内孔无水冷却铸造空心棒胚的方法及其铸造芯棒技术

本发明专利技术公开了一种内孔无水冷却铸造空心棒坯的方法，采用立式半连续铸造，包括结晶器及铸造芯棒，引锭座插于结晶器底部，与结晶器共同围合成一铸室，并由结晶器水套所冷却，其特征在于包括以下步骤：（Ａ）将熔融金属液浇注入铸室内；（Ｂ）将所述铸造芯棒由上至下缓慢插入液穴至液穴底部，熔融金属液在芯棒表面结晶形成空心棒坯的内孔；（Ｃ）缓慢下移引锭座，使凝固的铸棒随引锭座一起滑出结晶器。在整个铸造过程中，铸棒不断下移，同时不断有新的温度较高的铝液流入液穴内，从而使铝棒的长度增加，使铸造过程能顺利进行。本发明专利技术操作简单，单人即可完成全部操作，工作效率高，安全性高，由于芯棒无水冷却，不会发生漏水而引发安全事故。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金空心棒坯的制造

技术介绍
铝合金无缝管的挤压，一般需要用空心棒作为其加工坯料。目前，常用的铝合金空心棒坯的加工方法有两种1、机械加工法，该方法是预先做好铝合金实心棒，将实心棒按生产需要锯切成段，然后再用车床或钻床加工内孔。用这种方法加工空心棒坯，产生的废料较多，生产成本较高。2、内孔通水冷却铸造法，该方法是在铸造前，预先在结晶器内放置一个水冷却芯头，其长度与结晶器出水孔位置等长或稍短，外侧下端开有与铸锭轴线成30°角的喷水孔一圈，为防止冷凝收缩时抱住芯棒，芯棒做成1∶14～1∶17的锥度，锥度太小，管坯内表面易产生裂纹，锥度太大，易生成偏析瘤等缺陷。在铸造开始阶段，芯棒需不停的转动，同时控制好内孔通水的时间和水量的大小，以防芯头被抱死。由于内孔需通水及排气，因此芯头不能做得太小，对内孔小于φ70mm的铝合金空心棒坯，采用内孔通水冷却铸造法加工较为困难，同时，在铸造过程中，如果发生芯头及输水管路漏水，会引起铝液爆炸，引发安全事故。因此，如何解决机械加工空心棒坯中的废料量大、内孔通水冷却铸造空心棒的安全性差的问题及如何提高生产效率、如何铸造小直径内孔的空心棒坯，在铝合金空心棒坯的生产中有着重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种生产效率高、安全性好，且可铸造小直径内孔、内孔无水冷却铸造空心棒坯的方法。本专利技术还提供了这种方法所使用的铸造芯棒。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了以下技术方案一种内孔无水冷却铸造空心棒胚的方法，采用立式半连续铸造，包括结晶器及铸造芯棒，引锭座插于结晶器底部，与结晶器共同构成一铸室，其特征在于包括以下步骤(A)将熔融金属液浇注入铸室内，靠近室壁的熔融液形成凝固的铸棒，铸棒中心为由未凝固的熔融金属液形成的液穴；(B)将所述铸造芯棒由上至下缓慢插入液穴至液穴底部，定位后固定，熔融金属液在芯棒表面结晶成凝固壳，形成空心棒坯的内孔；(C)缓慢下移引锭座，使凝固的铸棒随引锭座一起滑出结晶器，同时铸室内持续地浇注熔融金属液；所述铸造芯棒以一连接钢管作为棒体，连接钢管一端插接在底部为球面的石墨芯头内，另一端固定在紧定外套管上，连接钢管外壁包裹有耐高温材料套。本专利技术采用立式半连续铸造，引锭座先插入结晶器内构成铸室，将熔融金属液浇注于铸室内，由于引锭座和结晶器温度低于金属液凝固点，因此靠近铸室室壁的金属液表面会形成凝固壳(铸棒)，而在内部由于温度较高，金属液不能立即凝固，铸棒内部就形成了由熔融金属液构成的液穴。由于金属液温度不断下降，液穴内的金属液会不断凝固形成铸棒，此时，引锭座缓慢下移，已凝固成形的铸棒会随引锭座一起缓慢下移，铸棒在缓慢滑出结晶器的同时，又有新的温度较高的铝液注入铸室内。因此在铸造过程中液穴始终存在，铸造按上述过程不断重复进行，铸棒的长度就不断增加，结晶器的冷却水套先进行热交换，使铝液凝固成铸棒，然后水套内的水从另一端喷出，直接喷在已凝固的铸棒上，使铸棒进一步冷却。将铸造芯棒由上至下缓慢插入液穴中直至液穴底部，定位后，铸造芯棒不再随铸棒下移，由于液穴底部炉水温度接近于凝固点，金属熔融液由外向内冷却，芯头的插入，使得中心的炉水有了结晶的形核点，炉水沿芯棒表面结晶，形成凝固壳，并随铸棒一起滑出结晶器，形成空心棒坯的内孔。芯棒从上至下插入金属熔融液中，通过铸棒自身重力作为牵引力，可防止凝固的铸棒将芯棒抱死，使铸造能顺利进行。在整个铸造过程中，铸棒会不断下移，液穴内熔融的铝液不断凝固并下移，同时不断有新的温度较高的铝液流入液穴内，从而使铝棒的长度增加，使铸造过程能顺利进行。本专利技术操作简单，单人即可完成全部操作，工作效率高，安全性高，夹具投入少，更可利用现有铸造设备进行生产，对设备不用进行改动。由于芯棒无水冷却，不会发生漏水而引发安全事故。附图说明图1是铸造整体结构示意图。图2是铸造芯棒结构示意图。图3是石墨芯头结构示意图。图4是紧定外套管定位结构示意图。具体实施例方式预先做好铸造芯棒。如图2、图3所示，铸造芯棒1的棒体为一根连接钢管15，连接钢管15的底部插于石墨芯头16内。石墨芯头的底部为球面，球面半径SR＝d/2，其中d为芯头直径。连接钢管头部通过螺纹连接套13与定位套管12紧套，定位套管顶部设有挡圈11。连接钢管会与金属铝熔融液接触的部位外壁用保温纸或耐高温套管14将其包裹，以避免金属铁对金属熔融液的成份造成影响。在石墨芯头16底部开设有与连接钢管连通的透气检查孔17。在石墨芯头底部的透气检查孔上，先用一小块保温纸涂上玻璃水将其封上，防止在插入芯棒时，铝液进入将其堵死。在距离芯头16底部d/2的位置18，延轴向加工1∶14～1∶17的锥度。引锭座插于结晶器底部，与结晶器共同构成铸室。将铸造芯棒插入结晶器中时，必须确保铸造芯棒与结晶器为同心安装。如图4所示，先将紧定外套管2进行定位，保证紧定外套管2的中心与结晶器6的中心同轴。其方法是，制作定位座9和定位杆8，将定位座9与结晶器6配合安装，定位杆8一端安装于定位座9轴心，另一端插于紧定外套管2内，然后将紧定外套管2焊接固定在支架3上，再将定位座9和定位杆8拆除。通过这种方法，使紧定外套管2与结晶器6同心安装。把金属铝熔融液浇注入结晶器铸室7内。铸造开始，并将铸造盘面上的浮渣清理干净后，再将铸造芯棒插入。如图1所示，将金属熔融液浇注入结晶器6的铸室7中，先铸出一段＞500mm长的的实心铸棒。铸棒由结晶器水套所包围，由外向内冷却，继续注入金属熔融液，受水套的冷却，靠近室壁的金属熔融液凝固成固定铸棒，而中心的液体温度较高而保持熔融状态，形成液穴。将铸造芯棒1由上至下缓慢插入金属熔融液中至液穴底部，当芯头触及液穴底部并随铸棒下移2～4mm后立即定位。由于液穴底部71炉水温度接近于凝固点，芯头的插入，使得液穴中心的炉水有了结晶的形核点，炉水沿芯棒表面结晶，形成凝固壳，并随铸棒缓慢向下移动，形成通孔。在铸造芯棒1插入后，用铁钎从铸造芯棒1顶部插入，捅破透气检查孔17上的保温纸，同时检查通孔是否形成，若未形成，则需要调整降低铸造芯棒的位置。在铸造过程中先铸出500～600mm长的实心铸棒后再插入铸造芯棒的原因是，通过铸棒自身重力作为牵引力，在从上至下的插入过程中，防止金属熔融液将芯棒抱死，使铸造能顺利进行，在整个铸造过程中，内孔不通水冷却，通过铸棒外部冷却，铸造形成通孔。铸造过程由一人操作即可完成，操作简单，由于芯棒无水冷却，不会发生漏水而引发的安全事故。本技术适用于铝合金空心棒胚的铸造，也可应用于其它金属棒胚的铸造。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内孔无水冷却铸造空心棒坯的方法，采用立式半连续铸造，包括结晶器及铸造芯棒，引锭座插于结晶器底部，与结晶器共同围合成一铸室，并由结晶器水套所冷却，其特征在于包括以下步骤：（Ａ）将熔融金属液浇注入铸室内，靠近室壁的熔融液形成凝固的铸棒，铸棒中心为由未凝固的熔融金属液形成的液穴；（Ｂ）将所述铸造芯棒由上至下缓慢插入液穴至液穴底部，定位后固定，熔融金属液在芯棒表面结晶成凝固壳，形成空心棒坯的内孔；（Ｃ）缓慢下移引锭座，使凝固的铸棒随引锭座一起滑出结晶器，同时铸室内持续地浇注熔融金属液；所述铸造芯棒以一连接钢管作为棒体，连接钢管一端插接在底部为球面的石墨芯头内，另一端固定在紧定外套管上，连接钢管外壁包裹有耐高温材料套。

【技术特征摘要】
1.一种内孔无水冷却铸造空心棒坯的方法，采用立式半连续铸造，包括结晶器及铸造芯棒，引锭座插于结晶器底部，与结晶器共同围合成一铸室，并由结晶器水套所冷却，其特征在于包括以下步骤(A)将熔融金属液浇注入铸室内，靠近室壁的熔融液形成凝固的铸棒，铸棒中心为由未凝固的熔融金属液形成的液穴；(B)将所述铸造芯棒由上至下缓慢插入液穴至液穴底部，定位后固定，熔融金属液在芯棒表面结晶成凝固壳，形成空心棒坯的内孔；(C)缓慢下移引锭座，使凝固的铸棒随引锭座一起滑出结晶器，同时铸室内持续地浇注熔融金属液；所述铸造芯棒以一连接钢管作为棒体，连接钢管一端插接在底部为球面的石墨芯头内，另一端固定在紧定外套管上，连接钢管外壁包...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍积辉，孔令伟，刘一峥，
申请(专利权)人：台山市金桥铝型材厂有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]