第一组冷却水孔与第二组冷却水孔、第二组冷却水孔与第三组冷却水孔之间的孔间距在10~16mm，且其孔的直径为2~6mm。

更进一步地，上述的一种铝合金半连续铸造冷却强度可变的结晶器，其中，角部隔墙上的进水端口上设置有过滤器。

本发明技术方案的实质性特点和进步主要体现在：