CN106180603A - 镁合金板坯铸造结晶器 - Google Patents

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田松林
雷华
刘赵卫
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/055—Cooling the moulds
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/07—Lubricating the moulds

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Abstract

本发明属于合金铸造设备技术领域，具体涉及一种镁合金板坯铸造结晶器，包括呈箱式结构的框架，所述框架上下两侧分别设置有上压板和下压板，所述上压板设置有进料口，下压板设置有出料口；所述框架各侧壁内均设置有冷却壁，所述冷却壁包括由上至下依次设置的上部冷却壁、中部冷却壁和下部冷却壁，各部冷却壁分别连接有冷却回路；本发明能够在浇铸不同牌号镁合金，或者匹配不同浇铸速度时，可以对每一条回路的冷却介质种类、压力、流量以及温度等参数进行单独控制，保障浇铸质量、速度以及安全；独特的油气润滑结构可以降低铸坯与设备间的摩擦力，防止铸坯被拉断，同时大幅提高铸坯表面质量。

Description

镁合金板坯铸造结晶器
技术领域
本发明属于合金铸造设备技术领域，具体涉及一种镁合金板坯铸造结晶器。
背景技术
镁合金板坯铸造结晶器是为镁合金连续铸造和半连续铸造开发的一种专用设备。凝固成型设备是连铸和半连铸过程中的关键。在凝固成型设备中，镁合金熔液的热量传导给设备内壁，并由冷却介质将热量带走。随着热量的快速导出，与设备内壁接触的镁合金熔液温度降到凝固点之下，凝固形成初生坯壳。镁合金熔液和坯壳在驱动或引锭装置的诱导下连续朝设备出口方向移动，坯壳逐渐增厚。铸坯到达出口时，已经具有足够的强度(厚度)抵抗设备内部金属熔液静压力，避免坯壳被其破坏造成漏液。
现有技术结晶冷却长度短(一般为30至150mm)，造成铸造速度过低，且仅能实现镁合金小直径圆坯、小尺寸规格板坯的半连铸，不能实现镁合金板坯连续铸造。现有镁合金铸造中，是通过自结晶器顶端、沿冷却壁注入润滑油的方式，对镁合金坯壳和冷却壁之间进行润滑，这样的润滑方式带来的结果是在浇铸方向上润滑长度太短，限制了浇铸速度的提高。同时，现有镁合金铸造技术中冷却介质种类、流速等浇铸工艺参数从头至尾完全相同，不能适应镁合金连铸的复杂冷却工艺需求。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种镁合金板坯铸造结晶器。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种镁合金板坯铸造结晶器，包括呈箱式结构的框架，所述框架上下两侧分别设置有上压板和下压板，所述上压板设置有进料口，下压板设置有出料口；所述框架各侧壁内均设置有冷却壁，所述冷却壁包括由上至下依次设置的上部冷却壁、中部冷却壁和下部冷却壁，各部冷却壁分别连接有冷却回路。
进一步的，所述框架与冷却壁之间设置有支撑板，所述支撑板内侧设置有若干油气润滑槽，支撑板上部设置有油气入口，并与油气润滑槽联通。
进一步的，所述油气润滑槽为环状结构，所述支撑板由上至下均匀分布有若干个油气润滑槽；所述油气入口通过主槽路与各油气润滑槽联通。
进一步的，所述冷却壁高度方向呈锥形结构设置。
进一步的，冷却壁内腔的上口宽度大于下口宽度，上口厚度大于下口厚度。
进一步的，所述冷却壁高度为400～800mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：通过在框架内部冷却壁，并将冷却壁设置为上、中、下三部分冷却壁，设备内腔共4个面，每个面划分为3个区，总计12个冷却区。并在各部分冷却壁分别连接独立的冷却回路，使每个冷却区具有一条冷却介质闭环通路；因此，对于不同牌号的镁合金、铸造速度的各种组合，各冷却区域的冷却强度可以独立闭环控制，确保铸坯快速成型，并避免冷却介质泄露后与铸造目标接触带来的危险，保障安全生产的同时提高浇铸速度，具有极强的适应性，可以适应复杂的冷却工艺要求。
进一步的，通过在支撑板上设置油气润滑槽，通过油气的渗透，可以在铸坯移出设备的过程中，对铸坯与冷却壁间进行润滑，防止因摩擦力过大而造成初生坯壳被拉断，并大大提高铸坯的表面质量。
进一步的，通过设置设备具有锥度，能够适应铸坯尺寸的收缩，保持冷却壁对坯壳的有效支撑，并减小产生的气隙，防止对冷却带来的不利影响。
进一步的，通过设置设备高度为400～800mm，为镁合金的坯壳形成提供足够的冷却长度范围，保证铸坯的凝固和质量，连续铸造时可有效保证拉速的提高。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明整体结构剖视图。
图3为本发明油气润滑槽结构示意图。
图4为本发明图3的A-A视图。
图5为本发明冷却壁内腔尺寸示意图。
图6为本发明图5的A-A视图。
其中：1为上部冷却壁；2为中部冷却壁；3为下部冷却壁；4为上压板；5为支撑板；6为框架；7为下压板；8为油气入口；9为油气润滑槽；10为冷却回路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
参见图1、图2，本发明提供镁合金板坯铸造结晶器包括：呈箱式结构的框架6，所述框架6上下两侧分别设置有上压板4和下压板7，所述上压板4设置有进料口，下压板7设置有出料口；框架6内设置有支撑板5，参见图3、图4，所述支撑板5内侧设置有若干油气润滑槽9，支撑板5上部设置有油气入口8，并与油气润滑槽9联通。所述油气润滑槽9为圆环状结构，所述支撑板5由上至下均匀分布有若干个油气润滑槽9；所述油气入口8通过主槽路与各油气润滑槽9联通。在每侧的支撑板5内均设置有冷却壁，所述冷却壁包括由上至下依次设置的上部冷却壁1、中部冷却壁2和下部冷却壁3，各部分冷却壁分别连接有冷却回路10。
冷却壁由上至下呈锥形结构设置，冷却壁内腔的上口宽度大于下口宽度，上口厚度大于下口厚度。所述冷却壁高度为400～800mm。
工作原理：由于液-固转变以及铸造过程中连续冷却造成的温度大幅降低，从设备的进料口到出料口的过程中，铸坯外形尺寸会有较大程度的收缩，因此在冷却壁与金属液、坯壳接触的面上，整体设计一定的锥度，适应铸坯尺寸的收缩，保持冷却壁对坯壳的有效支撑，并减小产生的气隙，防止对冷却带来的不利影响。参见图5、图6，其中L1为内腔上口长度，Lb为内腔下口长度，W1为内腔上口宽度，Wb为内腔下口宽度，设置：L1>Lb，W1>Wb。
考虑到各种镁合金的不同凝固特性以及生产上对拉速等要素的不同需求，冷却壁被设计为三段组成，可以适应复杂的冷却工艺要求。
在铸坯的四个冷却面上，沿设备高度方向划分为三个区，共计十二个冷却区域。框架内构建十二条独立冷却通路与之一一对应。设备安装就位后，这些通路与车间敷设的相应管路构成回路。当浇铸不同牌号镁合金，或者匹配不同浇铸速度时，可以对每一条回路的冷却介质种类、压力、流量以及温度等参数进行单独控制，切实保证浇铸质量、速度以及安全。图中左右两侧对称布置，可以根据需要选择任何一侧作为冷却介质的出口或入口。
在冷却壁的外部，支撑板与冷却壁接触的表面上，布置有独特的油气润滑槽，通过一定压力下油气的渗透，在铸坯与冷却壁间形成润滑膜，降低二者间的摩擦力，防止铸坯被拉断，同时大幅提高铸坯表面质量。
本发明中的框架为箱型焊接结构，是本设备的主要受力部件，具有足够的强度和刚度。上部冷却壁、中部冷却壁和下部冷却壁共同组成铸造型腔。在框架内部设置了十二条彼此独立的冷却通路，分别对应本设备的各冷却区域。上部冷却壁、中部冷却壁、下部冷却壁、支撑板与框架之间通过上压板、下压板以及相应的螺栓、垫圈联结为整体。
镁合金化学性能较为活跃，熔液状态或高温下易与空气、水等发生反应，为保证生产安全性、效率及质量，本设备设计为400～800mm高，设备内腔共四个面，每个面划分为三个区，总计十二个冷却区。每个冷却区配备一条冷却介质闭环通路。因此，对于不同牌号的镁合金、铸造速度的各种组合，各冷却区域的冷却强度可以独立闭环控制，确保铸坯快速成型，并避免冷却介质泄露后与铸造目标接触带来的危险，保障安全生产的同时提高浇铸速度，具有极强的适应性。
本发明高度能够达到400～800mm，全高范围内均可对铸坯进行冷却，匹配带有特定锥度的矩形型腔，可以实现镁合金板坯的连续铸造。本发明在4个冷却面上，沿高度方向各自划分为3个冷却区，共计12个冷却回路，每个冷却回路可以对冷却介质的种类、流量、流速进行单独控制，以满足镁合金连续铸造的特殊冷却要求。并且，在冷却壁的外部，支撑板与冷却壁接触的表面上，布置有独特的油气润滑槽，通过一定压力下油气的渗透，在铸坯与冷却壁间形成润滑膜，保证了结晶器内最大的润滑长度，为浇铸速度的提高、连续铸造的实现提供了保证。

Claims (6)

1.一种镁合金板坯铸造结晶器，其特征在于，包括呈箱式结构的框架(6)，所述框架(6)上下两侧分别设置有上压板(4)和下压板(7)，所述上压板(4)设置有进料口，下压板(7)设置有出料口；所述框架(6)各侧壁内均设置有冷却壁，所述冷却壁包括由上至下依次设置的上部冷却壁(1)、中部冷却壁(2)和下部冷却壁(3)，各部冷却壁分别连接有冷却回路(10)。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金板坯铸造结晶器，其特征在于，所述框架(6)与冷却壁之间设置有支撑板(5)，所述支撑板(5)内侧设置有若干油气润滑槽(9)，支撑板(5)上部设置有油气入口(8)，并与油气润滑槽(9)联通。
3.根据权利要求2所述的一种镁合金板坯铸造结晶器，其特征在于，所述油气润滑槽(9)为环状结构，所述支撑板(5)由上至下均匀分布有若干个油气润滑槽(9)；所述油气入口(8)通过主槽路与各油气润滑槽(9)联通。
4.根据权利要求1所述的一种镁合金板坯铸造结晶器，其特征在于，所述冷却壁高度方向呈锥形结构设置。
5.根据权利要求1或4所述的一种镁合金板坯铸造结晶器，其特征在于，冷却壁内腔的上口宽度大于下口宽度，上口厚度大于下口厚度。
6.根据权利要求1所述的一种镁合金板坯铸造结晶器，其特征在于，所述冷却壁高度为400～800mm。
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