基于高硅铝合金的水平连续铸造装置的制作方法

1.本实用新型属于铝合金铸造应用技术领域，具体涉及基于高硅铝合金的水平连续铸造装置。

背景技术：

2.a390铝合金为高硅过共晶铝合金，其具有良好的耐磨性，耐蚀性，低的线膨胀系数，良好的导热性，特别是良好的高温力学性能和高温尺寸稳定性，加之其si含量较高，其密度小于共晶和亚共晶铝合金，所以较多的应用于制造发动机活塞，密度小可以减少活塞往复运动的惯性力。
3.水平连续铸造具有以下优点：1、由于金属被迅速冷却，结晶致密，组织均匀，机械性能较好；2、连续铸造时，铸件上没有浇注系统的冒口，故连续铸锭在轧制时不用切头去尾，节约了金属，提高了收得率；3、简化了工序，免除造型及其它工序，因而减轻了劳动强度；所需生产面积也大为减少；4、连续铸造生产易于实现机械化和自动化，铸锭时还能实现连铸连轧，大大提高了生产效率。
4.目前，传统的水平连续铸造装置只适用于普通金属材料的铸造，而不能适用于a390铝合金的流水线式高效的连续铸造，如何设计针对a390铝合金的水平连续铸造装置是当前所亟待研发的。
5.因此，基于上述问题，本实用新型提供基于高硅铝合金的水平连续铸造装置

技术实现要素：

6.实用新型目的：本实用新型的目的是提供基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，解决背景技术中所存在的技术问题。
7.技术方案：本实用新型提供的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，包括液压倾倒铝合金熔化炉、转液溜槽、保温浇筑炉、伺服控制阀、浇筑溜槽、水平保温炉壳、结晶器、引铸机和切断机；所述液压倾倒铝合金熔化炉、转液溜槽、保温浇筑炉、浇筑溜槽、水平保温炉壳依次连接，铝合金熔液在液压倾倒铝合金熔化炉、转液溜槽、保温浇筑炉、浇筑溜槽、水平保温炉壳依续流动，其中，伺服控制阀安装在保温浇筑炉上，用于控制铝合金熔液的流动/阻断，所述结晶器安装在水平保温炉壳一端端面，铝合金熔液由结晶器流出进入结晶器成型，所述引铸机用于将成型棒引出，所述切断机用于将成型棒切断。
8.本技术方案的，所述基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，还包括设置在浇筑溜槽外壁的测温器，用于对浇筑溜槽内铝合金熔液的温度进行监测、显示。
9.本技术方案的，所述结晶器设置为圆形中空腔体结构，结晶器内部设置为凸台型，凸台型面均匀设置有冷却喷水孔，结晶器外壁设置有冷却水进水管，结晶器一端内设置有连铸成型石墨管，连铸成型石墨管通过压紧块与结晶器固定连接，其中，连铸成型石墨管外壁设置有密封垫，密封垫位于压紧块、结晶器之间。
10.本技术方案的，所述密封垫包括但不仅限于硅酸钙。
11.本技术方案的，所述基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，还包括设置在水平保温炉壳内壁的设置有隔热保温层，水平保温炉壳外壁设置有箱体，箱体内设置有若干个侵入加热器，其中，侵入加热器的一端位于水平保温炉壳，用于对水平保温炉壳内的铝合金熔液保温加热。
12.本技术方案的，所述水平保温炉壳为联矿耐火抗粘铝浇注料一体成型，所述侵入加热器为内热式辐射管，外壳为碳化硅，加热体为氮碳棒，每根为 8.5kw；所述隔热保温层为轻质保温砖，轻质保温砖外层设置高密度陶瓷纤维板或纳米隔热板。
13.本技术方案的，所述基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，还包括与保温浇筑炉相配合使用的精炼除气机，其中，水平保温炉壳、铝合金熔液由结晶器连接部设置有放液阀门。
14.本技术方案的，所述基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，还包括设置在浇筑溜槽两端外壁的第一循环水冷结构、第二循环水冷结构，其中，第一循环水冷结构、第二循环水冷结构位于测温器两侧。
15.本技术方案的，所述液压倾倒铝合金熔化炉的型号为bh-500、保温浇筑炉的型号为bk-800、引铸机的拉棒速率为75-100mm/min。
16.本技术方案的，所述精炼除气机的行程1500mm、旋臂长1200mm。
17.与现有技术相比，本实用新型的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置的有益效果在于：1、其整体结构设计合理，实现a390铝合金(高硅过共晶铝合金) 的流水线式水平连续铸造；2、所铸造的成型棒品质高，初晶硅颗粒尺寸最细小 (≈27μm)，分布也最均匀，拉棒表面质量良好，只需少量扒皮即可进行深加工。
附图说明
18.图1、图2是本实用新型的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置的俯视结构示意图；
19.图3-图6为拉棒速率为75mm/min的分析结果示意图；
20.图7-图10为拉棒速率为100mm/min的分析结果示意图；
21.图11-图14为拉棒速率为130mm/min的分析结果示意图；
22.其中，图纸序号如下：100-液压倾倒铝合金熔化炉、200-转液溜槽、300
‑ꢀ
保温浇筑炉、400-精炼除气机、500-伺服控制阀、600-浇筑溜槽、601-测温器、 602-第一循环水冷结构、603-第二循环水冷结构、700-水平保温炉壳、701-隔热保温层、702-箱体、703-侵入加热器、800-结晶器、801-冷却喷水孔、802
‑ꢀ
冷却水进水管、803-连铸成型石墨管、804-密封垫、805-压紧块、900-引铸机、 1000-切断机。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。
24.实施例一
25.如图1和图2所示的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，包括液压倾倒铝合金熔化炉100、转液溜槽200、保温浇筑炉300、伺服控制阀500、浇筑溜槽600、水平保温炉壳700、结晶器800、引铸机900和切断机1000；
26.液压倾倒铝合金熔化炉100、转液溜槽200、保温浇筑炉300、浇筑溜槽600、水平保温炉壳700依次连接，铝合金熔液在液压倾倒铝合金熔化炉100、转液溜槽200、保温浇筑炉300、浇筑溜槽600、水平保温炉壳700依续流动，其中，伺服控制阀500安装在保温浇筑炉300上，用于控制铝合金熔液的流动/ 阻断，结晶器800安装在水平保温炉壳700一端端面，铝合金熔液由结晶器 800流出进入结晶器800成型，引铸机900用于将成型棒引出，切断机1000用于将成型棒切断。
27.本结构的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置优选的，还包括设置在浇筑溜槽600外壁的测温器601，用于对浇筑溜槽600内铝合金熔液的温度进行监测、显示。
28.实施例二
29.在实施例一的基础上，基于高硅铝合金的水平连续铸造装置优选的，结晶器800设置为圆形中空腔体结构，结晶器800内部设置为凸台型，凸台型面均匀设置有冷却喷水孔801，结晶器800外壁设置有冷却水进水管802，结晶器 800一端内设置有连铸成型石墨管803，连铸成型石墨管803通过压紧块805与结晶器800固定连接，其中，连铸成型石墨管803外壁设置有密封垫804，密封垫804位于压紧块805、结晶器800之间。
30.本结构的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置优选的，密封垫804包括但不仅限于硅酸钙。
31.实施例三
32.在实施例二的基础上，基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，还包括设置在水平保温炉壳700内壁的设置有隔热保温层701，水平保温炉壳700外壁设置有箱体702，箱体702内设置有若干个侵入加热器703，其中，侵入加热器 703的一端位于水平保温炉壳700，用于对水平保温炉壳700内的铝合金熔液保温加热。
33.本结构的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置优选的，水平保温炉壳700 为联矿耐火抗粘铝浇注料一体成型，侵入加热器703为内热式辐射管，外壳为碳化硅，加热体为氮碳棒，数量为6根，每根为8.5kw；隔热保温层701为轻质保温砖，轻质保温砖外层设置高密度陶瓷纤维板或纳米隔热板。
34.实施例四
35.在实施例三的基础上，基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，还包括与保温浇筑炉300相配合使用的精炼除气机400，其中，水平保温炉壳700、铝合金熔液由结晶器800连接部设置有放液阀门(图2中未标出)，用于控制水平保温炉壳700内的铝合金熔液流动或阻断，及设置在浇筑溜槽600两端外壁的第一循环水冷结构602、第二循环水冷结构603(用于对浇筑溜槽600内的温度进行降温，成型棒铸造温度为730-740摄氏度)，其中，第一循环水冷结构 602、第二循环水冷结构603位于测温器601两侧。
36.上述实施例中，液压倾倒铝合金熔化炉100的型号为bh-500、保温浇筑炉 300的型号为bk-800、引铸机900的拉棒速率为75-100mm/min，精炼除气机 400的行程1500mm、旋臂长1200mm，旋臂带旋转功能，除气完成后复位功能。
37.本实用新型的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置的铸造工艺，其特征在于：包括以下步骤，
38.步骤1、将高硅过共晶铝合金在液压倾倒铝合金熔化炉100内熔融，其中，高硅过共晶铝合金的硅含量为17％，熔融温度为850摄氏度。
39.步骤2、通过转液溜槽200将熔融的高硅过共晶铝合金液转移至保温浇筑炉300内，高硅过共晶铝合金液在保温浇筑炉300内的温度为730-740摄氏度，同时开启精炼除气机400对保温浇筑炉300内的高硅过共晶铝合金液进行精炼与除气。
40.步骤3、打开伺服控制阀500通过浇筑溜槽600将硅过共晶铝合金液引至水平保温炉壳700，其中，通过测温器601用于对硅过共晶铝合金液温度进行监测。
41.步骤4、通过结晶器800将硅过共晶铝合金液浇筑成型。
42.步骤5、浇筑成型棒通过引铸机900引出，并利用切断机1000切断。
43.此外，所述步骤4、步骤5中待硅过共晶铝合金液成型铝棒从结晶器稳定拉出时，拉棒速率为75-100mm/min。
44.其中，经过测试，步骤4、步骤5中的拉棒速率为75-mm/min时，所铸造的成型棒品质优，75mm/min拉棒速率下初晶硅颗粒尺寸最细小(≈27μm)，分布也最均匀；100mm/min、130mm/min拉棒速率下初晶硅颗粒尺寸最粗大 (≈38μm)，分布不均匀，其中，130mm/min拉棒速率下分布最不均匀。
45.图3-图6为拉棒速率为75mm/min的分析结果示意图，由显微照片和灯光
46.下
47.观察抛光截面可知：1.存在明显宏观偏析，上部硅多，下部硅少，存在较大片的无硅α相区(75mm/min拉棒速率下，α枝晶较130mm/min时较不发达，初晶硅颗粒尺寸也较小)；2.上半部的硅颗粒分布均匀性好于下半部；3.上半部边缘和1/2半径区域的硅颗粒分布大致相同；4.下半部边缘硅颗粒分布均匀性略好于1/2半径处；5.中心部分的硅颗粒分布于上半部其它区域大致相同，局部存在硅颗粒较少的小块区域。
48.图7-图10为拉棒速率为100mm/min的分析结果示意图，由显微照片和灯
49.光
50.下观察抛光截面可知：1.存在轻度宏观偏析，上部硅略多于下半部；2.上半部的硅颗粒分布均匀性好于下半部；3.上半部边缘和1/2半径区域的硅颗粒分布大致相同；4.下半部边缘硅颗粒分布均匀性略好于1/2半径处；5.中心部分的硅颗粒分布于上半部其它区域大致相同，局部存在硅颗粒较少的小块区域。
51.图11-图14为拉棒速率为130mm/min的分析结果示意图，由显微照片和灯光下观察抛光截面可知：1.存在宏观偏析，上部硅多于下半部；2.上半部的硅颗粒分布均匀性好于下半部；3.上半部边缘区域的硅颗粒分布略好于1/2半径处；
52.4.下半部边缘硅颗粒分布均匀性略好于1/2半径处；5.中心部分的硅颗粒分布较均匀，密度较大，局部存在硅颗粒低密度小块区域。
53.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，其特征在于：包括液压倾倒铝合金熔化炉（100）、转液溜槽（200）、保温浇筑炉（300）、伺服控制阀（500）、浇筑溜槽（600）、水平保温炉壳（700）、结晶器（800）、引铸机（900）和切断机（1000）；所述液压倾倒铝合金熔化炉（100）、转液溜槽（200）、保温浇筑炉（300）、浇筑溜槽（600）、水平保温炉壳（700）依次连接，铝合金熔液在液压倾倒铝合金熔化炉（100）、转液溜槽（200）、保温浇筑炉（300）、浇筑溜槽（600）、水平保温炉壳（700）依续流动，其中，伺服控制阀（500）安装在保温浇筑炉（300）上，用于控制铝合金熔液的流动/阻断，所述结晶器（800）安装在水平保温炉壳（700）一端端面，铝合金熔液由结晶器（800）流出进入结晶器（800）成型，所述引铸机（900）用于将成型棒引出，所述切断机（1000）用于将成型棒切断。2.根据权利要求1所述的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，其特征在于：所述基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，还包括设置在浇筑溜槽（600）外壁的测温器（601），用于对浇筑溜槽（600）内铝合金熔液的温度进行监测、显示。3.根据权利要求2所述的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，其特征在于：所述结晶器（800）设置为圆形中空腔体结构，结晶器（800）内部设置为凸台型，凸台型面均匀设置有冷却喷水孔（801），结晶器（800）外壁设置有冷却水进水管（802），结晶器（800）一端内设置有连铸成型石墨管（803），连铸成型石墨管（803）通过压紧块（805）与结晶器（800）固定连接，其中，连铸成型石墨管（803）外壁设置有密封垫（804），密封垫（804）位于压紧块（805）、结晶器（800）之间。4.根据权利要求3所述的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，其特征在于：所述密封垫（804）包括但不仅限于硅酸钙。5.根据权利要求3所述的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，其特征在于：所述基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，还包括设置在水平保温炉壳（700）内壁的设置有隔热保温层（701），水平保温炉壳（700）外壁设置有箱体（702），箱体（702）内设置有若干个侵入加热器（703），其中，侵入加热器（703）的一端位于水平保温炉壳（700），用于对水平保温炉壳（700）内的铝合金熔液保温加热。6.根据权利要求5所述的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，其特征在于：所述水平保温炉壳（700）为联矿耐火抗粘铝浇注料一体成型，所述侵入加热器（703）为内热式辐射管，外壳为碳化硅，加热体为氮碳棒，每根为8.5kw；所述隔热保温层（701）为轻质保温砖，轻质保温砖外层设置高密度陶瓷纤维板或纳米隔热板。7.根据权利要求6所述的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，其特征在于：所述基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，还包括与保温浇筑炉（300）相配合使用的精炼除气机（400），其中，水平保温炉壳（700）、铝合金熔液由结晶器（800）连接部设置有放液阀门。8.根据权利要求7所述的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，其特征在于：所述基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，还包括设置在浇筑溜槽（600）两端外壁的第一循环水冷结构（602）、第二循环水冷结构（603），其中，第一循环水冷结构（602）、第二循环水冷结构（603）位于测温器（601）两侧。9.根据权利要求1所述的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，其特征在于：所述液压倾倒铝合金熔化炉（100）的型号为bh-500、保温浇筑炉（300）的型号为bk-800、引铸机（900）的拉棒速率为75-100mm/min。
10.根据权利要求7所述的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，其特征在于：所述精炼除气机（400）的行程1500mm、旋臂长1200mm。

技术总结

本实用新型属于铝合金铸造应用技术领域，具体公开了基于高硅铝合金的水平连续铸造装置，包括液压倾倒铝合金熔化炉、转液溜槽、保温浇筑炉、伺服控制阀、浇筑溜槽、水平保温炉壳、结晶器、引铸机和切断机等，所述引铸机用于将成型棒引出，所述切断机用于将成型棒切断。本实用新型的基于高硅铝合金的水平连续铸造装置的有益效果在于：1、其整体结构设计合理，实现A390铝合金（高硅过共晶铝合金）的流水线式水平连续铸造；2、所铸造的成型棒品质高，初晶硅颗粒尺寸最细小（≈27μm），分布也最均匀，拉棒表面质量良好，只需少量扒皮即可进行深加工。工。工。