一種硬鋁合金鑄造用刮水器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于鑄造硬鋁合金鑄錠的刮水器【技術(shù)領(lǐng)域】。一種硬鋁合金鑄造用刮水器，刮水器安裝在結(jié)晶器下方且設(shè)置開口形狀與鑄錠斷面形狀相同的刮水環(huán)，包括固定裝置、刮水器框架、刮水環(huán)和排水口；固定裝置一端連接刮水器框架外壁，另一端安裝連接結(jié)晶器；刮水器框架底端設(shè)置若干個刮水環(huán)、其側(cè)壁設(shè)置若干個排水口。本發(fā)明通過采用整體式的刮水器框架和耐高溫氟橡膠刮水環(huán)，增加水密封性，確保鑄造過程中，鑄錠通過刮水器以后，冷卻水不會因從縫隙泄漏而流到鑄錠表面上而造成鑄錠局部過冷，可極大降低鑄錠開裂問題，提高硬鋁及超硬鋁合金扁錠或圓錠鑄造成功率，適用于鑄造大規(guī)格的硬鋁合金鑄錠。
【專利說明】一種硬鋁合金鑄造用刮水器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于鑄造硬鋁合金鑄錠的刮水器技術(shù)，屬于鋁合金鑄造【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金屬于超高強度鋁合金，具有很高的強度、韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能，綜合性能極高，適用于航空、航天等領(lǐng)域。但是，高強度Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金鑄錠由于成分復(fù)雜，合金化程度高，具有較寬的結(jié)晶溫度區(qū)間，高、低溫塑性都比較差，鑄錠裂紋傾向性大，鑄錠成型困難，因而形成熱裂紋和冷裂紋的傾向性很大。
[0003]在直接水冷半連續(xù)鑄造高合金化的Al-Zn-Mg-Cu系超硬鋁合金鑄錠時，鑄錠在結(jié)晶凝固冷卻過程中，凝固收縮會產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力大到超過材料的強度極限時，鑄錠將會發(fā)生開裂或爆裂，鑄錠開裂或爆裂既可發(fā)生在鑄造開始階段，也可發(fā)生在鑄造中間，甚至可能發(fā)生在鑄造結(jié)束或鑄錠轉(zhuǎn)移過程中。因此，Al-Zn-Mg-Cu超硬鋁合金鑄錠，如7A04、7150、7050、7055等超硬鋁合金鑄錠鑄造時極易開裂，鑄造成功率非常低，并且圓鑄錠的直徑越大或扁錠的規(guī)格或?qū)捄癖仍酱?，裂紋傾向性也越大。為了提高Al-Zn-Mg-Cu超硬鋁合金鑄錠鑄造成型性和鑄造成功率，行業(yè)內(nèi)通過調(diào)整控制合金化學(xué)成分、用純金屬鋪底，在一定程度上提高了硬合金鑄錠鑄造成功率。
[0004]國內(nèi)也提出了一種擋水板技術(shù)，如中國專利200810023941.1公開了一種硬鋁合金半連續(xù)鑄造用擋水裝置的設(shè)計方法，但是該技術(shù)存在儲多不足之處，對冷卻水的密封性能較差，易使冷卻水泄漏噴濺到擋水板下部的鑄錠表面上，造成鑄錠局部過冷而使鑄錠局部內(nèi)應(yīng)力增加導(dǎo)致鑄錠開裂。并且目前國內(nèi)使用的擋水板技術(shù)還只能應(yīng)用于小規(guī)格鑄錠的鑄造，只能實驗性的用于生產(chǎn)180mmX 360mm規(guī)格的硬合金扁錠鑄造，應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)大規(guī)格硬鋁合金鑄錠的鑄造用刮水器技術(shù)目前還沒有相關(guān)的報導(dǎo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是要提供一種硬鋁合金鑄造用刮水器，該刮水器采用整體式設(shè)計和制作，可以增加水密封性，確保鑄造過程中，鑄錠通過刮水器以后，因為刮水器框架及刮水環(huán)都是整體式設(shè)計和制作，不存在接合縫隙，因此冷卻水不會因泄漏而流到鑄錠表面上造成鑄錠局部過冷，可以極大降低鑄錠開裂問題，提高硬鋁及超硬鋁合金圓錠或扁錠的鑄造成功率，適用于鑄造大規(guī)格的硬鋁合金鑄錠，并且可以同時生產(chǎn)多根硬合金鑄錠。用這種刮水器，已經(jīng)大規(guī)模地成功應(yīng)用于生產(chǎn)Φ300?Φ900高強度Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金圓錠和厚度400?650mmX寬度1300?1900mm的高強度Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金扁錠。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案為:一種硬鋁合金鑄造用刮水器，所述刮水器安裝在結(jié)晶器下方且設(shè)置開口形狀與鑄錠斷面形狀相同的刮水環(huán)，包括固定裝置、刮水器框架、刮水環(huán)和排水口 ；所述固定裝置一端連接刮水器框架外壁，另一端安裝連接結(jié)晶器；所述刮水器框架底端設(shè)置若干個刮水環(huán)、其側(cè)壁設(shè)置若干個排水口。
[0007]對上述方案進(jìn)一步說明，在硬鋁合金鑄造時，當(dāng)鑄錠通過刮水器以后，與鑄錠表面為過盈緊配合的刮水環(huán)將鑄錠表面的冷卻水刮擦干凈，同時將從結(jié)晶器噴水孔噴射到鑄錠表面的冷卻水阻隔在刮水環(huán)上部，刮水環(huán)、環(huán)形刮水器框架和鑄錠之間形成一個儲水槽，儲水槽的大小由刮水器框架決定。儲水槽中的冷卻水通過刮水器排水口直接流出排放到鑄井，確保通過刮水器以后的鑄錠其表面不再接觸冷卻水，從而使鑄錠保持較高的溫度，減小鑄錠心部和表面的金屬溫度差，降低鑄錠結(jié)晶后的冷卻速率，從而達(dá)到減小鑄造內(nèi)應(yīng)力，防止鑄錠發(fā)生開裂的目的。
[0008]優(yōu)選的，所述刮水器框架底部與刮水環(huán)上分別設(shè)置若干對應(yīng)安裝孔，所述刮水環(huán)由壓緊墊片壓緊并通過壓緊螺絲裝配在刮水器框架上。刮水環(huán)安裝簡單方便，且可以設(shè)置多個刮水環(huán)。根據(jù)實際情況，刮水環(huán)包括I?3個，所述刮水環(huán)的內(nèi)孔形狀與鑄錠的斷面形狀相同但尺寸小于鑄錠的斷面尺寸。同形狀的鑄錠在一定尺寸范圍內(nèi)，只需更換不同規(guī)格的刮水環(huán)即可。
[0009]需了解的，鑄錠通過結(jié)晶器處成型，刮水器位于結(jié)晶器下方，刮水環(huán)面對的是還處于高溫下的鑄錠，刮水環(huán)需要耐高溫，這里選擇刮水環(huán)材料為耐高溫氟橡膠。同樣的，所述的刮水器框架所有金屬表面涂刷了防爆涂料。
[0010]優(yōu)選的，所述的刮水器框架為鋼制整體式結(jié)構(gòu)，刮水器框架為L型環(huán)形結(jié)構(gòu)，L型環(huán)形結(jié)構(gòu)可以防止冷卻水益出，并且與刮水環(huán)、鑄錠之間形成一個儲水槽。
[0011]優(yōu)選的，所述固定裝置帶有可調(diào)節(jié)安裝孔，可以調(diào)整刮水器到結(jié)晶器底部的距離，固定裝置設(shè)置有垂直的長度標(biāo)識。長度標(biāo)識主要從固定裝置與結(jié)晶器接觸一端開始。針對不同尺寸規(guī)格和不同合金的硬合金鑄錠，刮水器安裝位置需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過長度標(biāo)識能夠方便工人快速方便調(diào)節(jié)。
[0012]優(yōu)選的，所述排水口與刮水器框架中心軸線成15?20度夾角向外傾斜，排水口連通刮水器框架內(nèi)環(huán)底部。排水口使滯留于儲水槽的二次冷卻水可以均衡分流排泄不致于從刮水器鋼制L型圍邊的上沿溢出。所述排水口與鑄錠表面成15?20度夾角向外傾斜，可確保從排水口排出的冷卻水直接流到鑄井里而不會噴淺到鑄錠表面上。
[0013]本發(fā)明有益效果是:
[0014]本發(fā)明的一種硬鋁合金鑄造用刮水器，通過采用整體式的刮水器框架和整體式的耐高溫氟橡膠刮水環(huán)，可以增加水密封性，確保鑄造過程中，鑄錠通過刮水器以后，冷卻水不會因從縫隙泄漏而流到鑄錠表面上而造成鑄錠局部過冷，可以極大降低鑄錠開裂問題，提高硬鋁及超硬鋁合金圓錠或扁錠鑄造成功率，適用于鑄造大規(guī)格的硬鋁合金鑄錠。
[0015]本發(fā)明中刮水環(huán)的內(nèi)孔形狀與鑄錠的斷面形狀相同但尺寸小于鑄錠的斷面尺寸，使刮水環(huán)與鑄錠面表形成過盈緊配合，以增強刮水環(huán)與鑄錠表面之間的密封性，防止冷卻水從刮水環(huán)泄漏而流到刮水環(huán)出口以下的鑄錠表面造成鑄錠局部過冷而開裂。
[0016]本發(fā)明通過調(diào)節(jié)刮水器到結(jié)晶器底部的距離，以調(diào)節(jié)鑄錠在結(jié)晶以后的冷卻強度和冷卻速率，從而減小鑄造應(yīng)力，降低鑄錠開裂的幾率。
[0017]本發(fā)明通過設(shè)置若干個排水口使滯留于儲水槽的二次冷卻水可以均衡分流排泄不致于從刮水器L型鋼制圍邊的上沿溢出。所述排水口與鑄錠表面成15?20度夾角向外傾斜，可確保從排水口排出的冷卻水直接流到鑄井里而不會噴淺到鑄錠表面上。
[0018]利用這種刮水器，已經(jīng)可以大規(guī)模地成功生產(chǎn)Φ 300?Φ 900高強度Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金圓錠和厚度400?650mmX寬度1500?1900mm的高強度Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金扁錠，鑄造成功率極大提高，鑄錠沒有裂紋，表面質(zhì)量優(yōu)良，內(nèi)部組織均勻，晶粒細(xì)小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明功能結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是圖1刮水環(huán)安裝示意圖。
[0021]其中，I 一刮水器框架、2 —刮水環(huán)、3 —壓緊墊片、4 一壓緊螺栓、5 —排水口、6 —
固定裝置、7 —儲水槽、8 —結(jié)晶器、9 一鑄錠、10 —引錠頭。

【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明公開了一種硬鋁合金鑄造用刮水器，所述刮水器安裝在結(jié)晶器8下方且設(shè)置開口形狀與鑄錠9斷面形狀相同的刮水環(huán)2，包括固定裝置6、刮水器框架1、刮水環(huán)2和排水口 5 ;所述固定裝置6—端連接刮水器框架I外壁，另一端安裝連接結(jié)晶器6 ;所述刮水器框架I底端設(shè)置若干個刮水環(huán)2、其側(cè)壁設(shè)置若干個排水口 5。
[0023]鑄造時，刮水環(huán)2、刮水器框架I和鑄錠9之間形成一個儲水槽7，儲水槽7的高度和容量由刮水環(huán)2和刮水器框架1，針對不同的鑄錠9可進(jìn)行不同規(guī)格設(shè)置。針對不同的合金牌號和不同的鑄錠9規(guī)格大小，通過調(diào)節(jié)刮水器到結(jié)晶器8底部的距離，以調(diào)節(jié)儲水槽7到結(jié)晶器8鑄錠出口的距離，以調(diào)節(jié)鑄錠9的結(jié)晶以后的冷卻強度和冷卻速率，從而可減小鑄造應(yīng)力，降低鑄錠開裂的幾率。
[0024]目前國內(nèi)提出的分體式擋水板技術(shù)只能實驗性地用于生產(chǎn)180mmX 360mm規(guī)格的硬合金扁錠，分體式的擋水板并不適用于大規(guī)格的硬合金鑄錠9生產(chǎn)，這里對現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明提出對比:
[0025]1.現(xiàn)有技術(shù)中，擋水板本體采用分體式結(jié)構(gòu)，各部分之間由彈簧連接，各部分接合處會存在接合不嚴(yán)密而產(chǎn)生縫隙，在鑄造過程中冷卻水會從縫隙中泄漏而流到鑄錠9的表面，從而造成鑄錠9局部過冷，該過冷部分凝固收縮速率及收縮程度都會高于其它部分，從而使該處產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，當(dāng)附加拉應(yīng)力超過了材料的抗拉強度則鑄錠9將會在該處發(fā)生裂紋或爆裂，因此，分體式的擋水板接合處存在產(chǎn)生鑄錠9裂紋的隱患。本發(fā)明采用整體結(jié)構(gòu)，刮水環(huán)2的內(nèi)孔形狀與鑄錠9的斷面形狀相同但尺寸小于鑄錠9的斷面尺寸，通過刮水環(huán)2與鑄錠9表面之間的過盈緊配合，可以增強刮水環(huán)2與鑄錠9表面之間的密封性，防止冷卻水從刮水環(huán)2泄漏而流到刮水環(huán)2出口以下的鑄錠9表面造成鑄錠9局部過冷而開裂。
[0026]2.現(xiàn)有技術(shù)中，擋水板只是將冷卻水阻擋在擋水板以上，并沒有將被擋住的水定向排放，如果一次同時生產(chǎn)幾根鑄錠9，則擋水板上的水很容易流到相鄰的鑄錠9表面，從而對相鄰的鑄錠9失去了擋水的功能。本發(fā)明刮水器框架I為鋼制整體式結(jié)構(gòu)，再通過設(shè)置若干個排水口 5使滯留于儲水槽7的二次冷卻水可以均衡分流排泄不致于從刮水器L型鋼制圍邊的上沿溢出。
[0027]3.現(xiàn)有技術(shù)中,擋水板沒有儲水槽7，冷卻水被阻擋在擋水板上部后很快就流走，沒有足夠的滯留時間，不能對剛剛離開結(jié)晶器的鑄錠9進(jìn)行充分的冷卻，導(dǎo)致鑄錠9心部和表面溫差大，易產(chǎn)生冷裂紋，結(jié)果是鑄造失敗。本發(fā)明中刮水環(huán)2、刮水器框架I和鑄錠9之間形成一個儲水槽7。儲水槽7能夠?qū)﹁T錠9進(jìn)行充分的冷卻，保證鑄造成功。
[0028]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施進(jìn)行說明。
[0029]如圖1所示，一種硬鋁合金鑄造用刮水器，由以下部分組成:整體式刮水器框架1，整體式刮水環(huán)2，刮水環(huán)壓緊墊片3，刮水環(huán)壓緊螺栓4，刮水器排水口 5，刮水器固定裝置6，刮水器儲水槽7。
[0030]刮水器框架I為截面呈L型的環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)可以是圓環(huán)，也可以是矩形環(huán)，這主要是根據(jù)鑄錠9截面形狀(圓錠或扁錠)決定。刮水器框架I底部均勻設(shè)置有多個安裝孔，同樣的刮水環(huán)2也設(shè)置對應(yīng)的安裝孔。安裝時，刮水環(huán)2安裝在刮水器框架I底部內(nèi)環(huán)上，刮水環(huán)2上墊加壓緊墊片3，并通過壓緊螺栓4上緊固定，如圖2所示。這里設(shè)置一個刮水環(huán)2，但為了刮水效果可以設(shè)置多個刮水環(huán)2，優(yōu)選1-3個刮水環(huán)2。需了解的是，刮水環(huán)2的內(nèi)孔形狀與鑄錠9的斷面形狀相同但尺寸小于鑄錠9的斷面尺寸，刮水環(huán)2與鑄錠9表面形成過盈緊配合。刮水環(huán)2內(nèi)孔小于刮水器框架I內(nèi)環(huán)。
[0031]其中儲水槽7由刮水環(huán)2、刮水器框架I和鑄錠9之間構(gòu)成的空間；在鑄造時，刮水環(huán)2對冷卻水阻擋收集并形成一個環(huán)形儲水槽7。為避免儲水槽7冷卻水溢出，在刮水器框架I外壁四周還設(shè)置2個排水口 5，排水口與儲水槽7的底部連通。實際上，排水口 5根據(jù)儲水槽7水量決定，可以是一個或數(shù)個。排水口與刮水器框架I中心軸線成夾角a向外傾斜，a為15°，這里優(yōu)選的排水口 5與刮水器框架I中心軸線夾角為15-20°。
[0032]刮水器框架I通過刮水器固定裝置6安裝固定于結(jié)晶器8，使其與結(jié)晶器8底部保持一定距離。固定裝置6為四根均勻設(shè)置長形板，當(dāng)然也可以為長條的弧形板或調(diào)節(jié)桿。固定裝置6設(shè)置四路垂直設(shè)置的調(diào)節(jié)安裝孔，刮水器框架I通過調(diào)節(jié)安裝孔安裝固定。設(shè)置調(diào)節(jié)安裝孔以便刮水器框架I能夠安裝在固定裝置上；調(diào)節(jié)安裝孔為長形孔，方便刮水器框架I上下調(diào)節(jié)。
[0033]針對上述，固定裝置6設(shè)置有垂直的長度標(biāo)識；這里長度標(biāo)識位于調(diào)節(jié)安裝孔左偵U。長度標(biāo)識主要從固定裝置6與結(jié)晶器8接觸一端開始。針對不同尺寸規(guī)格和不同合金的硬合金鑄錠，刮水器安裝位置需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過長度標(biāo)識能夠方便工人快速方便調(diào)節(jié)。
[0034]鑄造前，引錠頭10通過刮水器進(jìn)入到結(jié)晶器8底部。鑄造開始后，結(jié)晶成形后的鑄錠9在自重及引錠頭的牽引下脫離結(jié)晶器8向下拉出，結(jié)晶器8噴水孔流出的冷卻水直接噴射到鑄錠9表面上，鑄錠9處于強冷階段，以利于鑄錠9凝固成型。
[0035]當(dāng)鑄錠9長度到達(dá)刮水器I后，鑄錠9進(jìn)入刮水環(huán)2，刮水環(huán)與鑄錠9表面為過盈緊配合，刮水環(huán)將鑄錠9表面的冷卻水刮擦干凈，同時將從結(jié)晶器8噴水孔噴射到鑄錠9表面的冷卻水阻隔在刮水環(huán)2上部的儲水槽7中，通過刮水器排水口 5直接流出排放到鑄井。通過刮水器以后的鑄錠9表面不再接觸冷卻水，從而使鑄錠9保持較高的溫度，減小鑄錠9心部和表面的金屬溫度差，降低鑄錠9結(jié)晶后的冷卻速率，從而達(dá)到減小鑄造內(nèi)應(yīng)力，防止鑄錠9發(fā)生開裂的目的。這里刮水環(huán)2由材料為耐高溫氟橡膠構(gòu)成。同樣的，所述的刮水器框架I所有金屬表面涂刷了防爆涂料。
[0036]通過改變刮水器框架I及刮水環(huán)2的形狀和規(guī)格，可適用于鑄造不同規(guī)格的硬合金扁錠或圓錠。
【權(quán)利要求】
1.一種硬鋁合金鑄造用刮水器，所述刮水器安裝在結(jié)晶器下方且設(shè)置開口形狀與鑄錠斷面形狀相同的刮水環(huán)，其特征在于:包括固定裝置、刮水器框架、刮水環(huán)和排水口 ；所述固定裝置一端連接刮水器框架外壁，另一端安裝連接結(jié)晶器；所述刮水器框架底端設(shè)置若干個刮水環(huán)，刮水器框架側(cè)壁設(shè)置若干個排水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬鋁合金鑄造用刮水器，其特征在于:所述刮水器框架底部與刮水環(huán)上分別設(shè)置若干對應(yīng)安裝孔，所述刮水環(huán)由壓緊墊片壓緊并通過壓緊螺絲裝配在刮水器框架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬鋁合金鑄造用刮水器，其特征在于:所述刮水環(huán)包括I?3個，所述刮水環(huán)的內(nèi)孔形狀與鑄錠的斷面形狀相同但尺寸小于鑄錠的斷面尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種硬鋁合金鑄造用刮水器，其特征在于:所述的刮水環(huán)材料為耐高溫氟橡膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬鋁合金鑄造用刮水器，其特征在于:所述的刮水器框架為鋼制整體式結(jié)構(gòu)，所述刮水器框架通過聯(lián)接螺栓固定在結(jié)晶器底部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬鋁合金鑄造用刮水器，其特征在于:所述的刮水器框架為閉式環(huán)形結(jié)構(gòu)，橫截面為截面L型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬鋁合金鑄造用刮水器，其特征在于:所述固定裝置帶有調(diào)節(jié)安裝孔，所述固定裝置設(shè)置有垂直的長度標(biāo)識。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬鋁合金鑄造用刮水器，其特征在于:所述排水口與刮水器框架中心軸線成15?20度夾角向外傾斜，排水口連通刮水器框架內(nèi)環(huán)底部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬鋁合金鑄造用刮水器，其特征在于:所述刮水器框架表面涂刷防爆涂料。
【文檔編號】B22D11/124GK104128579SQ201410327479
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】沈海鷗, 袁冰梅, 鄭玉林 申請人:廣西南南鋁加工有限公司