[发明专利]一种生产铝合金空心铸锭的设备及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，具体涉及一种生产铝合金空心铸锭的设备及其使用方法。

背景技术

铝合金管材在电力，建筑等行业得到广泛的应用，其主要生产方式主要有两种：

1.铸造生产实心铸锭，通过轧制或挤压生产出管材，但是这样的生产工艺工序多，金属利用率低；

2.铸造生产空心铸锭，通过挤压获得管材，其工艺工序少，金属利用率高。

因此铸造生产空心铸锭是生产铝合金管材的首选工艺。目前生产铝合金空心铸锭的主要方法是半连续铸造。半连续铸造设备通常由芯模，结晶器和引锭所组成。在铸造开始时将铝合金熔体浇注到芯模，结晶器和引锭所组成的型腔内，然后引锭向下移动，铸锭从结晶器被拽出，同时二冷水碰到铸锭上进一步冷却，构成一个连续的过程。所以，铝合金半连续铸造具有设备简单，投资少的生产工艺。但是，目前生产过程用仍然存在着很多问题，其中最严重的两个问题是：抱芯和拉漏。

抱芯，现有生产空心铸锭的芯模，通有二冷水，当空心铸锭被拽出结晶器时，其内表面接触二冷水后，迅速凝固收缩，紧紧的抱住芯模，使铸锭不能被拉出结晶器，铸造不能进行下去。这种严重的问题导致，空心铸锭生产不能像实心铸锭那样可以同时生产多根铸锭，只能单根生产，大大降低了生产效率。这个问题多发生在凝固收缩大的合金，如7XXX，2XXX铝合金。

拉漏，它的产生过程同抱芯相似，但不同的是铸锭被拽出结晶器后没有包住芯模，而是铸锭内表面形成的凝固壳由于与芯模摩擦力较大而被拉断，导致在熔池内的铝熔体泄露，泄露的铝熔体很容易和二冷水接触发生爆炸，另外，泄露的熔体也很容易堵住空心铸锭的内孔，使芯模二冷水不能留下，上返到熔池内，发生严重的爆炸。这个问题多发生在凝固收缩小的合金，如铝硅合金。

无论是抱芯还是拉漏都是由于合金在凝固过程中冷却收缩导致铸锭与芯模之间摩擦力大造成的。因此为了解决这两个问题，就要减小摩擦力，这就是本发明的出发点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种生产铝合金空心铸锭的设备及方法，减小了铝合金空心铸造过程中铸锭与芯模之间摩擦力，避免了抱芯和拉漏现象的产生。

本发明的一种生产铝合金空心铸锭的设备，包括芯模，结晶器，支架，引锭，其中芯模位于结晶器中心，并且芯模与结晶器同心，设置在结晶器上的支架用于支撑芯模，引锭设置在芯模下部，芯模与结晶器中间的空间为型腔，所述的芯模设计成上大下小的锥度，其锥度大小为1^o～30^o，芯模中设置冷却系统和润滑系统，所述的结晶器的铝套内的水腔中设置线圈，并且结晶器上设置有分流器和挡块； 

所述的芯模的冷却系统包括入水管，出水管，转接器，芯模水腔，水道，其中入水管连接芯模水腔，芯模水腔通过水道连接到转接器，转接器连接出水管；

所述的水道由水道导磁材料部分和水道不锈钢部分组成；

所述的润滑系统包括入油管，油盖，铜套，油腔，油孔，其中入油管连接到油腔，油腔上设置有油盖，设置在油腔中的油孔与铜套外壁连接；

所述的铜套的材质为紫铜或铜铬合金；

所述的结晶器包括热顶，铝套，石墨环，线圈，水腔，分流器，挡块，流道，其中热顶与石墨环连接，水腔设置在铝套内部，水腔内设置有线圈，在流道与分流器中间设置有挡块；

所述的线圈的材质为耐水耐压扁铜线；

所述的分流器上设置有分流孔。

一种生产铝合金空心铸锭的设备的使用方法，按如下步骤进行：铸造前将线圈通以低频交流电，产生低频电磁场，电磁场频率5～45Hz，电磁场强度5000At～50000At，然后将熔体浇注到流道中，熔体在进入分流器前接触分流器入口处的挡块，熔体被挡块挡住后沿周向通过分流器的分流孔被均匀地分配到型腔内，型腔内上部分由热顶储存熔体，下部分由结晶器的石墨环和冷却系统将液态合金凝固为空心铸锭，浇注温度710～900℃，铸造速度50～300mm/min，结晶器水流量为50-300l/（min·m）,芯模水流量为10-100 l/（min·m），冷却过程中通过设计的润滑系统进一步防止铸造过程中的抱芯与拉漏现象，同时通过调整芯模的高位置，达到控制芯模出口与液穴根部距离为小于芯模总高度的二分之一，当液穴根部高于芯模出口的距离为二分之一芯模高度时，抱芯将发生；当液穴根部低于芯模出口的距离为二分之一芯模高度时，拉漏将发生；

所述的芯模出口与液穴根部距离最佳为小于芯模总高度的四分之一；