一种高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法及装置，属于铝合金铸造技术领域。该高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法是将经过精炼、除气的铝合金液体注入结晶器中；向结晶器中的铝合金液体芯部同步插入同材质带孔铝合金薄片；当铝合金液体在结晶器内凝固形成坯壳后，启动引锭头，并同步将铝合金薄片插入液面中，直至完成铸造。本发明专利技术通过使带孔铝合金薄在空间内组成可连续插入的网状结构，逐步插入结晶器中的液体熔融区，将铸造过程中铝液体凝固分割为若干个细小单元进行，从而可以大幅改善铝合金熔体凝固温度场分布，达到提升合金成分及组织均匀性的目的。工艺简单、操作方便，克服了难铸造铝合金铸锭的大宽幅化制备限制，适合产业化生产。适合产业化生产。适合产业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法及装置


[0001]本专利技术涉及铝合金铸造
，具体涉及一种高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法及装置。

技术介绍

[0002]铝合金铸锭是用来满足各类铝材制备的重要原材料，通常被用来经过挤压、轧制等压力加工后制备成各类铝合金型材来使用。近年来，随着下游零部件需求的大型化、压力加工装备的集成化、生产连续化发展，行业内对铝合金铸锭规格的单重与宽幅要求愈来愈高。
[0003]目前，行业内在制备大规格铝锭时，通常采用半连续铸造的方式来进行加工。其具体原理为：通过结晶器冷却，液压油缸连续下拉的方式来实现大规格圆锭或者扁锭的铸造。但在铸造较大规格产品时，由于芯部与外壁冷却速度的差异，将不可避免地导致铸锭凝固组织和成分不均匀，而这种不均匀程度往往随着铸造锭的尺寸愈大而变得更加严重，这是因为铝液的凝固是从结晶器的内壁开始，垂直于冷却面的方向向铝液内部扩展，所以铸造组织具有明显的方向性。随着铝凝固层的增厚，传热系数减小，内外晶核的形成和长大的不一致导致晶粒的形状、位向和大小、成分也随之变化。而这些最终将显著恶化产品性能，引起铝合金加工性能变差，最终导致产品报废。
[0004]为改善铝合金锭的组织及成分均匀性，行业内通常会对制成的坯料采用均匀化热处理或者是在熔体中加入晶粒细化剂来改善铸锭内部组织的均匀性。亦或是通过电磁、超声波等方式来搅拌凝固过程中的熔体，来解决凝固过程中的偏析、温度分布不均等问题。这些措施与控制手段在应对小规格铸锭的均匀性时会产生一定的有益效果，但在制备大宽幅铝合金板锭时此类措施的效果往往有限。为提升铸锭的均匀性，行业内也从结晶器的设计上开展了诸多措施，例如采用增加分流袋的方式，让铝液从不同方向注入结晶器中，来提升铝液的流动性，提高铝合金超宽幅扁锭中溶质以及组织的均匀性，也有在结晶器中加装搅拌装置的方式来提升未结晶凝固液体的流动性。但这类措施仍然是从高温液体流动性的角度出发来改善均匀性，尤其是在制备边部区域距离中心最小距离大于200mm的板坯时，由于无法从根本上解决铸锭芯部与边部冷却速度不一致问题，大规格铸锭组织的不均匀性仍然存在。最终导致产品性能恶化，无法满足深加工件高品质需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种用于超大规格铝合金铸锭的铸造方法及装置，在液体熔融区域内，插入同材质的铝合金薄片，将液体冷却区分割为若干个细小单元，有效提高了结晶器中铝合金熔体的温度分布均匀性，降低边部与芯部区域的冷却温度梯度，最终达到提升合金成分及组织均匀性的目的。
[0006]本专利技术的目的之一是提供一种高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：将经过精炼、除气的铝合金液体注入结晶器中；
[0008]步骤2：向结晶器中的铝合金液体芯部同步插入同材质带孔铝合金薄片；
[0009]步骤3：当铝合金液体在结晶器内凝固形成坯壳后，启动引锭头，并同步将铝合金薄片插入液面中，进行铸造，锭坯达到要求尺寸后，取出铝合金铸锭。
[0010]较佳地，所述步骤1中的铝合金液体通过导流管或金属液分流盘注入结晶器中。
[0011]较佳地，步骤2中的铝合金薄片厚度在0.2～0.5mm之间，宽度为20～30mm，铝合金薄片中心为冲孔状结构，孔的直径大小为铝合金薄片宽度的60～80％，铝合金薄片的头部为尖针状。
[0012]较佳地，铝合金薄片为多个，在空间范围内组成网格状结构，铝合金薄片最边缘的插入位置距离结晶器内壁的距离为50～100mm，铝合金薄片所组成的网格边长大小为200～400mm之间。
[0013]较佳地，所述步骤2中铝合金薄片插入未凝固铝合金液体中的长度控制在10～20mm之间，且离结晶器中心距离越远，插入液面的深度越短。
[0014]所述步骤3中铝合金薄片逐步插入液面的速度与引锭头下拉速度一致。
[0015]本专利技术的目的之二是提供上述高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法使用的铸造装置，包括引锭装置和位于其上方的结晶器，还包括：
[0016]放网盘，通过支撑组件设置于所述结晶器的上方，所述放网盘上卷绕有铝合金带；
[0017]网带冷却盘，架设于所述结晶器的正上方，且位于放网盘的下方，用于对进入铝合金液体的铝合金带进行冷却；所述网带冷却盘的盘底设有与各铝合金带对应的穿孔，所述铝合金带的下端从穿孔穿出后置于铝合金液体内；
[0018]校直装置，设于所述网带冷却盘的上方，用于使铝合金带保持垂直。
[0019]较佳地，还包括网带支撑架，用于支撑放网盘放出的铝合金带。
[0020]较佳地，校直装置为两个对向设置的校直轮，所述铝合金带位于两个校直轮之间。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过同材质的铝合金薄片，组成网状结构，使得结晶器中的铝合金液体凝固场被划分为多个小的区域，并能将芯部过高的温度场通过铝薄片传导至外部，从而从根本上解决了由于冷却速度不一致导致的成分偏析及组织不均匀问题，使得铸造工艺参数调控变得容易，尤其适合于2系列、7系列难铸造合金。通过这种方法原则上使得铝合金铸锭的铸造尺寸不受限制，解决铸锭超大规格化后存在的易开裂、缩孔大、无法铸造等问题。
[0022]此外，该铸造方法中所用的铝合金薄片所组成的网状结构，在铸造过程中，可利用铝合金液体余热，溶解于液相中，由于是同材质产品，因而在改变液体冷却场的同时，不会引入任何杂质及缺陷。加之所加装装置可在传统半连续铸造装置中加装，结构简单，操作方便适合产业化推广。
附图说明
[0023]图1为本专利技术所提供的金属半连续铸造装置的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术所提供的金属半连续铸造所插入铝薄片的形状示意图；
[0025]图3为本专利技术所提供的网带冷却盘俯视图。
[0026]附图标记说明：
[0027]1、引锭装置；2、结晶器；3、放网盘；4、网带支撑架；5、网带冷却盘；6、铝合金带；7、校直轮组、8、导流管。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]一种高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法，包括以下步骤：
[0030]步骤1：将经过精炼、除气的铝合金液体注入结晶器中；
[0031]步骤2：向结晶器中的铝合金液体芯部同步插入同材质带孔铝合金薄片；
[0032]步骤3：当铝合金液体在结晶器内凝固形成坯壳后，启动引锭头，并同步将铝合金薄片插入液面中，进行铸造，锭坯达到要求尺寸后，取出铝合金铸锭。
[0033]优选地，所述步骤1中的铝合金液体通过导流管或金属液分流盘注入结晶器中。
[0034]优选地，步骤2中的铝合金薄片厚度在0.2～0.5mm之间，宽度为20～3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将经过精炼、除气的铝合金液体注入结晶器中；步骤2：向结晶器中的铝合金液体芯部同步插入同材质带孔铝合金薄片；步骤3：当铝合金液体在结晶器内凝固形成坯壳后，启动引锭头，并同步将铝合金薄片插入液面中，进行铸造，锭坯达到要求尺寸后，取出铝合金铸锭。2.如权利要求1所述的高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法，其特征在于，所述步骤1中的铝合金液体通过导流管或金属液分流盘注入结晶器中。3.如权利要求1所述的高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法，其特征在于，所述步骤2中的铝合金薄片厚度在0.2～0.5mm之间，宽度为20～30mm，铝合金薄片中心为冲孔状结构，孔的直径大小为铝合金薄片宽度的60～80％，铝合金薄片的头部为尖针状。4.如权利要求1所述的高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法，其特征在于，所述铝合金薄片为多个，在空间范围内组成网格状结构，铝合金薄片最边缘的插入位置距离结晶器内壁的距离为50～100mm，铝合金薄片所组成的网格边长大小为200～400mm之间。5.如权利要求1所述的高均匀性大规格铝合金锭的铸造方法，其特征在于，所述步骤2中铝合金薄片插入未凝固铝合金液体中的长度控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚婷，曾毅，郭振潼，
申请(专利权)人：陕西有色榆林新材料集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：